振动沉管挤密碎石桩在桥梁台背路基处理中的应用

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1、振动沉管挤密碎石桩在桥梁台背路基处理中的应用王光亮1何延明2(1、江西省南昌市公路管理局青山湖公路分局江西南昌330077)（2、江西省南昌市公路管理局高坊岭公路分局江西南昌330200）摘要：通过对温沙高速B6合同段桥梁台背路基处理施工，阐述了振动沉管挤密碎石桩在桥梁台背路基处理中的应用，及其施工方法、检测项目、检测效果。关键字：桥梁工程；台背；路基处理0前言温沙高速公路B6合同段为国道主干线京福高速公路江西境内的一部分，全长10.5km，其中大桥216/1m座，中桥314.82/7m/座，分离立交6道。该段为丘陵区，地势高，地形起伏大，山间剥蚀严重，

2、山间冲沟发育切割深，盆地相间，标高100m-200m间，各桥台背填土高度均在8m左右。为防止台背路基产生不均匀的、大的沉降，减少桥头跳车，保证桥梁的安全与正常使用，设计中对全段桥梁台背路基采取振动沉管挤密碎石桩处理。1作用机理振动沉管挤密碎石桩是利用振动与挤密使路基土密实，同时在振动与挤密过程中回填碎石填料，形成的挤密桩与桩间土组成物理力学性质各异的“复合地基”。由于桩的压缩模量大于桩间土的压缩模量，则荷载将向桩上集中，于是作用于桩间土上的荷载就相应降低了，从而使复合路基承载力较原桥梁台背路基承载力高，压缩性较原回填台背土低，同时在沉桩过程中桩管对周围土

3、产生横向挤压力，使其周围土层孔隙比减少，密实度增加；通过在桩孔内填充碎石，则在路基中形成渗透性能良好的竖向排水降压通道，防止产生液化，加强了路基排水固结，使沉降稳定加快；通过压孔沉桩的振动，使填料和路基在挤密的同时获得较强烈的预震，从而增加了路基的抗液化能力。2相关参数2.1桩身材料的选择。桩孔内材料选用优质干净的、粒径范围在20mm~40mm之间的碎石，优质的生石灰块及粗砂。单桩需要的总填料量由以下公式计算：V＝μVPL式中：μ-挤密系数（本段施工中确定为1.1~1.2）VP-1m桩所需料量L-桩长2.2桩径和桩长桩身直径50cm，设计标准桩长8m。3

4、振动沉管桩布置型式温沙高速B6段振动沉管挤密碎石桩施工图设计桩间距S＝1m，即横路方向间距为1m，顺路方向间距为1m，桩呈正方形布置，桩身直径d=0.5m，平均桩长8m。置换率：m＝d2/de2＝d2/(1.13S)2＝0.52/(1.13×1)2＝0.196路基处理范围为桥台后9m。式中：m-面积置换率；d-碎石桩直径（m）；de-等效影响图的直径（m），按正方形布置时de＝1.13S；S-桩间距。4施工4.1施工准备4.1.1施工通缉根据实际编制实施性施工组织设计，编制中力求考虑周到，便于操作。并上报监理工程师批复。4.1.2平整场地清理障碍物，平整

5、台背填土后的场地。4.1.3布设桩位根据设计要求，布设桩位，桩间距及安排桩的分布形式，在填土完成后的台背路基上用明显的标志（如生石灰）将桩身位置标示出来，然后进行桩间距、桩位布置型式、成桩机机身标示尺寸等的详细检查，使其符合现场施工要求。4.1.4填料配合比采用料径20mm~40mm碎石∶粗砂∶生石灰块＝5∶3∶2。4.1.5施工设备采用1台DZ－60型走管式沉管振动打桩机作业，打桩机设备由桩架，提升卷扬机、导管、冲击锤和料斗等组成。桩管为壁厚14mm的φ500mm无缝钢管，冲击锤重4.7t，打桩机的电动机功率为55kw，5t卷扬机的电动机功率为22kw

6、，同时配1台120kw的发电机。管端设尖活瓣管头，桩管顶部设投料口。桩管与活瓣管头的连接由4个位于桩管处端的活页固定。4.2施工顺序为减小桩在施工过程中对路基的扰动，提高待处理路基段的土体密实度，成孔顺序采用：先外排后内排由路基边线位置向路中线施工，同排间隔1孔跳打的方式施工。4.3施工工艺(1)桩机就位后，校正桩管垂直度应使其＜1.5%，校正桩管长度及投料位置使之符合设计，桩尖活瓣并拢在一起，桩尖对准桩位中心。为在桩管提升过程中尖活瓣能顺利打开，可在桩机就位前，先在桩位处铺一层25cm厚的碎石，使得桩管下落过程中管斗内存满碎石；(2)沉管打入路基3m左

7、右时，开始第一次投料，早投料可防止提升桩管时的下料困难；(3)沉管打入设计深度后，稍提升桩管使桩尖打开，停止振动，进行第二次投料，直至一根桩的设计碎石用量投完为止。随后启振拔管，拔管前留振1min，以后边振边拔，速度控制在2m/min，拔管速度要均匀；(4)提升桩管高出地面，孔口加压至前机架抬起，完成一根桩施工；；(5)移动桩架到另一孔位，重复以上作业。5施工注意事项1、沉桩时要经常校正桩管竖直度，防止引起桩的倾斜。2、断桩是施工中常见病害，造成原因有塌孔、卡管、活页打不开等。因此，要严格按技术参数及沉桩步骤控制拔管高度和拔管速度，保证桩身的连续性。3、

8、严格控制沉管时间、灌料量、提升速度、提升高度、成桩时间和桩位偏差。4、如实际的灌