1、 1 碎石挤密桩施工工艺工法 QB/ZTYJGYGF-LJLM-0111-2011） 第四工程 有限公司 呼 炜 1.前言 1.1 工艺工法概况 振动沉管挤密碎石桩简称碎石挤密桩，是一种软土地基的处理方法。加固砂土、粉土地基，可以使地基的承载力增加，沉降量减少，防止地震液化的发生，同时亦可用于增大软弱粘性土的整体稳定性。碎石挤密桩能提高地基承载力，减少沉降量，防止路基位移发生。 1.2 工艺原理 碎石挤密桩是通过成桩过程中对周围砂土、粉土层的挤密、振密作用和靠碎石的压入获得加固效果，使砂土、粉土层的密实度增加； 同时设置的碎石挤密桩增强体，本身又是一个良好的排水通道，它的存在不仅有利于砂土、粉
2、土层中超孔隙水压力的消散，有效地增强土体的抗液化能力，而且在荷载的作用下，碎石挤密桩增强体又与砂土、粉土层共同承担荷载作用，即形成碎石挤密桩复合土层。 2.工艺工法特点 2.1 施工 工艺 简单， 进度快，成本低。 2.2 易于 作业规范化、程序化、标准化 ， 操作者和管理者易于掌握 。 3.适用范围 适用于公路、铁路及房建等地基承载力不足，抗剪变形较大等地层的地基加固处理。 4.主要引用标准 公路工程质量检验评定标准 JTGF801； 公 路路基施工技术规范 JTG_F10； 铁路路基施工规范 TB10202； 5.施工方法 采 用振动成孔 机 成孔，成孔过程中桩孔位的土体被挤 密 到周围土
3、体，成孔后提起振动成孔 机 ，向孔内倒入约 1m 厚的碎石再用振动成孔 机 进行捣固密实，提起振动 锤 ，继续倒 入 碎石进行捣固密实直至碎石桩形成。 6.工艺流程及操作要点 2 6.1 施工工艺流程 碎石挤密装施工工艺流程见图 1。 图 1 碎石挤密桩施工工艺流程图 6.2 操作要点 6.2.1 施工准备 1 在碎石桩施工前首先平整场地，夯实 回填素土至地面，清理平整施工段地面障碍物；在施工过程中地基液化严重，碎石机倾斜或下陷，可在局部铺上一定厚度的碎石确保打桩机平衡，在施工完毕后及时清除。 2 测量放线，恢复中线，放出路段边中桩，清理平整施工段地基表面，测量平整后的标高，做好排水系统，保证
4、排水通道的畅通。然后按照设计文件桩间距及形成绘制碎石桩施工平面图，按桩位图准确放出桩并编号，桩间距允许误差为15cm。 3 材料准备：对进场的碎石按规范要求进行检验，要求碎石为自然级配，粒径20 40mm,含泥量控制在 10以下。 6.2.2 成桩试验 施工前，应 进行成桩试验，取得各种参数，以确保大面积施工质量，成桩试验要求达到以下目的： 不合格 施工准备 试 桩 成 孔 成 桩 检 测 检 测 平整场地 检 测 3 1 根据不同路段、不同的地质情况明确确定的桩体的有效长度。 2 掌握满足设计要求和各种技术参数，如振动频率、留振时间、反插深度、桩管提升高度和进度、电机的工作和电流完成全过程的
5、施工时间等。 3 掌握振动沉管的阻力情况，选择合理的技术措施，确保挤密的均匀性和桩身的连续性。 4 检验室内试验所确定的碎石灌入量是否达到设计要求。 5 检测桩身的质量是否能达到设计要求。 6.2.3 桩机就位 根据桩机走行钢轨上标出的桩位标记，移动桩机，使桩机对准打桩 线。 应保证起重设备平稳，导向架与地面垂直，垂直偏角不应大于 1.5%，成孔中心与设计桩位偏差不应大于 50mm，桩径偏差控制在 20mm 以内，桩长偏差不大于 100mm。 6.2.4 成孔 1 采用振动法沉管成孔，根据设计及规范要求，钢管柱在振动过程要求垂直，避免钢管桩倾斜，受力不均匀。振动过程中边振动边校正。 2 桩身的
6、深度按设计要求，在钢管桩体上做好标记，保证钢管桩达到设计要求。 3 成孔的过程中，振动锤边振动边提拔，重复几次，保证钢管桩内的碎石密实。 4 桩身满足要求后用小推车分批加入填料，然后振实提管，严格防止 出现“断桩和缩颈桩”。 6.2.5 成桩 1 启动桩锤电机使桩锤振动，桩管沿桩位下沉。 2 根据桩深和试桩时确定的充盈系数（充盈系数碎石填料体积 /沉管体积，一般在 1.3 1.5 之间）制作进料斗，按规定的灌碎石量将碎石装入桩管内，如果桩管一次容纳不了应灌入的全部碎石，剩余的碎石待桩管提升下料振动挤密一段时间后，再补充装入。 3 第一次把桩管提升 80 100cm，提升时桩尖自动打开，向下反插
7、 0.5m,反复沉管拔管，直至桩管内的碎石料流入孔内。 4 降落桩管，振动挤压 15 20s。 5 每次提升桩管 50cm，挤压时间以桩 管难以下沉时为宜。按上述方法往复升降压拔桩管，直至所灌的碎石将地基挤密。 6 完成该桩灌碎石量，桩管提至地面，进行下一根桩的施工。 4 在以上各施工程序中，关键是施工中对水、电、料的控制，即上流程的下沉挤密过程和投料与提管过程。 6.2.6 质量检测 待桩体及桩间土超孔隙水压力基本消除后进行。碎石桩施工质量检测项目及标准见 表 1。 表 1 碎石桩实测项目及检测 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率 桩距 /mm 150 抽查 2% 桩径 /mm 不小
8、于设计 抽查 2% 桩长 /m 不小于设计 查施工记录 竖直度 /% 1.5 查施工记录 灌石量 不小于设计 查施工记录 1 检测方法：对桩体的检测采用重型动力触探测试其密实度，每单元检测数量为该单元施工数量的 2%，且不少于 3 根；桩间土的检验采用标准贯入法和原状土的相对紧密度试验法，检测点取单元桩体总数的 3%，且不少于 4 点，桩间土质量检验位置设置在等边三角形的中心。 2 检测标准：桩体检测，贯入量 10cm 不小于 7 击判定为合格，单桩桩体要求合格率达到 80%，该段工程质量等级以桩体合格率达到 85%为合格，达到 95%为优良。 7.劳动力组织 一段 100m 地基处理所需的
9、人员及分工参照 表 2，具体可根据现场实际情况进行调整。 表 2 碎石桩施工劳动力组织表 序号 工 种 数量 备注 1 现场负责人 1 人 负责指挥现场生 2 测量、技术人员 2 人 放样桩位，监控施工过程技术质量 3 安全员 1 人 施工安全管理 4 机械手 3 人 机械操作 5 普工 6 人 碎石料灌注等作业 8.主要机具设备 一段 100m 地基处理所需的主要机具设备见 表 3， 具体可根据现场实际情况进行调整。 5 表 3 碎石桩施工机具设备表 序号 设备名称 设备型号 设备数量 备注 1 振动打桩机 DZ90A 1 2 装载机 SL-30 1 5 沉管 50mm 2 9.质量控制 9
10、.1 易出现的质量问题 9.1.1 石料的质量； 9.1.2 成孔时的质量； 9.1.3 成桩时的质量； 9.2 保证措施 9.2.1 石料的质量控制：一是所有碎石都采用质地坚硬、具有一定的强度、水稳定性好、不易风化且级配良好的石料。二是碎石料含泥量 10%，最大块径150mm。三是保证料场供应质量，每 1000m3石料要做一次上述各指标的抽样检测。 9.2.2 成孔时的质量控制：桩管应沿导向架，并始终保持同导杆平行，桩管发生偏斜须 及时扶正，其垂直高度偏差不大于 1.5%,成孔中心与设计桩位偏差不大于50mm，桩径偏差不大于 -20mm，桩长偏差不大于 100mm。 9.2.3 成桩时的质量
11、控制：桩底留振时间不少于 20 秒，留振电流不小于 80 安培。制桩加密段长度不大于 50cm，提管速度不快于 1.0 1.5 米 /分钟。反插次数每米不少于 1 次。反插留振从桩底开始，自下而上逐段进行，中间不得漏振。填料在加入时分批加入，不一次加料过量，严格防止断桩和缩颈桩的发生。 10.安全措施 10 1 主要安全风险分析 安全风险包括各种机械设备操作安全、机械伤害、物体 打击等方面。 10 2 保证措施 10.2.1 开工前清除一切施工障碍，清理地表障碍，妥善处理地下管线及空中管线，不留隐患。 10.2.2 机具开工前需进行检测调试，确保安全可靠，施工中随时检查设备的完好率。 10.2
12、.3 施工人员必须戴安全帽，统一指挥，协调作业。 6 10.2.4 加强用电管理，严格执行用电安全操作规程。 11.环保措施 11.1 安排专人进行对振动打桩机进行保养，防止污污染周围的农田。 11.2 要加强检查，及时采取措施消除粉尘、废气和污水的污染 。 12.应用实例 12.1 工程简介 十天 23 标高速公路 K378+550 K378+630 属于半挖半填地段，坡度大约 6070度，地形复杂，填方段位于稻田地，根据探坑，淤泥 1m 深。填料为采用砂砾，填方高度约 20m,设计采用碎石挤密桩，采用 500mm 碎石桩加固，桩间距 1.5m,处理宽度 21m,长度 18m，基地采用 1m
13、 砂砾进行换填，填挖交界处采用开挖大台阶 3*2m，增加地基抗剪能力，提高地基承载能力。 12.2 施工情况 根据设计要求，碎石桩桩径 500mm，采用碎石挤密桩设备进行对每个放样好的桩逐个进行打桩，打桩过程中要保证桩身竖直，设计路基基底与线路垂直方向横向 15 排，线路前进方向 13 排，每个桩的深度 8m，共 195 根。施工由外向内逐根施工。 12.3 工程结果评价 12.2.1 与传统的振动冲孔碎石桩施工方法相比，因振动冲孔碎石桩是冲孔之后，直接向土孔内投碎石；而振动沉管法为向沉管中投碎石，减少了冲孔器的提升距离和频率，大大提高了施工进度，工序合理，提高工效 30%。 12.2.2 与传统的振动冲孔碎石桩施工方法相比，因振 动 沉管挤密法在沉管中完成碎石的投入，有效地防止了塌孔及断桩事故发生；且碎石在沉管中振实挤密，桩径得到了有效控制，垂直度有保障，施工过程更简便，施工质量也更 加容易控制，降低成本约 25%。 12.4 建设效果及施工图片 7 图 2 钢管桩正在振动过程中 图 3 钢管桩基本到位
