干振碎石樁在高速公路施工中的應(yīng)用

李生亮

(新疆南方路橋工程有限責(zé)任公司，新疆　喀什　844000)

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干振碎石樁在高速公路施工中的應(yīng)用

李生亮

(新疆南方路橋工程有限責(zé)任公司，新疆喀什844000)

干振碎石樁在高速公路施工中得到了廣泛的應(yīng)用，因其施工工藝為通過(guò)振密、擠密以及排水減壓等方式提高公路路基的密實(shí)度和承載力，該施工方法的成本低且便于操作。文章結(jié)合具體施工實(shí)例，探討干振碎石樁在高速公路施工中的應(yīng)用技術(shù)與質(zhì)量控制措施，以期對(duì)類(lèi)似工程起到借鑒作用。

干振碎石樁；高速公路；設(shè)計(jì)參數(shù)；質(zhì)量控制

0　引言

干振碎石樁是采用預(yù)沉導(dǎo)管、重錘振動(dòng)壓入工藝施工的碎石樁[1]。在成孔施工過(guò)程中，飽和松散的土顆粒在振密、擠密以及排水減壓作用下得到了重新排列致密，可以在一定程度上提高公路路基的密實(shí)度，這種施工工藝具有操作簡(jiǎn)單、工程成本低等特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用在公路路基施工中。文章結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)干振碎石樁在高速公路施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1　工程概況

本工程為某高速公路施工建設(shè)項(xiàng)目，該公路所處地區(qū)為低液限黏土，此種土層是一種砂土、亞砂土和可液化地基土，多處于松散飽和狀態(tài)。地層分布狀況為：0～5.5 m是平均標(biāo)貫擊數(shù)為4的粉土；5.5～8.5 m是平均標(biāo)貫擊數(shù)為10.5的粉細(xì)砂土；8.5～11.5 m是平均標(biāo)貫擊數(shù)為16的粉質(zhì)亞黏土；11.5～13.5 m是平均標(biāo)貫擊數(shù)為21的亞黏土。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本工程的可液化土層主要分布在地面以下0～8.5 m之間，土質(zhì)主要為粉土和粉細(xì)砂土。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求決定采用干振碎石樁對(duì)可液化地基土進(jìn)行處理。

2　設(shè)計(jì)參數(shù)

為了確保工程的施工質(zhì)量，在進(jìn)行具體操作時(shí)，要選擇合適的路段進(jìn)行施工試驗(yàn)，以確定各種參數(shù)[2]。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)干振碎石樁的間距分別采用1.4 m和1.6 m。均按照正三角形進(jìn)行布置。圖1為干振碎石樁的布置圖。表1為碎石樁的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。所使用的碎石應(yīng)滿(mǎn)足自然級(jí)配的要求，其粒徑大小應(yīng)控制在1～4 cm之間，并且含泥量應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)要求，一般來(lái)說(shuō)含泥量應(yīng)控制在5%以?xún)?nèi)。通過(guò)對(duì)干振碎石樁的施工試驗(yàn)最終確定好施工參數(shù)。

表1　干振碎石樁設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖1　干振碎石樁布置圖

3　施工機(jī)械及其施工參數(shù)

在工程施工前應(yīng)當(dāng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，同時(shí)應(yīng)配置合理數(shù)量的施工機(jī)械設(shè)備以及配套的設(shè)備、機(jī)具、施工用電等。在本工程中進(jìn)行干振碎石樁的施工采用的是走管式振動(dòng)打樁機(jī)。打樁機(jī)內(nèi)應(yīng)內(nèi)置平底活頁(yè)式樁尖。一般情況下樁管的直徑應(yīng)控制在380 mm以?xún)?nèi)。樁管上設(shè)置有二次投料口，最大的沉樁深度可以達(dá)到20 m左右。表2為走管式振動(dòng)打樁機(jī)的工作參數(shù)。為了確保干振碎石樁的正常施工應(yīng)配置若干臺(tái)小推車(chē)。在施工前確定出各個(gè)樁的樁位，為了保證位置不發(fā)生錯(cuò)亂，要對(duì)打樁的順序進(jìn)行編號(hào)。另外還需要對(duì)碎石骨料進(jìn)行抽檢，并且施工前應(yīng)對(duì)兩根以上的試樁進(jìn)行施工，以確定施工相關(guān)的參數(shù)。

表2　管式振動(dòng)打樁機(jī)的工作參數(shù)表

4　干振碎石樁的施工技術(shù)

4.1施工前準(zhǔn)備

在正式施工之前，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況編制組織設(shè)計(jì)書(shū)，并組織相關(guān)的施工人員進(jìn)行技術(shù)交底工作[3]。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地平整處理，將場(chǎng)地內(nèi)的雜物等全部清除干凈，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放樣工作，主要是放樣出樁的具體位置。在樁位確定之后即可將樁機(jī)就位在指定位置。根據(jù)規(guī)范的要求，樁管的垂直度應(yīng)控制在1.5%以?xún)?nèi)。為了確保施工設(shè)備正常行駛，應(yīng)將一層砂礫或者碎石層鋪設(shè)在樁位處。

4.2施工工藝

在本工程中進(jìn)行干振碎石樁的施工，按照以下工序進(jìn)行施工：加料→拔管1.2 m→反插0.6 m→提管0.3 m→留振15～20 s→拔管1.2 m。

(1)在正式施工之前，先對(duì)沉管進(jìn)行對(duì)中處理，并閉合樁靴。在沉管施工之前應(yīng)將碎石料堆放在樁位中心處，根據(jù)要求，碎石料的堆積高度應(yīng)控制在20 cm以上，直徑應(yīng)控制在50 cm以上，這樣可以有效確保在進(jìn)行沉管時(shí)，淤泥不對(duì)雙葉門(mén)造成堵塞問(wèn)題。

(2)碎石料堆積完成之后，即可開(kāi)啟機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)沉管施工，振動(dòng)沉管達(dá)到要求持力層。在振動(dòng)施工中應(yīng)密切觀(guān)察施工的具體情況，當(dāng)電流出現(xiàn)突然上升，總電流超過(guò)80 A，并且沉管下沉明顯受到阻礙或者停止下沉?xí)r即認(rèn)為振動(dòng)沉管施工已經(jīng)達(dá)到持力層。在沉管施工中還應(yīng)控制好樁長(zhǎng)，如果沉管施工達(dá)到15 m仍未達(dá)到持力層則不再繼續(xù)進(jìn)行沉管施工，也就是說(shuō)每根碎石樁的樁長(zhǎng)應(yīng)控制在15 m以?xún)?nèi)。在施工中應(yīng)詳細(xì)記錄好樁長(zhǎng)。

(3)當(dāng)沉管施工達(dá)到控制樁長(zhǎng)之后即可開(kāi)始進(jìn)行喂料。對(duì)于每根樁的喂料量需要依據(jù)相關(guān)的計(jì)算公式進(jìn)行確定。在喂料施工中，每根樁的總投料量應(yīng)控制在設(shè)計(jì)計(jì)算值以上。喂料施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得出現(xiàn)施工中斷的問(wèn)題，否則在拔管施工過(guò)程中會(huì)由于供料中斷而造成斷樁的問(wèn)題。

(4)啟動(dòng)拔管。在振動(dòng)施工過(guò)程中應(yīng)邊振動(dòng)邊拔管。一般情況下，每次拔管的長(zhǎng)度應(yīng)控制在1.2 m。施工中可以使用紅白漆帶標(biāo)識(shí)來(lái)控制拔管長(zhǎng)度。拔管施工中應(yīng)嚴(yán)格按照要求控制速度。拔管速度應(yīng)均勻且緩慢，這樣可以有效提高石料的下糅作用。

(5)振動(dòng)反插。在振動(dòng)施工過(guò)程中應(yīng)邊振動(dòng)邊反插。每當(dāng)拔管1.2 m長(zhǎng)度之后即可進(jìn)行0.6 m的反插，通過(guò)反插施工以提高碎石料的密實(shí)度，這樣可以有效避免出現(xiàn)斷樁問(wèn)題。

(6)留振密實(shí)。當(dāng)反插0.6 m之后即可再次拔管0.3 m，從而使雙葉門(mén)打開(kāi)，之后進(jìn)行15～20 s的留振。對(duì)于沉管內(nèi)的石料通過(guò)振動(dòng)處理作用可以有效提高孔內(nèi)碎石料的密實(shí)度，從而確保滿(mǎn)足密實(shí)度的要求。

(7)以上步驟為振動(dòng)沉管施工的一個(gè)環(huán)節(jié)，之后重復(fù)按照以上的步驟進(jìn)行循環(huán)反復(fù)的施工直至樁管拔出地面，此時(shí)即可完成一根碎石樁的施工。

(8)在振動(dòng)沉管施工過(guò)程中應(yīng)做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作。為了確保施工質(zhì)量，在施工中應(yīng)請(qǐng)監(jiān)理進(jìn)行旁站監(jiān)督，從而確保施工質(zhì)量。只有經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師的復(fù)核確認(rèn)無(wú)誤之后方可進(jìn)行下一根樁的施工，將樁機(jī)移動(dòng)到下一根樁的位置繼續(xù)進(jìn)行施工。

(9)當(dāng)樁體全部施工完成之后，要對(duì)工程的質(zhì)量進(jìn)行檢查，滿(mǎn)足要求后才能進(jìn)行下一步的施工。下一步施工主要是按照設(shè)計(jì)的要求在其上鋪筑一層砂礫和土工格柵[4]。砂礫的厚度應(yīng)控制在500 mm，土工格柵采用雙向土工格柵。之后即可開(kāi)始進(jìn)行土方的填筑施工。

4.3施工質(zhì)量控制

(1)為了保證施工的質(zhì)量，第一步是確定樁位，一般要將樁位的誤差控制在50 mm以?xún)?nèi)。

(2)在拔管施工過(guò)程中，應(yīng)將拔管的速度控制在1.2～1.5 m/min之間。如果在施工中遇到特殊情況，比如出現(xiàn)黏土層等情況，要降低拔管的速度。

(3)在施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制好反插的次數(shù)，一般情況下每振動(dòng)1.5～2 m之間即可進(jìn)行一次反插。

(4)在干振碎石樁的施工過(guò)程中，不應(yīng)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高處，而是應(yīng)該預(yù)留1 m高度的土層不予開(kāi)挖，在干振碎石樁施工完成之后再對(duì)這1 m的土層進(jìn)行開(kāi)挖施工。

(5)在干振碎石樁的施工過(guò)程中，應(yīng)按照從外到內(nèi)的方式進(jìn)行樁的施打，并采取跳打的方式。在施工中應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)用量控制碎石料的投放量。碎石的投入量應(yīng)根據(jù)試樁參數(shù)每延米0.224 m3的量進(jìn)行計(jì)算。在施工過(guò)程中應(yīng)確保樁管內(nèi)存在碎石料，這樣可以避免孔口處的泥土掉入到樁孔內(nèi)部。

(6)在干振碎石樁的全部施工過(guò)程中，應(yīng)做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)經(jīng)過(guò)相關(guān)人員的確認(rèn)簽字之后方可進(jìn)入到下一道工序的施工。

5　施工效果檢測(cè)

在完成干振碎石樁施工7～10 d之后，就可以委托相關(guān)的監(jiān)察部門(mén)檢測(cè)樁體的施工質(zhì)量，包括檢測(cè)靜力觸探試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)、附加質(zhì)量試驗(yàn)和瑞雷波試驗(yàn)。通過(guò)相關(guān)檢測(cè)結(jié)果可以得出：?jiǎn)螛队行Ъ庸谭秶?～3.5 D(D為樁徑)，符合地基允許承載力比處理之前提高了1倍以上，達(dá)到或超過(guò)了設(shè)計(jì)要求，樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)在8擊以上，剪切波速在200 m/s以上，均符合設(shè)計(jì)要求。因此本工程采用干振碎石樁對(duì)路基進(jìn)行處理達(dá)到了加固地基、消除液化的目的。

6　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)公路軟基情況，采取干振碎石樁是處理方法之一。本文通過(guò)具體的施工項(xiàng)目，采用干振碎石樁施工工藝，在一定程度上提高了高速公路路基的密實(shí)度和承載的能力。從工程的實(shí)踐上來(lái)看，采用干振碎石樁施工工藝在該工程中具有可行性，可為同類(lèi)工程提供參考。

[1]趙有龍.干振碎石樁在高速公路施工中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2016(1)：119-121.

[2]孫云.干振振沖碎石樁的施工技術(shù)[J].西部探礦工程，2006(4)：14-15.

[3]任振甲.干振碎石樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)與施工[J].建筑工人，2012(7)：30-32.

[4]楊保衛(wèi)，馬慧霞.淺析干振碎石樁在處理軟基中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2009(17)：89.

Application of Dry-vibration Gravel Pile in Expressway Construction

LI Sheng-liang

(Xinjiang Nanfang Road and Bridge Engineering Co.，Ltd.，Kashi，Xinjiang，844000)

Dry-vibration gravel pile has been widely used in expressway construction，because its construction process is to improve the compactness and bearing capacity of highway subgrade by vibratory compaction，compaction，drainage decompression and other methods，and this construction process has low cost and is easy to operate.Combining the specific construction example，this article discussed the application technology and quality control measures of dry-vibration gravel piles in expressway construction，hoping to play the reference role for similar projects.

Dry-vibration gravel pile；Expressway；Design parameters；Quality control

U412.36+6

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.08.008

1673-4874(2016)08-0031-03

2016-06-05

李生亮(1971—)，工程師，主要從事公路橋梁施工管理工作。