振動(dòng)碎石樁在公路路基施工中的應(yīng)用

秦 莉

(山西省公路局長(zhǎng)治分局)

1 引 言

在公路工程的建設(shè)項(xiàng)目中，往往會(huì)遇到軟土地基的問(wèn)題，由于振動(dòng)沉管碎石樁具有施工操作簡(jiǎn)單，工藝流程清晰、施工速度快、工程造價(jià)低等特點(diǎn)，同時(shí)在施工質(zhì)量易于控制，技術(shù)發(fā)展較為成熟，因此在公路工程軟土路基的處理中廣泛應(yīng)用。振動(dòng)沉管碎石樁適用于進(jìn)行砂性土和粉土地基的加固，它能有效的提供地基的承載力和整體穩(wěn)定性，同時(shí)減少路基沉降量，并且能夠避免路基出現(xiàn)地震液化的問(wèn)題?，F(xiàn)如今，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，振動(dòng)沉管碎石樁施工技術(shù)已形成程序化、標(biāo)準(zhǔn)化的施工作業(yè)。

2 工程概況

本工程為某高速公路改擴(kuò)建工程。在本工程中某一施工段落中存在軟土路基的問(wèn)題。該軟土層的厚度不均，主要分布在2 ～10 m 之間，軟土層主要為粉質(zhì)粘土層，地表為3～4 m 的粉質(zhì)土硬殼層。經(jīng)過(guò)綜合的分析研究，最終決定采用振動(dòng)沉管碎石樁施工技術(shù)對(duì)本工程的軟土路基問(wèn)題進(jìn)行處理。

3 振動(dòng)沉管碎石樁施工

在本工程中采用振動(dòng)沉管碎石樁施工技術(shù)進(jìn)行路基工程軟基的處理。如表1 所示為本工程振動(dòng)沉管碎石樁的主要物理參數(shù)。如圖1 所示為振動(dòng)沉管碎石樁施工示意圖。

表1 振動(dòng)沉管碎石樁的主要物理參數(shù)

圖1 振動(dòng)沉管碎石樁施工示意圖

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)在進(jìn)行振動(dòng)沉管碎石樁的施工之前，應(yīng)先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，清除場(chǎng)地內(nèi)存在的障礙，同時(shí)根據(jù)排水要求做好臨時(shí)排水系統(tǒng)，確保運(yùn)輸?shù)缆返捻槙?。進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的碎石應(yīng)滿足相關(guān)指標(biāo)的要求，同時(shí)需要經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程的檢查，確保合格之后方可使用。施工中所采用的主要機(jī)械設(shè)備為振動(dòng)沉管樁機(jī)，在施工之前需要對(duì)樁體及其相配套的設(shè)備進(jìn)行檢查，確保能夠正常使用。

(2)施工中的相關(guān)人員、材料等應(yīng)及時(shí)到場(chǎng)就位，并組織施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

(3)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行碎石樁位置的定位放樣，同時(shí)采用白灰做好標(biāo)記，接著對(duì)原地面的高程進(jìn)行測(cè)量，并確定打孔的深度。

3.2 施工工藝控制

振動(dòng)沉管碎石樁的具體施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備→機(jī)具就位→沉管施工→填料→注料提管→反插樁管→施工至樁頂→移位至下一樁位重新進(jìn)行施工。

(1)樁位控制。當(dāng)進(jìn)行碎石樁邊界線的測(cè)量放樣時(shí)采用的時(shí)全站儀。首先采用竹竿交叉的方式進(jìn)行樁位的定點(diǎn)，竹竿的長(zhǎng)度一般為1.5 m，樁位按照梅花樁進(jìn)行布設(shè)，間距控制在1.5 m，并采用白灰做好樁位的標(biāo)記。樁位測(cè)量放樣之后，在經(jīng)過(guò)監(jiān)理人員的檢測(cè)，無(wú)誤之后即可進(jìn)行樁管垂直段的校核。樁管的垂直度應(yīng)嚴(yán)格控制在1.5%以內(nèi)。定位完成之后，應(yīng)在24 h 之內(nèi)進(jìn)行打樁施工。如果出現(xiàn)擠土作用而引起樁位偏移時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

(2)施工順序。在本工程中進(jìn)行打樁施工，應(yīng)按照從外側(cè)向內(nèi)側(cè)的順序進(jìn)行，這樣可以有效的確保新舊路基結(jié)合部的地基承載力，從而起到加固軟土地基的作用。

(3)原材料控制。本工程所采用的碎石應(yīng)滿足自然級(jí)配的要求，其粒徑應(yīng)控制在2 ～5 cm 之間，同時(shí)含泥量應(yīng)控制在3%以內(nèi)。碎石的強(qiáng)度和耐磨耗性應(yīng)滿足規(guī)范要求，其顆粒形狀應(yīng)具有棱角，同時(shí)其中不得含有軟質(zhì)和其他雜質(zhì)。

(4)振密電流。在振動(dòng)沉管碎石樁的施工過(guò)程中，施工控制的一個(gè)中腰 指標(biāo)為振密電流。在振密施工中，其電流直接影響到碎石樁的密實(shí)度和樁徑的大小。在施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況對(duì)填石量、提升速度和高度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，同時(shí)還應(yīng)控制擠壓次數(shù)、電機(jī)的工作電流等，這樣可以起到有效控制樁深密實(shí)度和連續(xù)性的作用。本工程中振密電流應(yīng)控制在45 ～50 A 之間，留振時(shí)間則控制在10 ～15 s 之間。

(5)填料量的控制。在施工過(guò)程中，對(duì)于填料量的控制主要是通過(guò)三個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，分別為碎石計(jì)量驗(yàn)證容器、上料此時(shí)記錄表格以及總體碎石用量。驗(yàn)證容器應(yīng)放置在指定的位置處，一般應(yīng)靠近堆料區(qū)，容器的大小應(yīng)滿足要求。上料次數(shù)記錄表格應(yīng)安排專人進(jìn)行記錄以確認(rèn)上料次數(shù)。當(dāng)一定量的的碎石樁施工完成之后，應(yīng)對(duì)碎石總的使用量進(jìn)行校核，驗(yàn)證其是否滿足設(shè)計(jì)用量的要求。在本工程中進(jìn)行8 m 碎石樁的施工，實(shí)際需要投入的碎石量為2.17 m3。

(6)反插控制。在反插施工過(guò)程中，應(yīng)安排專人進(jìn)行指揮。在施工之前，應(yīng)在打樁機(jī)樁管上焊接適量的鋼筋，一般每間隔0.5 m 焊接一道鋼筋，此鋼筋是作為反插施工控制的標(biāo)記。在注料提管施工過(guò)程中，應(yīng)將施工速度控制在1 m/min左右。當(dāng)樁管的高度上拔0.5 m 時(shí)，應(yīng)停振，一般停振時(shí)間應(yīng)控制在10 ～15 s 之間，之后即可繼續(xù)進(jìn)行反插。整段樁長(zhǎng)的反插次數(shù)應(yīng)控制在12 ～14 次之間。通過(guò)反插可以有效的對(duì)碎石起到振密的作用，并對(duì)周圍的土體進(jìn)行擠壓，從而達(dá)到加強(qiáng)路基強(qiáng)度的目的。

(7)樁長(zhǎng)控制。在施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制好樁的長(zhǎng)度以確保其能滿足承載力的要求。本工程的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)控制在8 ～14 m 之間。根據(jù)本工程試樁施工的結(jié)果可以知道，樁長(zhǎng)為8 m 的碎石樁即能滿足承載力的要求。在本工程碎石樁施工段落，需要在其上鋪設(shè)一層石渣，其厚度控制在50 cm，這樣可以有效地提高路基的承載力。因此在本工程施工中，沉管的深度應(yīng)控制在試樁樁長(zhǎng)和石渣鋪筑厚度的總和以上，即為8.5 m。在碎石樁的實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)在樁管外面標(biāo)示出8.5 m 所在的位置，這樣可以在施工中方便進(jìn)行樁長(zhǎng)的控制?？傊?，在施工中，碎石樁的樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。

4 振動(dòng)沉管碎石樁的檢測(cè)

當(dāng)振動(dòng)沉管碎石樁施工完成之后，需要進(jìn)行21 ～28 d的養(yǎng)護(hù)，之后即可對(duì)樁體的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。一般情況下重點(diǎn)需要對(duì)樁體進(jìn)行檢測(cè)的項(xiàng)目包括狀態(tài)的密實(shí)度、樁體強(qiáng)度以及樁尖土體的強(qiáng)度等。振動(dòng)沉管碎石樁的檢測(cè)可以采用的方法包括標(biāo)準(zhǔn)貫入、動(dòng)力觸探試驗(yàn)或者經(jīng)理觸探試驗(yàn)。碎石樁的檢測(cè)采取隨機(jī)抽檢的方式，當(dāng)貫入量為10 cm 時(shí)其錘擊數(shù)應(yīng)控制在7 擊以上。隨機(jī)抽檢的樁體的數(shù)量應(yīng)控制在總樁數(shù)的3%以上。如表2 所示為樁體的施工質(zhì)量要求。碎石樁進(jìn)行抽檢，如果有10%的樁體不能滿足施工質(zhì)量要求，則應(yīng)進(jìn)行加樁，或者采取其他措施，直至確保檢測(cè)滿足要求，之后方可進(jìn)行下一道工序的施工。本工程中所有樁體進(jìn)行檢測(cè)，均滿足施工質(zhì)量要求。

表2 樁體的施工質(zhì)量要求

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)公路軟土地基的加固處理方式有多種，從以往工程實(shí)施效果表明，針對(duì)不同地質(zhì)情況，應(yīng)當(dāng)選取相合適的加固處理方案，才能使得加固效果事半功倍。其中振動(dòng)沉管碎石樁具有施工操作簡(jiǎn)單，工藝流程清晰、施工速度快、工程造價(jià)低等特點(diǎn)，同時(shí)在施工質(zhì)量易于控制，技術(shù)發(fā)展較為成熟，因此在公路工程砂性土和粉土地基中廣泛應(yīng)用。文章通過(guò)結(jié)合某高速公路改擴(kuò)建工程，針對(duì)該公路的軟土層的厚度不均，軟土層主要為粉質(zhì)粘土層，地表為3 ～4 m 的粉質(zhì)土硬殼層，采用振動(dòng)沉管碎石樁施工進(jìn)行處理。從工程實(shí)施效果表明，本工程中所采取的加固處理方法相當(dāng)有效，加固處理后對(duì)所有樁體進(jìn)行檢測(cè)，均滿足施工質(zhì)量要求。

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［2］羅繼生;徐鳳艷.振動(dòng)沉管碎石樁在公路軟土地基的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2012，(8):73－78.

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