碎石擠密樁在污水廠地基處理中的應(yīng)用

韓旭華

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西太原 030012)

1 概述

隨著我市近年來新建和改建污水廠工程的逐漸增多，碎石擠密樁在這些工程中得到了廣泛應(yīng)用。因?yàn)檫@些工程地質(zhì)情況都表現(xiàn)為自然地面以下十幾米范圍內(nèi)存在可液化土層，所以地基處理都廣泛應(yīng)用了碎石擠密樁消除液化;以城南污水廠工程為例，成樁要求均采用振動(dòng)沉管成樁法，樁孔填料采用碎石等硬質(zhì)材料，填料含泥量小于5%，不得含有植物殘?bào)w、建筑垃圾等雜物，碎石粒徑不超過50 mm。實(shí)樁灌料量達(dá)到0．163 m3/延米(充盈系數(shù)為1．3)，樁孔灌料要保證擠密均勻和樁身的連續(xù)性。

2 施工方法

2．1 加固原理

沉管碎石樁是在振動(dòng)錘的振動(dòng)作用下，把套管沉至規(guī)定的設(shè)計(jì)深度，套管入土后，擠密套管周圍土體，然后向管內(nèi)投入碎石，再使碎石排入土中，分段振搗密實(shí)，形成較大直徑的碎石樁，并將樁間土體進(jìn)一步擠密，經(jīng)多次循環(huán)后即成完整的碎石樁。樁與樁間土形成復(fù)合地基，從而提高了地基的承載力，并防止砂土液化。

2．2 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 碎石樁施工工藝流程

2．3 主要施工工序及工藝要求

2．3．1 施工準(zhǔn)備

1)技術(shù)準(zhǔn)備。碎石樁樁體原材料采用碎石等硬質(zhì)材料，粒徑不大于50 mm，含泥量不得大于5%，施工時(shí)按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行成樁工藝性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行大面積施工。根據(jù)設(shè)計(jì)資料繪制碎石樁布樁圖，并注明樁位編號(hào)及施工說明。采用全站儀或經(jīng)緯儀進(jìn)行現(xiàn)場樁位放樣，做好標(biāo)志樁。

2)場地準(zhǔn)備。原地面清理、整平，并進(jìn)行樁位放樣。

3)機(jī)具設(shè)備準(zhǔn)備。打樁機(jī)進(jìn)場，進(jìn)行安裝調(diào)試，檢查機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再開始就位。發(fā)電機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等設(shè)備應(yīng)經(jīng)檢查、維修，保證成樁過程順利進(jìn)行。檢查電源、線路，并做好照明準(zhǔn)備工作。

4)人員準(zhǔn)備。配齊所有管理人員和施工人員，并對所有人員進(jìn)行技術(shù)交底、安全交底。

5)材料準(zhǔn)備。準(zhǔn)備碎石。碎石級(jí)配為自然級(jí)配，最大粒徑不超過5 cm，含泥量不超過5%。

2．3．2 碎石成孔作業(yè)內(nèi)容

1)鉆孔作業(yè)。

在施工準(zhǔn)備完成后，由鉆機(jī)操作手按照放樣樁位負(fù)責(zé)鉆機(jī)正確就位:在地面上確定好樁孔位置墊好墊塊，支好起吊架，使起吊架平穩(wěn)堅(jiān)固。校正樁管長度及投料為止，使之符合設(shè)計(jì)樁長設(shè)置二次投料口，在樁位處鋪設(shè)少量碎石;根據(jù)樁機(jī)走行管標(biāo)出的樁位標(biāo)記，移動(dòng)樁機(jī)，使樁機(jī)對準(zhǔn)打樁線;啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，按照下橫梁上標(biāo)出的樁位標(biāo)記移動(dòng)導(dǎo)向架，使樁管對準(zhǔn)打樁點(diǎn)，并將卷揚(yáng)機(jī)離合器剎緊;松動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)離合器，人工合龍活瓣式樁尖，對準(zhǔn)地面上標(biāo)定的樁位;就位后，把樁管及樁尖對準(zhǔn)樁位，樁靴閉合。啟動(dòng)樁錘電機(jī)使樁錘振動(dòng)，在鉆進(jìn)過程中，由鉆機(jī)操作手負(fù)責(zé)樁機(jī)正確操作對土層變化情況做好原始施工記錄，并按技術(shù)交底要求鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2)成孔、灌碎石。

當(dāng)樁管振動(dòng)下沉到設(shè)計(jì)深度后，經(jīng)監(jiān)理工程師檢測合格后方可開始碎石的灌入，灌入前根據(jù)樁深和試樁時(shí)確定的充盈系數(shù)1．3(充盈系數(shù)=碎石填料體積/沉管體積)制作進(jìn)料斗，按規(guī)定的灌碎石量將碎石裝入樁管內(nèi)，如果樁管一次容納不了應(yīng)灌入的全部碎石，剩余的碎石待樁管提升下料振動(dòng)擠密一段時(shí)間后，再補(bǔ)充裝入。

3)邊拔管、邊振動(dòng)、邊加料、反復(fù)留振。

沉入過程中的振動(dòng)擠密，第一次把樁管提升1 m左右，稍提升樁管使樁尖自動(dòng)打開，樁管內(nèi)的碎石料流入孔內(nèi)，然后降落樁管，留振30 s，以后邊振邊拔管，拔管速度需均勻，且每次拔管1 m留振10 s～20 s;提升樁管，開啟第二投料口并停止振動(dòng)，進(jìn)行二次投料直至灌滿;提升樁管高于地面，停止振動(dòng)。根據(jù)施工前試樁試驗(yàn)得出的施工參數(shù)及經(jīng)驗(yàn)，采用反復(fù)壓、拔管法施工時(shí)，套管下壓高度見圖2，碎石樁形成后，必須大于中密狀態(tài)(N63．5≥10)。

4)樁成型、樁機(jī)移位。

當(dāng)實(shí)際灌注碎石量沒有達(dá)到設(shè)計(jì)用量要求時(shí)，應(yīng)在原位將套管打入，補(bǔ)充灌碎石后復(fù)打一次，樁體在施工中必須保證連續(xù)密實(shí)。實(shí)樁填料量0．163 m3/延米(充盈系數(shù)1．3)，空樁填料量0．126 m3/延米(充盈系數(shù)1．0)。待一根樁施工完畢后，進(jìn)行下一根樁的施工。碎石樁施工順序從四周邊開始向中間進(jìn)行。

圖2 分段制樁壓、拔管高度示意圖

3 質(zhì)量控制要求

1)施工前根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性試樁，不少于2根，以掌握對現(xiàn)場的制樁經(jīng)驗(yàn)及各種操作技術(shù)參數(shù)。碎石樁施工時(shí)應(yīng)保證起重設(shè)備平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地面垂直，垂直偏角不應(yīng)大于1．5%，成孔中心與設(shè)計(jì)樁位偏差不應(yīng)大于50 mm，樁徑偏差控制在±20 mm以內(nèi)，樁長偏差不大于100 mm。2)根據(jù)地面高程和設(shè)計(jì)樁底高程的關(guān)系，在套管上畫上設(shè)計(jì)深度線，以保證直觀的觀察到套管的入土深度。3)正式施工時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)樁長、樁徑、樁間距、碎石灌入量及試驗(yàn)確定的樁管提升高度、擠密次數(shù)和留振時(shí)間、電機(jī)工作電流等施工參數(shù)進(jìn)行施工，以確保擠密均勻和樁身的連續(xù)性。4)實(shí)際灌入量沒有達(dá)到設(shè)計(jì)用量要求時(shí)，應(yīng)在原位將樁管打入，補(bǔ)充灌碎石后復(fù)打一次，或在旁邊補(bǔ)樁一根。樁體在施工中必須確保連接、密實(shí)。5)加料按分批加料，控制數(shù)量，按少吃多餐原則進(jìn)行，每段樁體在沒有達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度時(shí)須繼續(xù)加料振實(shí)。6)拔管速度不得過快，排出碎石要充分，排石不暢時(shí)可適當(dāng)提升高度。7)碎石樁的施工順序應(yīng)從外圍向中間進(jìn)行，或由一邊推向另一邊的方式施工。8)樁體施工完畢后應(yīng)將頂部松散樁體挖除或壓實(shí)。9)施工過程中應(yīng)專門安排記錄人員詳細(xì)記錄沉樁深度、成樁時(shí)間、每次碎石灌入量等。10)施工中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行沉降觀測和穩(wěn)定性觀測，并及時(shí)進(jìn)行整理記錄;施工結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)整平場地，測量標(biāo)高，整理好施工記錄并及時(shí)歸檔。

4 碎石擠密樁成樁檢測

成樁后，由有法定資格的檢測單位，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對碎石質(zhì)量、碎石樁的范圍和數(shù)量以及布置、碎石樁施工、地基承載力檢驗(yàn)等主控項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收，同時(shí)對施工中填石量以及施工允許偏差進(jìn)行檢查，以判定處理效果是否滿足設(shè)計(jì)要求，確保碎石擠密樁成樁質(zhì)量。而且滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行下道工序的施工，檢測報(bào)告和施工記錄應(yīng)一起作為竣工驗(yàn)收資料歸檔。

5 結(jié)語

在市政建設(shè)飛躍發(fā)展的今天，隨著工程標(biāo)準(zhǔn)的提高，人們越發(fā)注重地基處理。而選擇一種合適的地基處理方案，對提高工程質(zhì)量、降低工程成本至關(guān)重要。由于碎石擠密樁技術(shù)可靠、機(jī)具設(shè)備簡單、操作技術(shù)易于掌握、施工速度快、節(jié)約投資。所以碎石擠密樁的應(yīng)用隨著我市污水處理工程建設(shè)步伐的加快已經(jīng)越來越普及，這種技術(shù)用以處理地基是可行的，但施工期間應(yīng)進(jìn)行周密的技術(shù)控制和嚴(yán)密監(jiān)測，以保證施工效果。