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【摘 要】叙述了新疆和库高速公路软基处理试验段的碎石桩施工工艺及碎石桩在此工程中的关键作用。
【关键词】碎石桩；软基处理；检测
Soft gravel pile of construction technology and testing
Li Ren-mao
(Xinjiang Shidai Geotechnical Engineering Investigation and Design Institute Urumqi Xinjiang 830000)
【Abstract】Description of Xinjiang and library test section Soft Ground Piles of rubble and gravel pile in the key role in this project.
【Key words】Gravel pile;Soft ground;Detection
1. 在建设高等级公路时，必须进行软基加固处理。
按照工程阶段的设想，本工程路基项目的施工期为二年，其中软土路基处理及沉降就占了一年，因为要做战备公路的构想，要求的质量标准高于一般公路工程 (特别是工后沉降标准 )。国道 314线和硕至库尔勒段是我国西部大开发新疆自“机械碾压，先两侧，后中间”的原则。检验签证:砂垫层的检测采用K30荷载仪进行检测地:碾压是保证砂垫层达到密实度要求的关键工治区内重要的公路主干线，是连接南北疆的咽喉通道，无论序。碾压按照 “先静压，后振动碾压 ”，“先轻，后重 ”，“先在军用、民用还是构筑民族关系和谐关系，都具有举足轻重慢，后快 ”，的地位。我们龙建四公司所承建的焉耆回族自治县段紧靠开都河，地下水位高，该类软土的特征软土多具有含水量高、基系数，核子密度仪检测压实系数。孔隙比大的地区软土，如何去保证在软土地区修建的公路的稳定和正常使用一直以来都是一个重大的技术课题。由于采用的理论方法不同，各地软土性质的差异，以及勘察手段、施工工艺渗透性小、压缩性高、抗剪强度低等性质，是典型施工防排水 :砂垫层施工时，在两侧地面上挖临时排水沟，避免雨水流到换填开挖出的基坑内。
处理软土地基的主要方法有:
(1)置换法。
(2)土工合成材料。
(3)深层挤密法。
(4)振冲碎石桩。
(5)粉喷桩。
(6)高压喷射注浆法。
(7)夯实法。
(8)轻质材料填筑法。
(9)吹砂法。砾类土选用中粗砂，在开工前对砾类土场进行调查，并及时取样进行分析，主要测定细度模数、含泥量、有害物含量，选择符合设计标准的砂方可使用。我们依据施工图纸及设计文件针对当地盐碱土的特殊地理因素,采用砾石桩挤淤降水，取得了较为理想的成果。
砾石桩施工步骤清表、换填、布点、装机、上料、打桩、移机及相关数据检测。
2. 砾石桩的施工过程
2.1 清表。
施工时首先清除加固范围内地面上的空穴及垃圾等杂物，并在换填范围内 (填方路基坡脚外 1 m)两侧按 1:0.5的坡度开挖边坡，将基底大致整平，推成坡度为 2%的横坡,并碾压密实。
2.2 换填。
分层填筑 :砂垫层分层填筑，每层压实厚度 25 cm,按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数,进行分层填筑压实。摊铺整平 :为了保证路堤压实均匀和填层厚度符合规定，填料采用推土机初平,刮平机进行二次平整，使填料摊铺表面平整度符合要求。洒水或晾晒 :砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下，当达到最佳含水量时密实度最大，填料含水量波动范围控制在最佳含水量的 + 2%～ 3%范围内，超出最佳含水量 2%时应晾晒，含水量低于最佳含水量应洒水。洒水采用洒水车喷洒，晾晒采取自然晾晒。
2.3 布点。
本标段用于加固软土地基的碎石桩直径为 50 cm,间距 2 m,按设计要求呈梅花形布置。根据碎石桩布置范围和间距，在现场用小木桩或竹板桩准确定出每个桩的位置,在桩管入土时将其拔掉。由测量人员测定道路中心线，以每 10 m为一断面，以白灰圆点表示桩位。
2.4 装机。
主要机具设备包括 :振动沉桩机，钢桩管，桩尖与桩帽。振冲器型号的选定。目前国内常用振冲器型号有功率为 30 KW和 75 KW两种，根据现场试验提供的参数及本工程桩径、桩距和料场石料的特点，选定 75 KW振冲器。变压器的准备。考虑到 75 KW振冲器及配套供水每小时 15～20 m3的水泵及其他设备的用电量，每台振冲机组功率不应小于 110 KW,电压为 380 ±20 V,根据施工组织安排，整个工地同时工作机组有 8台 75 KW振冲机组和 3台 75 KW振动沉管机组。因此，施工现场共配备 4台变压器，分散布置于施工沿线。设机械应根据从低处往高处打设的原则安放。定位时要保证桩锤中心与地面定位在同一点上，并用经纬仪或其他观测办法控制桩锤导向架的垂直度。两端要有便于起吊的吊钩或吊环，并在钢桩管上画出控制标高的刻度线。如桩管接长时，在打设前要试接，要求联接处平顺密闭。活瓣式桩尖固定在桩管上作为一个整体，桩管的定位是利用桩基上的起吊设备将其吊起，上端送入桩帽中，下端用人扶助准确安插在定位点上。
2.5 上料。
起定位后即可上料，我们采用手扶式双轮车载料，方便快捷，卵砾石级配合理,保证桩体密实紧凑。打桩要轻缓，防止桩管突然偏斜。桩管入土距设计深度约 2m时，要控制桩击频率，防止超深,将下承层打。振动力以 30～70 KN为宜，不要太大，以免过分扰动软土，速度控制在 1～1.5m/min范围内。用震动法打桩，要用振动器将碎石振密，拔管过程中要不断以振动棒捣实管中碎石，使其密实，同时拔管不能过快，以免形成碎石桩缩径、中断，造成事故。碎石桩中的碎石用量应按桩孔的体积和碎石 第 8期浅谈软土地基碎石桩的施工工艺及检测总第 162期在中密状态时的干土密度计算,其实际碎石用量不得少于计算用量的95%。我们在施工中的质量控制也为取得良好的经济效益和社会效益提供了有力的保障。
2.5.1 石料的质量控制:
（1）所有碎石料应质地坚硬、具有一定的强度、水稳定性好、不易风化且级配良好。
（2）碎石料含泥量≯5%， 5 mm以下颗粒含量≯25%， 100～150 mm块径含量≯15%，最大块径≯150 mm。
（3）为确保料场供料质量,每1 000 m3石料要做一次上述各项指标的抽样检测,并及时将试验报告上报监理中心。
2.5.2 造孔时的质量控制:
（1）振冲器对准桩位,偏差应小于10 cm。
（2）造孔时各项技术参数应符合造孔水压0.4～0.6 MPa,水量15～20 m3 / s,造孔电流55～150 A,造孔速度1.5～2.0 m / s。
（3）造孔深度与设计桩底标高允许偏差±20 cm。
（4）造孔后返出泥浆过稠时,应进行清孔,直到返出泥水较清为止。
2.5.3 制桩过程的质量控制:
（1）制桩加密段长度≯50 cm,填料量应满足0.9～1.1 m3要求。
（2）加密电流80～90 A，留振时间10 s,此两项指标应用仪表自动控制。
（3）加密桩体应从孔底开始,自下而上逐段进行,中间不得漏振。
（4）加密制桩时的水压控制在0.3～0.4 MPa。
2.6 移机。
在前一桩位打完,并在外观和用料及插倒次数合格后,将钻机移位至下一白灰点处,摆正机器进行下一点位的打桩。若石桩中碎石用量不够或出现碎石桩中断等现象,在原位进行复打。桩管拔出后,碎石桩应露出井口30 cm以上,并将其竖直埋入砂垫层中。若有高出砂垫层部分,检查后在(砾石桩)施工满足设计桩深的的情况下,将桩高出部分凿除。完成后,即可分层进行路基填筑。填土时应注意:路基填土高度小于1 m时,不得采用振动式压路机碾压;路基填土速度一般不受限制,但当天的沉降大于10 mm或边桩位移大于5 mm时,应暂停填土。
3. 检测
为尽早了解地基加固效果,并为最终单元工程的质量评定提供依据,本工程特委托山西地质勘探局及业主指定的中国地质勘探研究所进行质量跟踪检测。按照规范要求,检测试验应在振冲桩制作结束后,待桩体及桩间土超孔隙水压力基本消散后进行。本工程检测时间定为制桩完毕15 d以后进行。(1)检测方法。振冲碎石桩的检测采用重型动力触探方法,每单元检测数量为本单元总数的2% ,且不少于3根;桩间土的检测采用标准贯入法和原状土样的相对紧密度试验法,检测点位数取单元桩体总数的3% ,且不少于4点。(2)检测标准。桩体检测: 0～2 m深桩体按设计要求相对紧密度应达到0. 55,对应动触锤击数≥6击; 2 m以下桩体相对紧密度达到0. 7,对应动触锤击数应≥7击。桩间土:地面以下2～3 m范围内为黏性土,不存在相对紧密度要求和液化问题; 3 m及以下相对紧密度应达到0. 7,标贯锤击数在3 m、4 m、5 m点位≥8. 4击, 6 m点位≥9击, 7 m点位≥9. 6击, 8 m点位≥10. 2击。单桩桩体和桩间土点位要求合格率达到80% ,单元工程质量等级以桩体和桩间土检测合格率达到85%为合格,达到95%为优良。(3)检测结果。单元工程质量达到优良等级的占单元总数的81. 3% ,达到合格标准的占单元总数的100%。地基处理后的相对紧密度满足地震7°设防抗液化的要求,达到
了设计所预期的效果。
4. 结论
采用碎石桩对地基进行处理取得了优异的成果。通过3个月的施工及检测结果证明:碎石桩处理是正确和合理的,碎石桩处理对于黏性土或淤泥质土表层与其下粉细砂、中砂、粗砂相结合的地质构造是适应的,对粉细砂基础进行抗液化处理,采用振冲法可以认为是首选的最优方案。
［文章编号］1006-7619（2011）03-21-241
【关键词】碎石桩；软基处理；检测
Soft gravel pile of construction technology and testing
Li Ren-mao
(Xinjiang Shidai Geotechnical Engineering Investigation and Design Institute Urumqi Xinjiang 830000)
【Abstract】Description of Xinjiang and library test section Soft Ground Piles of rubble and gravel pile in the key role in this project.
【Key words】Gravel pile;Soft ground;Detection
1. 在建设高等级公路时，必须进行软基加固处理。
按照工程阶段的设想，本工程路基项目的施工期为二年，其中软土路基处理及沉降就占了一年，因为要做战备公路的构想，要求的质量标准高于一般公路工程 (特别是工后沉降标准 )。国道 314线和硕至库尔勒段是我国西部大开发新疆自“机械碾压，先两侧，后中间”的原则。检验签证:砂垫层的检测采用K30荷载仪进行检测地:碾压是保证砂垫层达到密实度要求的关键工治区内重要的公路主干线，是连接南北疆的咽喉通道，无论序。碾压按照 “先静压，后振动碾压 ”，“先轻，后重 ”，“先在军用、民用还是构筑民族关系和谐关系，都具有举足轻重慢，后快 ”，的地位。我们龙建四公司所承建的焉耆回族自治县段紧靠开都河，地下水位高，该类软土的特征软土多具有含水量高、基系数，核子密度仪检测压实系数。孔隙比大的地区软土，如何去保证在软土地区修建的公路的稳定和正常使用一直以来都是一个重大的技术课题。由于采用的理论方法不同，各地软土性质的差异，以及勘察手段、施工工艺渗透性小、压缩性高、抗剪强度低等性质，是典型施工防排水 :砂垫层施工时，在两侧地面上挖临时排水沟，避免雨水流到换填开挖出的基坑内。
处理软土地基的主要方法有:
(1)置换法。
(2)土工合成材料。
(3)深层挤密法。
(4)振冲碎石桩。
(5)粉喷桩。
(6)高压喷射注浆法。
(7)夯实法。
(8)轻质材料填筑法。
(9)吹砂法。砾类土选用中粗砂，在开工前对砾类土场进行调查，并及时取样进行分析，主要测定细度模数、含泥量、有害物含量，选择符合设计标准的砂方可使用。我们依据施工图纸及设计文件针对当地盐碱土的特殊地理因素,采用砾石桩挤淤降水，取得了较为理想的成果。
砾石桩施工步骤清表、换填、布点、装机、上料、打桩、移机及相关数据检测。
2. 砾石桩的施工过程
2.1 清表。
施工时首先清除加固范围内地面上的空穴及垃圾等杂物，并在换填范围内 (填方路基坡脚外 1 m)两侧按 1:0.5的坡度开挖边坡，将基底大致整平，推成坡度为 2%的横坡,并碾压密实。
2.2 换填。
分层填筑 :砂垫层分层填筑，每层压实厚度 25 cm,按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数,进行分层填筑压实。摊铺整平 :为了保证路堤压实均匀和填层厚度符合规定，填料采用推土机初平,刮平机进行二次平整，使填料摊铺表面平整度符合要求。洒水或晾晒 :砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下，当达到最佳含水量时密实度最大，填料含水量波动范围控制在最佳含水量的 + 2%～ 3%范围内，超出最佳含水量 2%时应晾晒，含水量低于最佳含水量应洒水。洒水采用洒水车喷洒，晾晒采取自然晾晒。
2.3 布点。
本标段用于加固软土地基的碎石桩直径为 50 cm,间距 2 m,按设计要求呈梅花形布置。根据碎石桩布置范围和间距，在现场用小木桩或竹板桩准确定出每个桩的位置,在桩管入土时将其拔掉。由测量人员测定道路中心线，以每 10 m为一断面，以白灰圆点表示桩位。
2.4 装机。
主要机具设备包括 :振动沉桩机，钢桩管，桩尖与桩帽。振冲器型号的选定。目前国内常用振冲器型号有功率为 30 KW和 75 KW两种，根据现场试验提供的参数及本工程桩径、桩距和料场石料的特点，选定 75 KW振冲器。变压器的准备。考虑到 75 KW振冲器及配套供水每小时 15～20 m3的水泵及其他设备的用电量，每台振冲机组功率不应小于 110 KW,电压为 380 ±20 V,根据施工组织安排，整个工地同时工作机组有 8台 75 KW振冲机组和 3台 75 KW振动沉管机组。因此，施工现场共配备 4台变压器，分散布置于施工沿线。设机械应根据从低处往高处打设的原则安放。定位时要保证桩锤中心与地面定位在同一点上，并用经纬仪或其他观测办法控制桩锤导向架的垂直度。两端要有便于起吊的吊钩或吊环，并在钢桩管上画出控制标高的刻度线。如桩管接长时，在打设前要试接，要求联接处平顺密闭。活瓣式桩尖固定在桩管上作为一个整体，桩管的定位是利用桩基上的起吊设备将其吊起，上端送入桩帽中，下端用人扶助准确安插在定位点上。
2.5 上料。
起定位后即可上料，我们采用手扶式双轮车载料，方便快捷，卵砾石级配合理,保证桩体密实紧凑。打桩要轻缓，防止桩管突然偏斜。桩管入土距设计深度约 2m时，要控制桩击频率，防止超深,将下承层打。振动力以 30～70 KN为宜，不要太大，以免过分扰动软土，速度控制在 1～1.5m/min范围内。用震动法打桩，要用振动器将碎石振密，拔管过程中要不断以振动棒捣实管中碎石，使其密实，同时拔管不能过快，以免形成碎石桩缩径、中断，造成事故。碎石桩中的碎石用量应按桩孔的体积和碎石 第 8期浅谈软土地基碎石桩的施工工艺及检测总第 162期在中密状态时的干土密度计算,其实际碎石用量不得少于计算用量的95%。我们在施工中的质量控制也为取得良好的经济效益和社会效益提供了有力的保障。
2.5.1 石料的质量控制:
（1）所有碎石料应质地坚硬、具有一定的强度、水稳定性好、不易风化且级配良好。
（2）碎石料含泥量≯5%， 5 mm以下颗粒含量≯25%， 100～150 mm块径含量≯15%，最大块径≯150 mm。
（3）为确保料场供料质量,每1 000 m3石料要做一次上述各项指标的抽样检测,并及时将试验报告上报监理中心。
2.5.2 造孔时的质量控制:
（1）振冲器对准桩位,偏差应小于10 cm。
（2）造孔时各项技术参数应符合造孔水压0.4～0.6 MPa,水量15～20 m3 / s,造孔电流55～150 A,造孔速度1.5～2.0 m / s。
（3）造孔深度与设计桩底标高允许偏差±20 cm。
（4）造孔后返出泥浆过稠时,应进行清孔,直到返出泥水较清为止。
2.5.3 制桩过程的质量控制:
（1）制桩加密段长度≯50 cm,填料量应满足0.9～1.1 m3要求。
（2）加密电流80～90 A，留振时间10 s,此两项指标应用仪表自动控制。
（3）加密桩体应从孔底开始,自下而上逐段进行,中间不得漏振。
（4）加密制桩时的水压控制在0.3～0.4 MPa。
2.6 移机。
在前一桩位打完,并在外观和用料及插倒次数合格后,将钻机移位至下一白灰点处,摆正机器进行下一点位的打桩。若石桩中碎石用量不够或出现碎石桩中断等现象,在原位进行复打。桩管拔出后,碎石桩应露出井口30 cm以上,并将其竖直埋入砂垫层中。若有高出砂垫层部分,检查后在(砾石桩)施工满足设计桩深的的情况下,将桩高出部分凿除。完成后,即可分层进行路基填筑。填土时应注意:路基填土高度小于1 m时,不得采用振动式压路机碾压;路基填土速度一般不受限制,但当天的沉降大于10 mm或边桩位移大于5 mm时,应暂停填土。
3. 检测
为尽早了解地基加固效果,并为最终单元工程的质量评定提供依据,本工程特委托山西地质勘探局及业主指定的中国地质勘探研究所进行质量跟踪检测。按照规范要求,检测试验应在振冲桩制作结束后,待桩体及桩间土超孔隙水压力基本消散后进行。本工程检测时间定为制桩完毕15 d以后进行。(1)检测方法。振冲碎石桩的检测采用重型动力触探方法,每单元检测数量为本单元总数的2% ,且不少于3根;桩间土的检测采用标准贯入法和原状土样的相对紧密度试验法,检测点位数取单元桩体总数的3% ,且不少于4点。(2)检测标准。桩体检测: 0～2 m深桩体按设计要求相对紧密度应达到0. 55,对应动触锤击数≥6击; 2 m以下桩体相对紧密度达到0. 7,对应动触锤击数应≥7击。桩间土:地面以下2～3 m范围内为黏性土,不存在相对紧密度要求和液化问题; 3 m及以下相对紧密度应达到0. 7,标贯锤击数在3 m、4 m、5 m点位≥8. 4击, 6 m点位≥9击, 7 m点位≥9. 6击, 8 m点位≥10. 2击。单桩桩体和桩间土点位要求合格率达到80% ,单元工程质量等级以桩体和桩间土检测合格率达到85%为合格,达到95%为优良。(3)检测结果。单元工程质量达到优良等级的占单元总数的81. 3% ,达到合格标准的占单元总数的100%。地基处理后的相对紧密度满足地震7°设防抗液化的要求,达到
了设计所预期的效果。
4. 结论
采用碎石桩对地基进行处理取得了优异的成果。通过3个月的施工及检测结果证明:碎石桩处理是正确和合理的,碎石桩处理对于黏性土或淤泥质土表层与其下粉细砂、中砂、粗砂相结合的地质构造是适应的,对粉细砂基础进行抗液化处理,采用振冲法可以认为是首选的最优方案。
［文章编号］1006-7619（2011）03-21-241