振冲碎石桩+强夯处理软塑性红粘土施工技术

江 红 义

(山西机械化建设集团公司道桥工程分公司，山西 太原 030009)

振冲碎石桩+强夯处理软塑性红粘土施工技术

江 红 义

(山西机械化建设集团公司道桥工程分公司，山西 太原 030009)

以贵州兴义机场改扩建土石方地基处理工程为例，针对施工区域原地面软塑性红粘土覆盖面积大的问题，对采用振冲碎石桩+强夯工艺处理软塑性红粘土的施工技术要点进行了研究分析，以期为今后类似工程的施工提供参考依据。

碎石桩，处理，软塑红粘土，施工技术

贵州兴义机场改扩建工程场区地基坐落地主要由白云岩地层和第四系松散堆积层组成，场区第四系全新统为残坡积层和人工填土层。第四系后形成的软塑状红粘土，其天然含水量高(一般值37%～56%)，饱和度很高(一般值93%～98%)，抗剪强度低，压缩系数高，渗透系数小、地基承载力低，作为地基时，地基沉降变形大，且沉降历时长。极少量水即使其分解软化，致使结构破坏，上部结构失稳，造成施工质量危害，当用于公路机场地基时，需要进行处理，才能满足稳定性要求。

1 施工方案

原地面软塑性红粘土覆盖层较薄时我们采取开挖换填可满足要求，当覆盖土层较厚时采用换填不仅施工难度较大，而且不经济，我单位在贵州兴义机场改扩建中原地面软塑性红粘土覆盖层达到8 m～10 m，根据设计方案确定采用直径0.5 m，桩距1.3 m振冲碎石桩挤密原地面软塑土，桩长达到基岩面，经过碎石桩处理桩间土物理力学性质有一定的改善提高，再结合4 000 kN·m能级强夯处理地基(夯点间距4 m，单点击数10击～12击)，从而使原地面复合地基承载力达到200 MPa以上满足施工地基承载力要求。

采用振冲碎石桩结合强夯工艺的处理方法处理后，桩间土的物理力学性质有一定改善或提高，由于置换作用复合地基的物理力学性质较原地面有较大提高。该复合处理方法原地基软弱土具有施工工艺简单，施工进度快，节约投资的特点。

2 施工工艺及方法

2.1 碎石桩及强夯施工工艺流程

清除表层耕土→场地平整→测量标高、桩位放样→桩机就位、调整垂直度→成孔→灌碎石→拔管→成桩→验收。碎石桩场区平整→夯区测量定位→碎石垫层施工→一遍点夯放样→一遍点夯施工→平整→二遍点夯放样→二遍点夯施工→平整→满夯放样→满夯施工→验收。

2.2 施工方法

1)场地平整。在拟进行处理的原地面软塑性红粘土区域范围，用推土机将表层耕植土清除，对场地进行平整，对表面层松散土进行碾压，修筑碎石桩机设备进出场道路，排除地下水，施工范围边缘外侧做简易排水沟以确保场地排水通畅。

在原地面上操作夯机困难时，可在原地面摊铺一层碎石垫层以平整工作面；垫层厚度不宜超过0.1 m。原地面坡度较陡时，应分台阶开挖，然后在每个台阶进行平整。

2)振动沉管桩机就位。桩机就位后准确进行桩位放样，等边三角形布置；然后将桩管对准桩中心位置。调整垂直度，使沉管垂直度偏差不超过1%。

3)振动沉桩成孔。开动振动锤，同时放松滑轮组，使桩管逐渐下沉，并开动压卷扬机，通过加压钢丝绳对钢管加压，沉入速度控制在2 m/min～3 m/min，直至设计深度，便停止振动器的振动。

4)装料。桩管到设计深度后，停止振动，用料斗向桩管装入碎料，根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度(约为桩管长度一半)。

5)振动拔管成桩。为了使桩管内碎石密实，装料后在拔管前先留振1 min，边振动边匀速拔管，施工中严格控制拔管速度，拔管速度控制为1.5 m/min～3 m/min，防止因提升过高而出现断桩或颈缩现象。为使挤出拔管下端的碎石更加密实，每提升3.0 m高度留振一次，留振时间10 s～20 s。

加料时应停机加料，每次加料不宜过多，直至灌满，启动拔管，进行多次反插直至桩管内碎石全部投出。每提升1 m反插0.5 m。

6)桩孔内的碎石灌入量应通过现场试验确定。也可按设计桩孔乘以充盈系数确定，充盈系数按1.2～1.4考虑。如施工中地面有下沉或隆起现象，则填料数量应根据现场情况予以增减。

7)施工过程中逐桩记录沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入量及累计碎石灌入量。碎石桩施工参数见表1。

表1 碎石桩施工参数

8)每区域碎石桩施工完成后。记录施工结束时间，按最后成桩时间结束21 d后，根据设计图纸及规范要求做成桩检验，检验内容为桩间碎石桩身密实度和地基承载力检测。

9)碎石桩检测合格后，在原地面摊铺碎石垫层(最大粒径不超过30 cm，厚度50 cm～100 cm)以平整工作面，进行原地面强夯施工，进一步提高土体参数。原地面强夯处理施工参数见表2。

表2 原地面强夯处理施工参数

10)碎石桩检测合格后，填筑50 cm～100 cm爆破碎石，并进行平整，测量场地高程，夯机就位布置夯点，按4.5 m×4.5 m布点，夯锤对准夯点位置，标定落距并锁定脱钩器钢丝绳长度，将夯锤起吊到预定高度，自动脱钩，使夯锤自由下落夯击，并放下吊钩测量锤顶高程并记录，记录每击下沉量，以及累计夯沉量。单点击数为10击～12击，最后连续两击的平均夯沉量小于5 cm，移至下一点重复上述步骤。完成第一遍全部夯点的夯击用推土机推平夯坑。

11)第二遍点夯施工：标明第二遍点夯的位置，按第一遍点夯步骤完成第二遍点夯施工。

12)满夯施工，两遍点夯完成后，平整夯坑，测量场地高程，放出满夯基准线，按照能级800 kN·m，夯印搭接1/4锤直径，每点夯击数3击～5击，最后两击平均夯沉量小于3 cm原则逐渐夯击完成满夯；平整场地，按10×10方格网测量平整原地面高程，计算夯沉量，检验验收。

3 施工工艺要点

1)采用隔行施工方法，对于粘性土地基宜从中间向外围施工，减小对已打桩的侧向挤压；2)复打时，管壁上的泥土应清除干净，前后两次沉管轴线应一致；3)振动沉管桩启动电动机激振，使桩管沉至设计深度，禁止一次启动时间太长而损坏电机，施工中应做好沉桩时间记录；4)碎石桩施工结束后，应间隔一定时间再进行质量检验，一般为21 d后进行验桩试验；5)在碎石桩施工过程中，现场施工质量员应随时对下列内容进行质量检验，并对施工进行全过程的记录：桩身长、桩顶标高、桩身垂直度、投料量、留振时间、成孔、成桩时间等。

4 质量控制要点

1)碎石粒径不大于5 cm，含泥量不大于5%；2)桩定位偏差不超过5 cm，沉管垂直度偏差不超过1%；3)碎石桩孔内的填料量，估算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数确定，充盈系数按1.2～1.4考虑。填料不宜一次加料过量，要分批加入，保证装料量。对碎石的灌入量应有详细的记录；4)孔口泥土不得掉入孔内；5)挤密碎石桩施工根据现场土的种类确定施工顺序；6)碎石桩桩长应严格按照设计长度施工，当进尺困难且电机电流为空载电流2倍或将施工机架多次顶起时，可认为已到硬土层或岩层；7)强夯施工的锤重、锤底面积、落距、夯点布置、夯击遍数、夯击数，最后两击的平均夯沉量及间歇时间均应符合设计要求；8)强夯的起夯面标高、起夯面以下一定深度范围内土体的含水量均应符合设计要求；9)强夯施工工艺均应符合设计要求；10)强夯地基允许偏差项目满足下列要求：定位放线控制点位移不大于50 mm；夯点放线与设计图纸要求误差不大于50 mm；夯点间距偏差不大于500 mm。

5 成品保护

1)碎石桩施工完成后，要防止桩顶位置土层受扰动破坏，防止在边坡处开挖土石方导致碎石桩桩体外露；2)保护好现场的轴线定位水准桩，必要时加以校核。

6 安全措施

1)认真编制安全技术措施，施工前必须进行安全技术交底；2)进工地必须戴好安全帽，施工现场应设置施工警界线。操作人员必须持证上岗，严禁无证操作，严禁司机酒后操作；3)因碎石桩机主要以电力为主，必须注意安全用电，电源进线装好配电和漏电保护器，施工时应有电工专人负责；4)施工碎石桩时，应根据试验桩的成果严格控制电流，使其大于密实试验桩的电流；5)桩机移动就位时,步履下应平整,管口应离地面最少有15 cm,当地面有坑时,应用枕木等填平后行走，确保行走安全；6)选用的强夯机械要有可靠的安全保障措施，起重机械要有足够的安全系数；7)强夯时，所有施工人员应在施工范围30 m以外；8)土石方机械施工与强夯机械施工应做好施工交叉作业管理。

7 结语

碎石桩复合地基+原地面强夯施工工艺是施工中采取的一种针对软塑状红粘土实施方便、可操作性强的施工工艺。具有技术先进、经济合理、效果显著，工艺简便，技术可靠，速度快，造价低等优点，能满足一般工程要求。可有效的解决表层软塑土覆盖过厚等原因造成地基不稳定隐患的难题。

[1] 贵州兴义机场改扩建土方地基处理施工图设计说明[Z].

[2] MH 5014-2002，民用机场飞行区土(石)方与道面基础施工技术规范[S].

[3] MH 5001-2013，民用机场飞行区施工技术标准[S].

The construction technology using vibration blunt gravel pile rammed treatment of soft plastic red clay

JIANG Hong-yi

(RoadandBridgeEngineeringBranch,ShanxiMechanizedConstructionGroup,Taiyuan030009,China)

Taking Guizhou Xingyi airport expansion earthwork foundation treatment project as an example, according to the problem of the large covers area in construction area original ground soft plastic red clay, researched and analyzed the construction technology key points of using vibration blunt gravel pile rammed treatment of soft plastic red clay, in order to provide reference for future similar engineering construction.

gravel pile, treatment, soft plastic red clay, construction technology

1009-6825(2014)34-0077-03

2014-09-19

江红义(1972- )，男，工程师

TU472.35

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