挤密砂石桩施工技术及质量控制

2011-08-15河南省水利第二工程局

河南科技 2011年14期

河南省水利第二工程局郑欣

挤密砂石桩施工技术及质量控制

河南省水利第二工程局郑欣

碎石桩是指用振动、冲击和水冲等方式在软弱地基中成孔后，将碎石挤压入土孔中，形成由碎石所构成的密实桩体，在《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）中称之为粒料桩。干振碎石桩是一种采用预沉导管、重锤振动压入工艺施工的碎石桩，它克服了振冲法在施工中耗水量大和泥浆污染的严重缺陷。干振碎石抗处理液化地基的原理主要是振密和挤密作用和排水减压作用。振动挤密碎石桩在成桩过程中桩管对周围粉砂层产生很大的横向挤压力，使桩周围的土粒重新排列密实，孔隙比减小，密实度增大。桩孔内填充碎石，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水通道，使桩间土产生的水迅速地由碎石桩体排出，土中孔隙水压力亦随之减小，难以聚集提高，从而消除或减小液化的可能性。本施工标段采用碎石桩施工处理沙土液化。

一、施工前准备工作

1.根据实际编制实施性施工组织设计(施工技术方案、质量计划)，编制中力求考虑周到，措施得力，便于操作，并上报监理工程师批复。

2.拆除障碍物，平整场地，然后进行挤密碎石桩施工。

3.根据设计文件要求，布设桩位、桩间距及安排桩的分布形式。若有建筑物基础，施工前必须完成碎石桩。本标段砂桩桩径Ф60cm，桩距1.8m，桩位在平面上呈正三角形。这些在布桩图上均应标明。

4.机械设备及材料的选择。根据地段的地基、砂桩桩径及桩长情况，选择合适的机械设备。本标段选用DZ90KSA振动沉桩机，桩头根据现场不同地质采用内置平底活页式桩头及外置活瓣桩头，并设有二次投料口。原材料采用10~40mm碎石，含泥量小于5%。

二、现场工艺性试验桩

1.实际施工之前，进行了桩试验，以便根据现场实际确定各项技术参数，如成桩时间、充盈系数、工艺确定等，确保大面积施工质量。

2.针对性选择试桩位置，既要考虑软土厚度，又要顾及地质特点，关键是必须选择有代表性的位置，每处不少于36根。

3.试桩时施工方、监理方均应派员在场，做好详尽的现场记录。成桩7d后进行桩间土标准贯入试验、试桩完成后必须提交试桩报告，重点阐述桩身密实度、桩长、消除液化效果，总结评价施工工艺、施工质量。

三、施工工序

挤密砂桩施工工艺应按以下程序进行：整平原地面→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管→机具移位。

1.对桩位进行编号，以成桩先后为序，注明于布桩图上，然后在场地上放线，用木桩定位，按序号施工，避免张冠李戴。

2.导管必须高出设计桩长3～5m，桩头内活瓣平底或活瓣尖头

3.桩架就位后，应该调整导杆的竖直度，提升桩管，将桩头活页闭合。

4.加压并开动振动锤，将钢管沉入至设计要求深度。

5.应按桩孔体积和计算、实际灌料量，然后按1.2~1.4充盈系数估算用料量，多次投料。

6.边振边均匀缓慢拔出桩管，直至桩管全部拔出。一般情况下，拔管1m反插30cm，每次反插留振不小于20s。

7.在孔口部位进行反插。

8.移动机具，至下一桩施工。

9.施工完毕后，整平场地，测量标高，整理施工记录。

四、质量控制

挤密碎石桩施工不当或技术要领把握不住，极易留下质量隐患，严重影响处理效果。

1.若碎石桩填料量不足，就会引起成桩桩身密实度不足，出现疏松现象。因此在现场施工中要严格控制投料量。

2.沉桩时沉管竖直度不够，或受邻桩振冲影响，容易引起已成桩倾斜。因此成桩时要经常校正沉管竖直度，但校正沉管只能在沉管沉入地下3m以前进行垂直度校正和调整，沉管沉入地下3m后不能进行调整，邻桩应间隔跳跃施工，避免相互间振动影响。

3.桩底空松或桩底端料少料、硬质土层会造成桩长不够。在这些施工地段拔管前必须灌满碎石料，并留振1min。

4.地下水位高造成土层扬压力过大，会引起桩头活瓣打开困难，会造成桩体缩径、桩长不足，在地下水位较高部位施工应增加反差深度和次数以确保桩径及桩长。

5.断桩是施工中常见质量问题，造成的原因有投料不足、反插深度有误、塌孔、卡管活页打不开等。要严格按工艺性试桩提供的技术参数及成桩步骤控制拔管高度和拔管进度，否则易断桩，不能保证桩身的连续性。

6.卡管为成桩中常见现象，要整修活瓣，使活瓣开启灵活。

7.本标段挤密碎石桩基础处理，目的是处理渠道地质液化问题。在渠道边坡有碎石桩，在施工中由于碎石桩无法在边坡施工，只能在平地施工，所以碎石桩设计桩顶位置位于施工地面线以下部位，造成空桩。为保证在施工中有效成桩质量，在施工中根据现场实际情况做出如下控制空桩措施。

（1）在施工前根据测量数据推算出成孔长度，联合监理对桩机沉管上进行标注。

（2）根据有效桩长估算投料量。

（3）在桩机立柱上进行标注高度，根据实际情况以地面以上2m位置进行第一个标尺，然后向上每0.5m用反光漆标注。

（4）施工加压并开动振动锤，将钢管沉入至设计要求深度，然后按施工要求进行投料，留振后提管反插，待碎石投放完毕后，最后增加反插一次，根据空桩长度推算出沉管反插深度，利用沉管上的成孔深度标记对应立柱上标高来控制沉管反插深度。沉管反插到实际桩头位置，因为向下阻力增大，电机功率增加，在桩机控制柜电流表上显示电流强度增加，此时观察沉管标记于立柱对应标高，来确定碎石桩桩头是否达到设计标高位置，如遇到地下水位高、地层较软，反插时电流值变化不大的桩位，在施工现场用9m长直径16mm钢筋插入孔位内，以此来测量空桩长度。