碎石樁基工藝試驗在鐵路路基基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

■芮清勛 ■上海鐵路局九景衢鐵路浙江有限公司，浙江 衢州 324000

1 工程概況

新建九景衢鐵路(浙江段)輝埠車站路基段，長度為2611．55m，其中該段路基中需要采用碎石樁進(jìn)行地基加固處理的有4處。該段路基碎石樁設(shè)計樁徑0．5m，樁長4～8．4m，總根數(shù)為5190根，共29616延米。

本次工藝試驗樁選取具有代表性的地段DK38+003．32～DK39+954．07 路基段，樁間距 1．0m，樁長 4．0 ～7．9m，樁徑 0．5m 正三角形布置。該段地質(zhì)情況如下:⑴粉質(zhì)黏土，褐紅色，層厚約3～4m，硬塑，σ0=180KPa，(Ⅱ)。⑵泥質(zhì)粉砂巖，棕紅色，全風(fēng)化，層厚約1～5m，成砂土狀，σ0=200KPa，(Ⅲ)。⑶泥質(zhì)粉砂巖，棕紅色，強(qiáng)風(fēng)化，層厚約1～12．5m，巖質(zhì)較軟，σ0=350KPa，(Ⅳ)。⑷泥質(zhì)粉砂巖，棕紅色，弱風(fēng)化，層厚大于10m，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，σ0=450KPa，(Ⅳ)

2 試樁目的

通過工藝性試驗確定施工工藝、順序;確定碎石的樁長、成樁碎石量、鉆進(jìn)速度、拔管速度、單位時間成樁量、鉆機(jī)型號、混凝土泵型號、成樁時間;確定合理的機(jī)械設(shè)備、人員配置方案;復(fù)核地質(zhì)資料。

本次工藝試驗樁數(shù)量擬定為3組每組為3根共計九根，選定試樁里程范圍為DK38+150～DK38+175，在該試樁里程范圍內(nèi)任意選取3個路基斷面試樁并對這3個路基橫斷面的碎石樁分別進(jìn)行編號并做好里程記錄，該段路基試樁的碎石樁樁長為4．0m～4．4m。

3 施工準(zhǔn)備

3．1 員配備及勞力組織

工藝試驗成員主要負(fù)責(zé)制定工藝試驗方案，工藝試驗推進(jìn)，工藝試驗成果的總結(jié)等工作。根據(jù)工程實際及時編制工藝試驗方案和實施細(xì)則并提報。編寫好試驗段工藝技術(shù)總結(jié)報告和自評報告，做好試驗數(shù)據(jù)、影像資料的整理和存檔工作。根據(jù)通過驗收的試驗數(shù)據(jù)，優(yōu)化工程施工工藝，在全線推廣應(yīng)用。針對工藝試驗工作展開相關(guān)業(yè)務(wù)知識、設(shè)備使用等專項培訓(xùn)工作，提高全體參建人員的業(yè)務(wù)水平。

3．2 技術(shù)準(zhǔn)備

(1)熟悉施工圖紙、設(shè)計說明和其他設(shè)計文件。

(2)根據(jù)施工技術(shù)交底、安全交底進(jìn)行各項施工準(zhǔn)備。

(3)施工前應(yīng)檢查碎石質(zhì)量、樁位、碎石樁機(jī)工作性能，各種計量設(shè)備完好程度。

(4)放線前對各控制點進(jìn)行復(fù)核后，按設(shè)計圖紙放線，準(zhǔn)確定出工藝性試樁的位置;測量施工平臺的高程，樁位放樣;碎石樁樁位應(yīng)采用竹片或板條進(jìn)行現(xiàn)場定位，點白灰定位，移動鉆機(jī)要準(zhǔn)確對孔，對孔誤差不得大于50mm，并報監(jiān)理復(fù)核。根據(jù)需要改動原設(shè)計位置的，需取得設(shè)計、監(jiān)理等的同意后，方可執(zhí)行。

3．3 材料準(zhǔn)備

樁體材料采用未風(fēng)化的干凈碎石，粒徑不宜大于50mm，一般為20～50mm含泥量不大于5%。樁體材料要求進(jìn)場需自檢合格后報監(jiān)理，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后方可使用。

3．4 主要施工機(jī)械設(shè)備

試樁機(jī)械配置見表3-1

表3-1 主要機(jī)具、設(shè)備一覽

序號備注3電焊機(jī) BX1-300 1臺設(shè)備名稱及描述(類別、型號) 規(guī)格型號 數(shù)量 技術(shù)狀態(tài)良好4磅稱 600Kg 1臺良好5裝載機(jī) ZL10 1臺良好6汽車吊 10t 1臺良好7自卸車 20m3 1輛良好8全站儀 TC802 1臺良好9水準(zhǔn)儀 DSZ2 1臺良好

3.5 現(xiàn)場條件

已對碎石樁施工場地進(jìn)行平整，清除地上和地下的障礙物。查清該試驗段無地下管線和架空電線等，現(xiàn)場已做好臨時截、排水設(shè)施等施工準(zhǔn)備，以及供水供電線路、機(jī)械設(shè)備放置位置、運(yùn)輸通道等工作。

4 材料和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

4．1 材料標(biāo)準(zhǔn)

材料要提前進(jìn)場，進(jìn)場前要經(jīng)過中心試驗室檢驗合格后上報監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方能使用。

4．2 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

保證垂直度:設(shè)備就位后，必須水平，確保施工過程中不發(fā)生傾斜、移動。要注意保證機(jī)架和鉆桿的垂直度，其垂直偏差不得大于1%。在施工過程中可時常使用吊錘觀測鉆桿兩個方向的垂直度和用水平尺測量機(jī)架的調(diào)平情況，如發(fā)現(xiàn)偏差較大，及時調(diào)整。

樁位偏差:樁位偏差不得大于0．3倍的套管外徑(外徑為50cm)。

5 施工工藝

5．1 施工工藝流程

碎石樁以三角形布置，樁徑50cm，路堤坡腳邊界外，增加一排樁，施工采用振動沉管法施工。換填料選擇硬度較高的不易風(fēng)化的粒徑為20～50mm碎石，含泥量不大于5﹪;碎石樁、碎石墊層進(jìn)行軟基處理方式見圖5-1;碎石樁施工程序見圖5-2;施工工藝流程見圖5-3。

圖5-1 軟基處理示意圖

施工前做成樁試驗，認(rèn)真記錄樁的貫入時間和深度、壓入的碎石量和電流變化，確定正式施工時采用的參數(shù)，如密實電流、留振時間、填料量等。成樁按設(shè)計和規(guī)范要求抽檢其成樁效果，復(fù)核地基承載力。

5.2 施工步驟

(1)施工準(zhǔn)備

①挖溝晾曬及平整場地。沿路基前進(jìn)方向的兩邊設(shè)計排水溝位置，挖縱向臨時排水溝，將水引入當(dāng)?shù)氐呐潘到y(tǒng)，路基中的水，利用挖的橫向小溝引入縱向臨時排水溝。晾曬后，將施工場地進(jìn)行清理整平，清理包括路基用地范圍內(nèi)地面表層的種植土、樹木、灌木叢、樹根、既有房屋、道路、河溝、通訊、電力設(shè)施、上下水道、墳?zāi)辜捌渌ㄖ铩?/p>

圖5-2 碎石樁施工程序圖

②測量放樣。按照平面一般布置圖及碎石樁位坐標(biāo)進(jìn)行測量放樣，用全站儀、鋼尺定出每排樁位軸線和樁位中心，并用白灰和木樁作醒目標(biāo)記，以免損壞。

(2)樁架就位:樁架就位必須平整、穩(wěn)固，套管尖插在測設(shè)好的標(biāo)樁上并與地面保持垂直，垂直度偏差不大于1．0%。

(3)振動沉管:開動振動器，利用振動器自重和激振力將套管沉入軟土層中，直至設(shè)計標(biāo)高。

(4)管內(nèi)灌入碎石:沉管至設(shè)計標(biāo)高后，采用人工將經(jīng)檢驗符合要求的碎石分批灌入套管中。每次加料量一般為管內(nèi)1m堆高的填料。

(5)振動拔管:碎石填灌完成后，開動振動器，在原地留振10～20s后，即邊振動邊撥管，撥管速度控制在1．5～3．0m/min，隨振動撥管，套管尖的活瓣打開，碎石進(jìn)入樁孔，并被初步振實。

(6)振動沉管、擠密碎石:套管內(nèi)碎石放完后，利用振動器自重和激振力將套管擠壓入已填入樁孔的碎石中，將碎石擠入周圍土體并振擠密實。

(7)成樁:重復(fù)以上步驟，直至樁孔內(nèi)填滿碎石，撥出套管，樁架移位，進(jìn)行下一根樁的施工。注意單樁的碎石灌入量不小于0．245m3/min，加固碎石樁密實的方式多采用邊拔管邊振動，留振和反插相結(jié)合的方法。地面下1-2米由于側(cè)向約束薄弱，不利于成樁，施工至此深度時采取投料法，再通過振擠以提高粒料的密實度。成樁后，及時按設(shè)計和規(guī)范要求進(jìn)行試驗檢測。

(8)施工注意事項

①振動頭工作頻率:一般按24．5Hz控制;穩(wěn)定電壓一般為380V±20V;振孔器密實電流一般按80A左右(根據(jù)現(xiàn)場制樁試驗定)，嚴(yán)禁在超過密實電流的情況下作業(yè);②激振力按100KN、125KN、150KN;倒入碎石高度 1．0 米、1．25 米、1．5 米;振孔器留振時間 10s、15s、20s;拔管速度 1．5m/min、1．75m/min、3．0m/min 分三組每組三根來控制，并在試樁過程中記錄相關(guān)數(shù)據(jù)以便確定試樁各參數(shù)。③加固碎石樁密實的方式，多采用邊拔管邊振動、留振和反插相結(jié)合的方法。地面下1～2米由于側(cè)向約束薄弱，不利于成樁，施工至此深度時應(yīng)采取超載投料法，再通過振擠以提高粒料的密實度。當(dāng)檢驗碎石樁發(fā)現(xiàn)有上下不連續(xù)，單位深度粒料不足，平面位置和垂直度不符合要求以及有斷樁、縮頸、沉樁等質(zhì)量問題時，應(yīng)采取補(bǔ)救措施，必要時就近復(fù)打，以保證地基處理質(zhì)量。

(9)加固效果檢驗:碎石樁施工完畢后，最終應(yīng)進(jìn)行復(fù)合地基加固效果的檢查，檢查內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)灌入、動力觸探、靜力觸探和載荷試驗，檢測的數(shù)量為三組每組3根共計9根;單樁承載力檢驗采用平板載荷試驗，檢驗數(shù)量為三組每組3根共計9根。

圖5-3 碎石樁施工工藝流程圖

施工過程中詳細(xì)記錄樁的貫入時間和深度、壓入的碎石量和電流變化。

6 質(zhì)量檢測方法及驗收標(biāo)準(zhǔn)

6．1 質(zhì)量檢測方法

(1)碎石樁施工完畢后對碎石樁單樁承載力和碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行檢驗，包括對樁身質(zhì)量的動力觸探試驗和對承載力的靜荷載試驗檢測。

(2)檢測數(shù)量一般遵守以下原則:選擇試驗點時應(yīng)本著隨機(jī)分布的原則進(jìn)行選擇(試樁的三根應(yīng)全檢)。

(3)質(zhì)量檢測:檢查施工紀(jì)錄，重點檢查沉管貫入深度、填料的連續(xù)性、單樁每延米樁體的碎石用量。動力觸探試驗檢測樁的數(shù)量為三組每組3根共計9根，用重II型動力觸探測試，灌入量10cm時，擊數(shù)不小于5次。對于樁檢不合格的樁，應(yīng)重新進(jìn)行試樁，選取適宜的工藝參數(shù)，直到樁基檢測合格方可進(jìn)行大面積的碎石樁施工。

6．2 質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

碎石樁施工允許誤差應(yīng)符合下表規(guī)定

序號 項目 單位 允許偏差 檢驗方法1 樁距 cm ±10尺量2 樁徑 mm 不小于設(shè)計 尺量3 樁長 cm 不小于設(shè)計 查看現(xiàn)場記錄4 垂直度 % 1．5經(jīng)緯儀或吊線測樁架傾斜度5 灌碎石量 m3不小于設(shè)計 查看現(xiàn)場記錄

7 安全、質(zhì)量保證措施

7．1 質(zhì)量保證措施

7．1.1 質(zhì)量管理

(1)制定科學(xué)的組織管理制度，努力提高管理水平，實行機(jī)長負(fù)責(zé)制，對質(zhì)量實行一票否決制。

(2)由質(zhì)管組定期、不定期地對工程質(zhì)量進(jìn)行檢查，以確保工程質(zhì)量。

(3)開工前對全體人員進(jìn)行技術(shù)交底，負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)設(shè)計文件，體會設(shè)計意圖，確保施工中實施。

(4)定期進(jìn)行質(zhì)量評比工作，對質(zhì)量優(yōu)良的機(jī)組實行獎勵，對質(zhì)量較差的作出批評、警告、罰款、清場等處罰措施，對不能勝任的機(jī)組人員將清除出場，并對所發(fā)生的質(zhì)量事故進(jìn)行總結(jié)，實行“三不放過”，以防再次發(fā)生類似事故。

7．1.2 施工控制

(1)嚴(yán)格控制成樁孔深，下料均勻，不宜過多，原則上要“少吃多餐”，勤加料;

(2)成孔后要及時下料，避免縮孔;若有較長停留時間須重新成樁擴(kuò)孔后下料;

(3)控制下鉆深度、樁頂、底高程;

(4)當(dāng)成樁過程中因故停工或發(fā)生意外影響樁身質(zhì)量時，該樁廢棄，另選一相鄰樁作為試驗樁;

(5)隨時檢查加固料用量、樁長等是否符合試驗設(shè)計參數(shù)。

(6)加固料計量:一般計量采用電子稱重法與鉆機(jī)深度相結(jié)合的計量裝置，它能在記錄上反應(yīng)深度、相對應(yīng)每延米的碎石量及總量。

7．2 安全保證措施

7．2.1 安全生產(chǎn)管理

(1)建立并完善以分部經(jīng)理為首的安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組，開展安全生產(chǎn)管理活動。

(2)建立各級人員安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各自的人員安全責(zé)任，落實安全責(zé)任，實施責(zé)任與目標(biāo)管理，對安全生產(chǎn)責(zé)任落實情況進(jìn)行定期檢查。

(3)建立安全臺賬，做好施工中安全臺賬的記錄工作。

7．2.2 安全生技術(shù)措施

(1)組裝和拆遷機(jī)具、登高作業(yè)必須戴好安全帽，系上安全帶，并有統(tǒng)一指揮，進(jìn)入施工場地嚴(yán)禁穿拖鞋。(2)施工現(xiàn)場應(yīng)配備有齊全的各類電器保護(hù)裝置，并能有效地防雨、防水，所有電機(jī)應(yīng)處接地狀態(tài)。雨雪天加強(qiáng)電器安全檢查工作，確保電器防水。(3)施工操作中嚴(yán)格注意電壓、電流等儀表，電流控制在100A以內(nèi)，不得長時間超負(fù)荷運(yùn)行。(4)機(jī)具移車、專向要有專人指揮，專人負(fù)責(zé)移動電纜及管線安全，嚴(yán)防碰撞、擠壓磨傷電器。(5)現(xiàn)場操作人員應(yīng)戴好防塵保護(hù)品，以免灰塵粘附皮膚或吸入肺內(nèi)。所有操作動作要統(tǒng)一訊號，統(tǒng)一指揮，操作要相互協(xié)調(diào)。

8 結(jié)束語

通過精心準(zhǔn)備、組織及調(diào)度，成功的確定了碎石樁基采用的激振力大小、倒入碎石的高度、振孔器留振時間、拔管速度、振孔器電流大小、振動頭工作頻率，證明施工組織合理，方案可行，為大面積實施提供可靠地依據(jù)。

［1］《鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程》TB10106-2010．

［2］《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》TB10414-2003．