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1、振动沉管挤密碎石桩施工技术摘 要:在软土地基处理方法中,出现了一种代替振冲碎石桩的新的施工方法。就振动沉管挤密碎石桩的施工工艺、质量控制、施工时的注意事项以及该方法的可行性和优越性等方面进行论述。关键词:公路软土地基;地基加固;振动沉管;挤密碎石桩;施工技术1 概述振动沉管挤密碎石桩简称碎石挤密桩,是一种新的软土地基的处理方法。加固砂土、粉土地基,可以使地基的承载力增加,沉降量减少,防止地震液化的发生,同时亦可用于增大软弱粘性土的整体稳定性。四川省达渝高速公路D4合同段有3段路堤,基底为低液限粘土,填筑前采用了碎石挤密桩施工处理,竣工后经监测,路基稳定。可见,碎石
2、挤密桩能提高地基承载力,减少沉降量,防止地震液化的发生。此外,碎石挤密桩施工还可以改善施工条件,加快施工进度,降低工程造价,有着广泛的应用前景。2 技术特点(1)作业规范化、程序化、标准化。(2)施工简单,工艺流程清晰,操作者和管理者易于掌握。3 适用范围本方法适用于松散砂土、粉土、低液限粘土、素填土和杂填土及其他劣质土地质条件下修筑铁路路基、公路路基、房建地基、机场、码头的基础加固。4 基本原理碎石挤密桩是通过成桩过程中对周围砂土、粉土层的挤密、振密作用和靠碎石的压入获得加固效果,使砂土、粉土地基的密实度增加;同时设置的碎石挤密桩增强体,本身又是一个良好的排水通
3、道,它的存在不仅有利于砂土、粉土地基中超孔隙水压力的消散,有效地增强土体的抗液化能力,而且在荷载的作用下,碎石挤密桩增强体又与砂土、粉土地基共同承担荷载作用,即形成碎石挤密桩复合地基。411 对可液化砂土、粉土的加固机理碎石挤密桩加固砂土、粉土地基的主要目的是提高地基土承载力,减少变形和增强抗液化性。(1)挤密作用在成桩过程中桩管对周围砂土、粉土层产生很大的横向挤压力,桩管体积的土挤向桩管周围的土层,使桩管周围的土层孔隙减小、密实度增大。(2)排水降压作用碎石挤密桩加固砂土时,桩孔内充填反滤性好的粗颗粒料(碎石、砾石、卵石),在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水
4、降压通道,可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高,防止砂土、粉土产生液化,加快地基的排水固结。(3)预振效应碎石挤密桩在成孔及成桩时,振动锤的强烈振动使填入料和地基土在挤密的同时获得强烈的预振效果,对砂土、粉土增强抗液化能力是极为有利的。412 对粘性土的加固机理碎石挤密桩加固粘性土地基的主要目的是提高地基土承载力、减少地基沉降量、提高土体的抗剪强度、增大土坡的抗滑稳定性。(1)置换作用对粘性土地基,由于土的粘粒含量多,粘粒间结合力强,渗透性低,在振动力或挤压力的作用下土中水不易排走,因此碎石挤密桩的作用不是地基挤密,而是置换。(2)排水作用碎石挤密桩在粘土中形成一
5、个良好的排水通道,起到了排水砂井的作用,且缩短了孔隙水的水平渗透13铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN 2004(9)·线路/路基·路径,加速了软土的排水固结。(3)加筋作用对于浅层软土层,碎石挤密桩可贯穿整个软土层至相对硬层,此时桩体在荷载作用下主要起应力集中作用,使地基承载力提高、压缩性减小。(4)垫层作用软土层较厚时,碎石挤密桩可不穿过软土层,此时形成的加固复合土层起垫层作用,垫层将荷载扩散,使应力分布趋于均匀,从而达到提高地基承载力和减小沉降量的目的。5 工艺流程(1)场地平整、测量放线、桩机就位,人工合龙活瓣式桩尖,对准地面上标定的桩
6、位;(2)开动振动机把套管沉入土中,如遇到坚硬难沉的土层,可辅助以喷气或射水沉入,把套管沉到设计深度;(3)将料斗插入桩管,向管内灌入一定量的碎石;(4)再将套管提升到一定高度,套管内的碎石被压缩空气从管内压出;(5)继后将套管沉入到规定的深度,并加以振动,使排出的碎石振密;(6)再一次向套管内灌入一定量碎石;(7)把套管提升到规定的高度;(8)重复(5)～(7)工序,直到地面,振动沉管挤密碎石桩成桩。在碎石桩施工前首先平整场地,局部低洼处可填土或填碎石找平,再进行初压,采用静压压路机碾压,确保桩机走行平稳,其次进行材料准备、测量放线,实地标出打桩范围与桩位,然后
7、才开始碎石桩施工。在以上各施工程序中,关键是施工中对水、电、料的控制,即上流程的下沉挤密过程和投料与提管过程。振动挤密过程是保证成桩质量的关键,必须通过实验确定振挤次数、电机的工作电流和留振时间等参数,每次投入碎石量及挤密后提升高度是保证成桩质量的前提,为保证质量,本着“少吃多餐”的原则进行加料,每次提升高度以套管桩尖不离开碎石面为宜,以防塌孔、缩径、断桩的发生,具体参数与地质条件有关,因此必须通过实验现场确定。6 操作要点(1)正式施工前应进行成桩试验,试验桩一般为7～9根;(2)正式施工时,要严格按照设计的桩长、桩径、桩间距、碎石灌入量以及试验确定的桩管提升高
8、度和速度、
