田文雨

摘要：本文以呼和浩特至準(zhǔn)格爾鐵路軟土路基加固處理工程為例，詳細(xì)介紹了振動沉管碎石樁原理以及施工技術(shù)、質(zhì)量檢測、安全措施等施工方面的注意事項。

關(guān)鍵詞：振動沉管碎石樁；填料量；提管速度；留振時間

呼和浩特至準(zhǔn)格爾鐵路站前5標(biāo)正線起訖里程為 DK72+041.9-DK104+000，路基長度25.334m，軟土地基采用碎石樁加固處理。碎石樁數(shù)量38606m.采用正三角形布置，樁徑采用0.5m。樁長及樁間距可根據(jù)工程地質(zhì)條件和工程要求確定，一般應(yīng)穿透軟塑土層，當(dāng)軟塑層厚度很大時通過計算確定?，F(xiàn)就振動沉管擠密碎石樁施工關(guān)鍵工序的技術(shù)控制進(jìn)行闡述。

1 碎石擠密樁技術(shù)原理

碎石擠密樁是通過成樁過程中對周圍砂土、粉土層的擠密、振密作用和靠碎石的壓入獲得加固效果，使砂土、粉土層的密實度增加；同時設(shè)置的碎石擠密樁增強(qiáng)體，本身又是一個良好的排水通道，它的存在不僅有利于砂土、粉土層中超孔隙水壓力的消散，有效地增強(qiáng)土體的抗液化能力，而且在荷載的作用下，碎石擠密樁增強(qiáng)體又與砂土、粉土層共同承擔(dān)荷載作用，即形成碎石擠密樁復(fù)合土層。碎石擠密樁加固砂土、粉土地基的主要目的是提高地基土承載力，減少變形和增強(qiáng)抗液化性。加固原理如下：

1.1 擠密作用

在成樁過程中樁管對周圍砂土、粉土層產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管體積的土擠向樁管周圍的土層，使樁管周圍的土層孔隙減小、密實度增大。

1.2 排水降壓作用

碎石擠密樁加固砂土?xí)r，樁孔內(nèi)充填反濾性好的粗顆粒料（碎石、礫石、卵石），在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水降壓通道，可有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高，防止砂土、粉土產(chǎn)生液化，加快地基的排水固結(jié)。

1.3 預(yù)振效應(yīng)

碎石擠密樁在成孔及成樁時，振動錘的強(qiáng)烈振動使填入料和地基土在擠密的同時獲得強(qiáng)烈的預(yù)振效果，對砂土、粉土增強(qiáng)抗液化能力是極為有利的。

2 振動沉管擠密碎石樁施工技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

施工前首先平整場地，局部低洼處可填土或填碎石找平，再采用靜壓壓路機(jī)碾壓，確保樁機(jī)走行平穩(wěn)，其次進(jìn)行材料準(zhǔn)備、測量放線，實地標(biāo)出打樁范圍與樁位，然后才開始碎石樁施工。

機(jī)械設(shè)備是以振動沉管樁機(jī)為核心，其他設(shè)備與樁機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，并滿足質(zhì)量控制和檢測的需要。架設(shè)電壓為380三相電線?，F(xiàn)場采用1臺ZB60型液壓履式振動沉管打樁機(jī)進(jìn)行施工，2臺東風(fēng)151型自卸汽車供料，1臺ZL-50型裝載機(jī)配合人工上料。碎石要求為自然級配，粒徑20～50mm，含泥量控制在10%以下。

2.2 施工工藝

施工準(zhǔn)備→測量放樣→成樁實驗→機(jī)具準(zhǔn)備定位→振動沉管→拔管、振動、填料→反插留振→成樁→施工下一樁

沉管碎石樁的施工順序為：整平原地面——振動沉管打樁機(jī)就位——振動沉管——成孔——邊拔管、邊振動、邊加料、——反插留振——樁成形——打樁機(jī)移位。具體施工為：

（1）樁機(jī)就位。根據(jù)樁機(jī)走行鋼軌上標(biāo)出的樁位標(biāo)記，移動樁機(jī)，使樁機(jī)對準(zhǔn)打樁線；啟動0.5t卷揚(yáng)機(jī)，按照下橫梁上標(biāo)出的樁位標(biāo)記移動導(dǎo)向架，使樁管對準(zhǔn)打樁點，并將卷揚(yáng)機(jī)離合器剎緊；松動1t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。

（2）啟動樁錘電機(jī)使樁錘振動，樁管沿樁位下沉。

（3）灌碎石。根據(jù)樁深和試樁時確定的充盈系數(shù)（充盈系數(shù)=碎石填料體積/沉管體積，一般在1.3-1.5之間）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擠密一段時間后，再補(bǔ)充裝入。

（4）沉入過程中的振動擠密：第一次把樁管提升80-100CM，提升時樁尖自動打開，樁管內(nèi)的碎石料流入孔內(nèi)。

（5）降落樁管，振動擠壓15-20s。

（6）其后，每次提升樁管50CM，擠壓時間以樁管難以下沉?xí)r為宜。按上述方法往復(fù)升降壓拔樁管，直至所灌的碎石將地基擠密。

（7）完成該樁灌碎石量，樁管提至地面，進(jìn)行下一根樁的施工。

以上工序中，關(guān)鍵是施工中對水、電、料的控制，即上流程的下沉擠密過程和投料與提管過程。振動擠密過程是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵，必須通過實驗確定振擠次數(shù)、電機(jī)的工作電流和留振時間等參數(shù)，每次投入碎石量及擠密后提升高度是保證成樁質(zhì)量的前提，為保證質(zhì)量，加料每次提升高度以套管樁尖不離開碎石面為宜，以防塌孔、縮徑、斷樁的發(fā)生。

2.3 施工要點

①施工前進(jìn)行成樁試驗，試驗樁一般為7～9根；

②施工時，嚴(yán)格按照設(shè)計的樁長、樁徑、樁間距、碎石灌入量以及試驗確定的樁管提升高度和速度、振密擠壓次數(shù)和留振時間、電機(jī)的工作電流等施工參數(shù)進(jìn)行施工，確保碎石擠密樁樁身的均勻性和連續(xù)性；

③施工順序從四周邊開始向中心進(jìn)行，相鄰兩樁必須跳躍間打；

④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)計樁位偏差不應(yīng)大于50mm，樁徑偏差控制在±20mm以內(nèi)，樁長偏差不大于100mm；

⑤邊振動邊下沉，通常每下沉0.5m留振30s；

⑥啟動拔管，拔管前留振1min，以后邊振動邊拔管，拔管速度需均勻且每拔管1m留振1min；

⑦碎石灌入量不小于設(shè)計值的95%（碎石灌入量按每延米不少于0.09m3計算）。

⑧提升和反插速度必須均勻，反插深度由深到淺，每根樁在保證樁長和碎石灌入量的前提下，總反插次數(shù)一般不得少于12次。

⑨若地表水豐富或較軟弱，可先鋪一層碎石墊層，有利于排水，同時提高地基強(qiáng)度；

⑩振動成樁至地面時應(yīng)向下復(fù)振1m，確保地表不產(chǎn)生缺碎石的凹樁。

3 質(zhì)量檢測

⑴石料的質(zhì)量控制。一是所有碎石都采用質(zhì)地堅硬、具有一定的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性好且級配良好的石料。二是碎石料含泥量≯10%，最大塊徑≯150mm。三是保證料場供應(yīng)質(zhì)量，每1000m3石料都要做一次上述各指標(biāo)的抽樣檢測。

⑵成孔時的質(zhì)量控制。樁管應(yīng)沿導(dǎo)向架，并始終保持同導(dǎo)桿平行，樁管發(fā)生偏斜須及時扶正，其垂直高度偏差不大于1.5%，成孔中心與設(shè)計樁位偏差不大于50mm，樁徑偏差不大于-20mm，樁長偏差不大于100mm。

⑶成樁時的質(zhì)量控制。樁底留振時間不少于20秒，留振電流不小于80安培。制樁加密段長度不大于50cm，提管速度不快于1.0-1.5米/分鐘。反插次數(shù)每米不少于1次。反插留振從樁底開始，自下而上逐段進(jìn)行，中間不得漏振。

4 效益分析

⑴與傳統(tǒng)的振動沖孔碎石樁施工方法相比，因振動沖孔碎石樁是沖孔之后，直接向土孔內(nèi)投碎石；而振動沉管法為向沉管中投碎石，減少了沖孔器的提升距離和頻率，大大提高了施工進(jìn)度，工序合理，提高工效30%。

⑵與傳統(tǒng)的振動沖孔碎石樁施工方法相比，因振動沉管擠密法在沉管中完成碎石的投入，有效地防止了塌孔及斷樁事故發(fā)生；且碎石在沉管中振實擠密，樁徑得到了有效控制，垂直度有保障，施工過程更簡便，施工質(zhì)量也更加容易控制，節(jié)約材料費20%左右，勞動力10%左右，約降低成本25%。

5 結(jié)語

振動沉管擠密碎石樁作為一項處理砂土、粉土地基處理技術(shù)，在道路施工過程中經(jīng)常使用。本文以呼和浩特至準(zhǔn)格爾鐵路5標(biāo)段為背景，從施工原理、施工過程以及質(zhì)量檢測、效益分析等方面，詳細(xì)介紹了該項技術(shù)的施工情況。