碎石桩基工艺试验在铁路路基基础处理中的应用

2015-12-25芮清勋上海铁路局九景衢铁路浙江有限公司浙江衢州324000

江西建材 2015年1期

■芮清勋 ■上海铁路局九景衢铁路浙江有限公司，浙江衢州 324000

1 工程概况

新建九景衢铁路(浙江段)辉埠车站路基段，长度为2611．55m，其中该段路基中需要采用碎石桩进行地基加固处理的有4处。该段路基碎石桩设计桩径0．5m，桩长4～8．4m，总根数为5190根，共29616延米。

本次工艺试验桩选取具有代表性的地段DK38+003．32～DK39+954．07 路基段，桩间距 1．0m，桩长 4．0 ～7．9m，桩径 0．5m 正三角形布置。该段地质情况如下:⑴粉质黏土，褐红色，层厚约3～4m，硬塑，σ0=180KPa，(Ⅱ)。⑵泥质粉砂岩，棕红色，全风化，层厚约1～5m，成砂土状，σ0=200KPa，(Ⅲ)。⑶泥质粉砂岩，棕红色，强风化，层厚约1～12．5m，岩质较软，σ0=350KPa，(Ⅳ)。⑷泥质粉砂岩，棕红色，弱风化，层厚大于10m，砂质结构，σ0=450KPa，(Ⅳ)

2 试桩目的

通过工艺性试验确定施工工艺、顺序;确定碎石的桩长、成桩碎石量、钻进速度、拔管速度、单位时间成桩量、钻机型号、混凝土泵型号、成桩时间;确定合理的机械设备、人员配置方案;复核地质资料。

本次工艺试验桩数量拟定为3组每组为3根共计九根，选定试桩里程范围为DK38+150～DK38+175，在该试桩里程范围内任意选取3个路基断面试桩并对这3个路基横断面的碎石桩分别进行编号并做好里程记录，该段路基试桩的碎石桩桩长为4．0m～4．4m。

3 施工准备

3．1 员配备及劳力组织

工艺试验成员主要负责制定工艺试验方案，工艺试验推进，工艺试验成果的总结等工作。根据工程实际及时编制工艺试验方案和实施细则并提报。编写好试验段工艺技术总结报告和自评报告，做好试验数据、影像资料的整理和存档工作。根据通过验收的试验数据，优化工程施工工艺，在全线推广应用。针对工艺试验工作展开相关业务知识、设备使用等专项培训工作，提高全体参建人员的业务水平。

3．2 技术准备

(1)熟悉施工图纸、设计说明和其他设计文件。

(2)根据施工技术交底、安全交底进行各项施工准备。

(3)施工前应检查碎石质量、桩位、碎石桩机工作性能，各种计量设备完好程度。

(4)放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出工艺性试桩的位置;测量施工平台的高程，桩位放样;碎石桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位，移动钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，并报监理复核。根据需要改动原设计位置的，需取得设计、监理等的同意后，方可执行。

3．3 材料准备

桩体材料采用未风化的干净碎石，粒径不宜大于50mm，一般为20～50mm含泥量不大于5%。桩体材料要求进场需自检合格后报监理，经监理工程师同意后方可使用。

3．4 主要施工机械设备

试桩机械配置见表3-1

表3-1 主要机具、设备一览

序号备注3电焊机 BX1-300 1台设备名称及描述(类别、型号) 规格型号数量技术状态良好4磅称 600Kg 1台良好5装载机 ZL10 1台良好6汽车吊 10t 1台良好7自卸车 20m3 1辆良好8全站仪 TC802 1台良好9水准仪 DSZ2 1台良好

3.5 现场条件

已对碎石桩施工场地进行平整，清除地上和地下的障碍物。查清该试验段无地下管线和架空电线等，现场已做好临时截、排水设施等施工准备，以及供水供电线路、机械设备放置位置、运输通道等工作。

4 材料和质量标准

4．1 材料标准

材料要提前进场，进场前要经过中心试验室检验合格后上报监理工程师批准后方能使用。

4．2 质量标准

保证垂直度:设备就位后，必须水平，确保施工过程中不发生倾斜、移动。要注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直偏差不得大于1%。在施工过程中可时常使用吊锤观测钻杆两个方向的垂直度和用水平尺测量机架的调平情况，如发现偏差较大，及时调整。

桩位偏差:桩位偏差不得大于0．3倍的套管外径(外径为50cm)。

5 施工工艺

5．1 施工工艺流程

碎石桩以三角形布置，桩径50cm，路堤坡脚边界外，增加一排桩，施工采用振动沉管法施工。换填料选择硬度较高的不易风化的粒径为20～50mm碎石，含泥量不大于5﹪;碎石桩、碎石垫层进行软基处理方式见图5-1;碎石桩施工程序见图5-2;施工工艺流程见图5-3。

图5-1 软基处理示意图

施工前做成桩试验，认真记录桩的贯入时间和深度、压入的碎石量和电流变化，确定正式施工时采用的参数，如密实电流、留振时间、填料量等。成桩按设计和规范要求抽检其成桩效果，复核地基承载力。

5.2 施工步骤

(1)施工准备

①挖沟晾晒及平整场地。沿路基前进方向的两边设计排水沟位置，挖纵向临时排水沟，将水引入当地的排水系统，路基中的水，利用挖的横向小沟引入纵向临时排水沟。晾晒后，将施工场地进行清理整平，清理包括路基用地范围内地面表层的种植土、树木、灌木丛、树根、既有房屋、道路、河沟、通讯、电力设施、上下水道、坟墓及其它建筑物。

图5-2 碎石桩施工程序图

②测量放样。按照平面一般布置图及碎石桩位坐标进行测量放样，用全站仪、钢尺定出每排桩位轴线和桩位中心，并用白灰和木桩作醒目标记，以免损坏。

(2)桩架就位:桩架就位必须平整、稳固，套管尖插在测设好的标桩上并与地面保持垂直，垂直度偏差不大于1．0%。

(3)振动沉管:开动振动器，利用振动器自重和激振力将套管沉入软土层中，直至设计标高。

(4)管内灌入碎石:沉管至设计标高后，采用人工将经检验符合要求的碎石分批灌入套管中。每次加料量一般为管内1m堆高的填料。

(5)振动拔管:碎石填灌完成后，开动振动器，在原地留振10～20s后，即边振动边拨管，拨管速度控制在1．5～3．0m/min，随振动拨管，套管尖的活瓣打开，碎石进入桩孔，并被初步振实。

(6)振动沉管、挤密碎石:套管内碎石放完后，利用振动器自重和激振力将套管挤压入已填入桩孔的碎石中，将碎石挤入周围土体并振挤密实。

(7)成桩:重复以上步骤，直至桩孔内填满碎石，拨出套管，桩架移位，进行下一根桩的施工。注意单桩的碎石灌入量不小于0．245m3/min，加固碎石桩密实的方式多采用边拔管边振动，留振和反插相结合的方法。地面下1-2米由于侧向约束薄弱，不利于成桩，施工至此深度时采取投料法，再通过振挤以提高粒料的密实度。成桩后，及时按设计和规范要求进行试验检测。

(8)施工注意事项

①振动头工作频率:一般按24．5Hz控制;稳定电压一般为380V±20V;振孔器密实电流一般按80A左右(根据现场制桩试验定)，严禁在超过密实电流的情况下作业;②激振力按100KN、125KN、150KN;倒入碎石高度 1．0 米、1．25 米、1．5 米;振孔器留振时间 10s、15s、20s;拔管速度 1．5m/min、1．75m/min、3．0m/min 分三组每组三根来控制，并在试桩过程中记录相关数据以便确定试桩各参数。③加固碎石桩密实的方式，多采用边拔管边振动、留振和反插相结合的方法。地面下1～2米由于侧向约束薄弱，不利于成桩，施工至此深度时应采取超载投料法，再通过振挤以提高粒料的密实度。当检验碎石桩发现有上下不连续，单位深度粒料不足，平面位置和垂直度不符合要求以及有断桩、缩颈、沉桩等质量问题时，应采取补救措施，必要时就近复打，以保证地基处理质量。

(9)加固效果检验:碎石桩施工完毕后，最终应进行复合地基加固效果的检查，检查内容包括标准灌入、动力触探、静力触探和载荷试验，检测的数量为三组每组3根共计9根;单桩承载力检验采用平板载荷试验，检验数量为三组每组3根共计9根。

图5-3 碎石桩施工工艺流程图

施工过程中详细记录桩的贯入时间和深度、压入的碎石量和电流变化。

6 质量检测方法及验收标准

6．1 质量检测方法

(1)碎石桩施工完毕后对碎石桩单桩承载力和碎石桩复合地基进行检验，包括对桩身质量的动力触探试验和对承载力的静荷载试验检测。

(2)检测数量一般遵守以下原则:选择试验点时应本着随机分布的原则进行选择(试桩的三根应全检)。

(3)质量检测:检查施工纪录，重点检查沉管贯入深度、填料的连续性、单桩每延米桩体的碎石用量。动力触探试验检测桩的数量为三组每组3根共计9根，用重II型动力触探测试，灌入量10cm时，击数不小于5次。对于桩检不合格的桩，应重新进行试桩，选取适宜的工艺参数，直到桩基检测合格方可进行大面积的碎石桩施工。

6．2 质量验收标准

碎石桩施工允许误差应符合下表规定

序号项目单位允许偏差检验方法1 桩距 cm ±10尺量2 桩径 mm 不小于设计尺量3 桩长 cm 不小于设计查看现场记录4 垂直度 % 1．5经纬仪或吊线测桩架倾斜度5 灌碎石量 m3不小于设计查看现场记录

7 安全、质量保证措施

7．1 质量保证措施

7．1.1 质量管理

(1)制定科学的组织管理制度，努力提高管理水平，实行机长负责制，对质量实行一票否决制。

(2)由质管组定期、不定期地对工程质量进行检查，以确保工程质量。

(3)开工前对全体人员进行技术交底，负责学习设计文件，体会设计意图，确保施工中实施。

(4)定期进行质量评比工作，对质量优良的机组实行奖励，对质量较差的作出批评、警告、罚款、清场等处罚措施，对不能胜任的机组人员将清除出场，并对所发生的质量事故进行总结，实行“三不放过”，以防再次发生类似事故。

7．1.2 施工控制

(1)严格控制成桩孔深，下料均匀，不宜过多，原则上要“少吃多餐”，勤加料;

(2)成孔后要及时下料，避免缩孔;若有较长停留时间须重新成桩扩孔后下料;

(3)控制下钻深度、桩顶、底高程;

(4)当成桩过程中因故停工或发生意外影响桩身质量时，该桩废弃，另选一相邻桩作为试验桩;

(5)随时检查加固料用量、桩长等是否符合试验设计参数。

(6)加固料计量:一般计量采用电子称重法与钻机深度相结合的计量装置，它能在记录上反应深度、相对应每延米的碎石量及总量。

7．2 安全保证措施

7．2.1 安全生产管理

(1)建立并完善以分部经理为首的安全生产领导小组，开展安全生产管理活动。

(2)建立各级人员安全生产责任制，明确各自的人员安全责任，落实安全责任，实施责任与目标管理，对安全生产责任落实情况进行定期检查。

(3)建立安全台账，做好施工中安全台账的记录工作。

7．2.2 安全生技术措施

(1)组装和拆迁机具、登高作业必须戴好安全帽，系上安全带，并有统一指挥，进入施工场地严禁穿拖鞋。(2)施工现场应配备有齐全的各类电器保护装置，并能有效地防雨、防水，所有电机应处接地状态。雨雪天加强电器安全检查工作，确保电器防水。(3)施工操作中严格注意电压、电流等仪表，电流控制在100A以内，不得长时间超负荷运行。(4)机具移车、专向要有专人指挥，专人负责移动电缆及管线安全，严防碰撞、挤压磨伤电器。(5)现场操作人员应戴好防尘保护品，以免灰尘粘附皮肤或吸入肺内。所有操作动作要统一讯号，统一指挥，操作要相互协调。