淺談碎石樁的施工措施

羅寧

引言

我國地域遼闊，土類眾多，其中松、軟土占有相當的比例。這些土的強度極低，壓縮性較大，抗震性極差。在機場場道及公路工程建設中經常會遇到類似的軟弱土地基。經過長期實踐證明，此類土的加固處理使用振動沉管碎石樁的效果顯著，方法可靠，既能滿足建筑強度和穩(wěn)定性要求，又能夠縮短工期，減少投資，不失為一種經濟、快捷的軟弱地基處治辦法。因此，我公司在將來的機場建設過程中會經常遇到此類地基處理方式，其施工措施、工藝技術要點及質量控制也將成為建設工程整體進度及質量保證的關鍵。

一、振動沉管碎石樁加固地基原理

振動沉管碎石樁加固軟弱土地基的主要目的，是提高地基土承載力、減少變形和增強抗液化性。

1. 碎石樁在成孔及成樁時，振動錘的強烈振動，使填入料和地基土在擠密的同時獲得強烈的預震，對土層增強抗液化能力是極為有利的。形成的復合土層起墊層作用，墊層將荷載擴散使應力分布趨于均勻，從而提高地基整體的承載力，減少沉降量。

2.在成樁過程中樁管對周圍土層產生很大的橫向擠壓力，樁管體積的碎石擠向樁管周圍的土層，使樁管周圍的土層孔隙比減小、密實度增大。

3.碎石樁加固軟弱土時，樁孔內充填碎石（卵石、礫石）和粗砂等反濾性好的粗顆粒料，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，防止軟弱土產生液化，并可加快地基的排水固結

二、工程設計要求

飛行區(qū)道面影響區(qū)軟弱土厚度>5m且填方厚度>5m時進行碎石樁+塑料排水板處理。跑道、快滑范圍采1.5m樁間距，其他區(qū)域采1.8m樁間距，正三角形布樁。碎石樁直徑600mm;樁體碎石飽和單軸抗壓強度fr≥30MPa，軟化系數KR≥0.75;粒徑≤5cm，滿足一定的級配要求，含泥量<3%。碎石樁應穿透底層軟、可塑土層及夾層，樁體碎石充盈系數不小于1.2。

三、碎石樁的施工工藝

① 清理整平施工場地，進行樁位放樣。

② 樁機就位，校正樁管垂直度應≤1.5%;校正樁管長度及投料口位置，使之符合設計樁長;設置二次投料口;在樁位處鋪設少量碎石。

③ 啟動振動錘，將樁管下到設計深度，每下沉0.5m留振30秒。

④ 稍提升樁管使樁尖打開。

⑤ 停止振動，立即向管內裝入規(guī)定數量的碎石。

⑥ 振動拔管，拔管前先振動1分鐘以后邊振動邊拔管，每提升1m導管應反插30cm，留振10-20秒，拔管速度為1～2m/min。

⑦ 根據單樁設計碎石用量確定第一次投料的成樁長度，進行數次反插直至樁管內碎石 ?全部拔出。

⑧ 提升樁管開啟第二投料口并停止振動，進行第二次投料直至灌滿。

⑨ 繼續(xù)邊拔管邊振動，直至拔出地面。

⑩ 提升樁管高于地面，停止振動進行孔口投料（第三次投料）直至地表。

? 啟動反插，并及時進行孔口補料至該樁設計碎石樁用量全部投完為止。

? 孔口加壓至前機架抬起，完成一根樁施工。

? 移動樁架至另一孔位，重復以上操作。

四、項目部采取的施工措施

一）、施工前的準備工作。

1、按設計要求完成清場，經監(jiān)理工程師檢查驗收合格，排出地面積水，確保地表干燥。

2、用于碎石樁的碎石經試驗滿足要求，并經監(jiān)理工程師批準。

3、選擇采用樁機的額定電流不小于60A，振動力不小于90kN，振幅不小于4.3mm，且進場的機械設備調試完畢，可以正常投入使用，施工、技術、質檢、試驗人員到位。

4、施工方案經監(jiān)理及業(yè)主審核批準。

5、清場后打樁設備能直接進入場地施工的，直接施工碎石樁;對設備難于進場或危及施工安全的，根據設計要求填筑50cm的中風化石渣墊層，以滿足設備進場需要和安全施工。

二）、試樁

試樁的目的是：按照所選的機械性能，按設計要求、規(guī)定的施工工藝來驗證設計參數，有效控制試樁質量，制造出高密度的碎石樁，提高復合地基承載力;取得滿足設計要求的碎石樁施工的控制數據，從而保證碎石樁施工質量。

1.試樁位置根據地質圖和現場地貌特征選擇在具有代表性的地點進行，按照批準的施工組織設計和工藝要求及試樁數量進行施工，并詳細記錄提管速度，反插深度及停振時間，停振（密實）電流，反插次數及位置，碎石貫入量，成樁時間。

2.碎石樁的密實度采用重Ⅱ型動力觸探儀測試，單樁和復合地基承載力采用靜載試驗確定。

3.經過檢驗，碎石樁各項指標滿足設計要求后寫出試樁報告，監(jiān)理工程師審批后按試樁的規(guī)定和要求進行碎石樁的施工。

三）、施工

1.正式施工前，安排測量員準確地對樁位進行放樣，在放樣圖上標識清楚各樁編號，打印放樣圖并上墻，安排專人根據打樁施工記錄在放樣圖上每天標記，根據放樣資料、施工記錄、設計圖紙認真核對，防止漏打、重打，嚴格按設計要求范圍進行施工，確保樁位正確無誤。

2.進場碎石須按要求嚴格控制各項指標，確保成樁施工質量。

3.為確保碎石樁的成樁質量和對軟弱土的擠密效果，提高樁間土承載力，碎石樁的施工次序宜為“由內向外”或“由一邊向另一邊”的順序依次成樁，這種順序易擠走部分軟土，便于制樁。

4.碎石樁的樁長嚴格按設計施工打至基巖，根據試樁得出的停振（密實）電流及樁桿刻度確定樁長。

5.成孔時的成孔速度應力求均勻，嚴格控制提管速度。為確保設計碎石樁碎石充盈系數不小于1.2的要求，根據試樁結果，本工程各區(qū)域振動沉管制樁要求為：從底部至距地表下平均9m米范圍（具體以停振（密實）電流為準），提管速度不得大于1m/1.5min，每提高1m反插0.3m，并停振不少于15s;停振在滿足密實電流時方能提管，否則再反插停振。提管后樁頂碎石堆高不小于0.5m，確保碎石灌入量和樁身質量滿足設計要求，避免出現樁體不連續(xù)、縮徑和密實不勻。

6.添加碎石時勤加，一次添加的碎石量不宜過多，同時做好耗用碎石的記錄，每10樁核算一次。若耗用碎石量偏離設計用量過大，及時查明原因。

7.在雨季期間或樁機無法進入現場而事先鋪填碎石的施工地段施工，由于撥管時帶起的泥土會污染碎石，導致碎石墊層排水功能失效;要求必須及時清除泥土和被污染的碎石。對未填碎石的地段，拔管帶起的松散泥土應及時清除。

8.施工中認真及時準確地核實每樁長度，密實電流，提管速度，停振時間、反插次數和碎石灌入量，形成碎石樁施工記錄表，確保按設計樁位打造高強度的碎石樁。

9.加強現場施工組織管理，嚴格按批準的試樁工藝要求認真施工，確保安全生產。

五、總結注意事項

根據成都項目部施工情況，總結以下幾點注意事項，大家探討，不對之處，共同分析：

1.碎石樁機進場時應檢驗的幾點事項

1）核定振動沉管機樁桿顯示沉管深度的刻度是否準確;

2）核準振動沉管機電流功率以及最大額定電流峰值;

3）檢驗機身安裝的數字化監(jiān)控設備定位的準確性，確定設計樁位與實際GPS定位的偏差值，防止漏樁;

4）核準振動沉管機沉管的直徑，防止因直徑過大消耗填料

2.核準軟地基原地面與樁機底部所填施工墊層而增加的厚度，避免計量發(fā)生偏差，施工墊層的厚度應計入樁身長度增加量。

3.嚴格按照試樁控制樁機反插次數，保證樁身密實度，并按規(guī)定要求做動力觸探，否則樁身質量無法達到設計要求

4.嚴格按試樁提供的參數及成樁步驟控制拔管高度及拔管速度，否則，易出現斷樁或縮頸，不能保證樁身連續(xù)性;

5.嚴格控制碎石用量、樁長、樁距，確保按照設計要求進行施工。

6.加強現場施工管理，派駐有責任心的工程技術人員進行跟班作業(yè)。

六、褥墊層

由于天府機場碎石樁工程處置軟地基的目的有加速排水固結的目的，因此，在碎石樁頂設計了50cm厚的褥墊層。

關于褥墊層的施工需要注意以下事項：

1.控制原地面的平整度以及坡度，保證地下水通過褥墊層及盲溝順利排出;

2.嚴格控制土工布的搭接寬度，防止下層原地面土層及上層土方填筑土層對褥墊層的污染。

3.嚴格控制褥墊層的檢測項目以及對密實度的要求。

4.防止泥土對褥墊層原材料碎石在轉運及施工過程中的污染;

5.有插水板施工的區(qū)域，褥墊層應根據設計厚度分層鋪設。

（作者單位：西北民航機場建設集團有限責任公司）