姜树栋
摘要:目前,高速公路修建中处理软土地基的方法很多,如:砂石桩、灰土桩、水泥搅拌桩、堆载预压等,在不同的地质下根据适用条件采用不同处理方式,才能达到经济、适用的目的。笔者结合规范和参加过的某国道段碎石桩施工情况介绍一下碎石桩施工与检测。
关键词:碎石桩处理;软土地基;施工;检测
Abstract: At present, many, methods of expressway soft soil foundation treatment in construction such as: gravel pile, lime soil pile, cement mixing pile, pile load pre pressure in the different geological conditions, according to the different treatment using suitable conditions, to achieve the economic, suitable purpose. The author combines the normative and participated in a national road gravel pile construction introduce gravel pile construction and detection.
Key words: gravel pile; soft soil foundation; construction; testing
中图分类号: TQ639.2文献标识码: A 文章编号:
一、路段情况
15A段位于淮河冲洪平原与大别山山区交接地带,上层土层为第四系全新统、中更新统地层,分布规律不明显。路区地形地貌多为岗地,该段地形起伏大,岗间洼地相间,岗脊窄状。土层结构上层主要为第四系中更新统低液限粘土和砂砾卵层,低液限粘土多具弱膨胀性,下部为白垩系砂砾岗。产状平稳,属极软岩。洼地有厚度不等的新近沉积软弱土,工程性质差。碎石桩处理软弱土层是在粉喷桩处理软弱地质失败的情况采用另一种软弱地质处理方式。
二、准备工作
1.通过设计或者自行地质钻探资料,了解掌握施工场地的地质情况,如有无地下障碍物,如大块石、树根、管线等。
2.平整场地、清除障碍物,铺30-50厘米中粗砂或碎石已满足机械的行走和置平要求。
3.确定电力供应办法:最好是自备发电。
4.检查设备:严禁使用非定型产品或自行组装的桩机。必须配备性能良好的碎石桩施工机械。
5.测量资料:控制导线点和水准点。放样资料:根据设计要求桩的布设必须是正三角排列,中心点距按照相应地段设计粉喷桩距确定(1~1.2m),桩位放样绘制平面图报驻地监理。
6.做好材料供应计划和材料进场,确保不停工待料。
7.开工前必须对碎石桩机进行调试。
三、材料要求
选择的碎石必须具有良好的稳定性和排水性,它们在软土地基中就构成了通畅的排水通道,大大缩短了空隙水的平均渗透路径和排水时间,加速了地基水的排出和软土地基的固结。但是碎石一般来说其最大粒径不应超过5cm,对于十字板剪切强度低于20Kpa的软土地基的桩料,其最大粒径可放宽到10cm,而且5~10cm的粒料含量应占料总量的50%~60%,桩料的含泥量(<0.074mm颗粒)不得超过5%,严禁采用碎石渣或者山皮石。
四、机械设备
选用60型振动沉管桩机(或者其它满足施工要求的桩机),电机功率不小于60KW,激振力达到210~503KN,允许抗拔力不小于160KN,配备不小于200KW柴油发电机1台。
五、桩径、桩长、桩位布置的规定
桩径采用50cm;桩长原则上维持原设计(但监理工程师应当灵活掌握,以进入持力屋为准,但桩长不宜短于4m);规定必须采用正三角形布孔,中心间距按照原粉喷桩设计间距布孔(即:1.0m~1.2m)。
六、施工方法和工艺
1.碎石桩机就位:移动碎石桩机,对准加固点,打开电源,检查电压和振动锤的空载电流是否正常。
2.成孔:启动振动锤以1~2m/min的速度贯入地层,观察振动锤电流的变化情况,其电流的最大值不应当超过电机的额定电流值,记录好振动锤下沉深度和时间的关系和成孔电流(此电流的变化可定性反映该孔的土质变化情况)。
3.制桩:采用“由里向外”的顺序进行制桩,在地基强度较低的软粘土中也可采用“间隔跳打”的方法制桩,但禁止采用“由外向里”的顺序成桩,并且采用连续加料法自下而上逐段制桩,每次填料0.15~0.25m3,并且将振动锤下沉到填料中进行振实,而且是边振边拔(确定碎石已流出桩管后),振密的时间一般为5~10s,当振动锤工作电流达到密实电流时迅速提起,再继续加料、振密,如此反复直至孔口(同时规定:每倒一次料,进行一次振动密实,都必须记录此时的时间、倒料数量和振冲器潜水电机所反应的电流值)。
4.补充振实:为避免桩身的不密实,应当采用“反插法”进行补充振实,反插的范围为整个桩长,但至少不小于桩长的2/3,补充振实的时间不小于60s。
七、施工要点
碎石桩施工前必须进行成桩试验,并且应当达到下列要求,并取得以下技术参数:满足设计密实度的各种技术参数,如振动锤下沉速度、成孔时间及速度、振动锤留振时间、达到密实度的电流值等。确定碎石桩均匀性和密实性,掌握成孔和加料情况,选择合理的技术措施;根据地层、地质情况确定加固范围。成桩工艺性试验的桩数不少于5根。
在强度较低的软粘土中施工时,关键是保护好孔壁,使孔道畅通,应当采取“先护壁,后制桩”的方法,即在开孔时,不要一下达到加固深度,可以先达到第一层软弱层,然后加料,进行初步挤振,让这些料此层的周围,把此段的孔壁保护住,接着在往下开孔到达加固深度。由于粒料桩和周围的软土共同组成复合地基,而地基中应力按照材料的变形模量进行重新分配,如果软土的强度过低,不能使粒料桩得到所需要的软粘土的径向支持力,那么就达不到加固的目的。所以,天然地基抗剪强度的大小是形成复合地基的一个关键因素,因此,对于湿冲法施工(水振冲)地基的十字板抗剪强度应当>15Kpa;对于干法施工(沉管法等)地基的十字板抗剪强度应当>10Kpa;否则不适用。
八、质量检测
1.基本要求。(1)地基处理段碎石桩的桩距、桩径、桩长、竖直度、下料量应按相关规范及规定进行检测。(2)检测工作必须认真负责、公正及时,确保检测工作准确、做到资料真实、评判准确、数据可靠。
2.检测管理。检测工作由具有相应资质的检测单位检测,主要工作分为两方面,一是现场测试;二是资料整理和报告编写。
3.依据标准。(1)《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)。(2)《公路工程土工试验规程》(JTJ051-93)。(3)《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)。(4)《公路工程水泥混凝土试验规程》。(5)《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)。(6)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)。(7)《工程岩体试验方法标准》(GB/T-99)。(8)《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)。
4.现场检测工作规定。
(1)现场检测技术基本要求:(1)人员配备。检测组指定现场带队负责人1名,全面负责现场工作,并及时汇报工作进展和发现的重大质量问题;根据检测工作量的大小,安排检测人员和设备的数量;一台钻机必须有1名以上富有现场工作经验的专业技术人员负责现场的技术工作;机长、副机长各1人;其他助手2~3人。(2)操作基本要求。按规定时间要求进行测试;抽检桩由监理工程师在桩位平面布置图上或现场进行随机确定;抽检桩尽可能覆盖施工单位每一种施工桩机,且均匀布置。
(2)碎石桩现场检测工作要求。
(1)仪器设备。汽车钻机配以重II型动力触探试验设备
(2)现场检测。检测前准备:施工方应在待检场地检测前做好场地的三通一平;桩头清理,检测前桩位及桩的边界应划定清楚;钻机顺利就位;调整水平:用水准尺进行钻机水平校正;施工方应在检测前提供待检桩的基础资料:包括段落工程名称、桩长、间距、布置形式、成桩时间等;施工方的现场协调及配合。
总之,当在施工桩长的2/3长度以下出现连续3个10厘米的贯入击数>20击时,此桩可结束检测,即可判定为优良桩。检测桩的柱状图主要包括桩位里程、桩排号、龄期、每一层的动探平均击数;对于有静载试验点的桩位及其所在段落,桩身质量应根据静载试验结果、桩身质量检测结果等进行综合评定。
参考文献:
[1]樊艳娣;李绍宏;;公路工程中高填方路基施工技术[J];山西建筑;2010年05期.
[2]何书强,李海鹏;湿陷性黄土地段高填方路基填筑措施[J];山西交通科技;
2005年51期.