浅谈碎石桩的施工措施

罗宁

引言

我国地域辽阔，土类众多，其中松、软土占有相当的比例。这些土的强度极低，压缩性较大，抗震性极差。在机场场道及公路工程建设中经常会遇到类似的软弱土地基。经过长期实践证明，此类土的加固处理使用振动沉管碎石桩的效果显著，方法可靠，既能满足建筑强度和稳定性要求，又能够缩短工期，减少投资，不失为一种经济、快捷的软弱地基处治办法。因此，我公司在将来的机场建设过程中会经常遇到此类地基处理方式，其施工措施、工艺技术要点及质量控制也将成为建设工程整体进度及质量保证的关键。

一、振动沉管碎石桩加固地基原理

振动沉管碎石桩加固软弱土地基的主要目的，是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性。

1. 碎石桩在成孔及成桩时，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震，对土层增强抗液化能力是极为有利的。形成的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，从而提高地基整体的承载力，减少沉降量。

2.在成桩过程中桩管对周围土层产生很大的横向挤压力，桩管体积的碎石挤向桩管周围的土层，使桩管周围的土层孔隙比减小、密实度增大。

3.碎石桩加固软弱土时，桩孔内充填碎石（卵石、砾石）和粗砂等反滤性好的粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水降压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高，防止软弱土产生液化，并可加快地基的排水固结

二、工程设计要求

飞行区道面影响区软弱土厚度>5m且填方厚度>5m时进行碎石桩+塑料排水板处理。跑道、快滑范围采1.5m桩间距，其他区域采1.8m桩间距，正三角形布桩。碎石桩直径600mm;桩体碎石饱和单轴抗压强度fr≥30MPa，软化系数KR≥0.75;粒径≤5cm，满足一定的级配要求，含泥量<3%。碎石桩应穿透底层软、可塑土层及夹层，桩体碎石充盈系数不小于1.2。

三、碎石桩的施工工艺

① 清理整平施工場地，进行桩位放样。

② 桩机就位，校正桩管垂直度应≤1.5%;校正桩管长度及投料口位置，使之符合设计桩长;设置二次投料口;在桩位处铺设少量碎石。

③ 启动振动锤，将桩管下到设计深度，每下沉0.5m留振30秒。

④ 稍提升桩管使桩尖打开。

⑤ 停止振动，立即向管内装入规定数量的碎石。

⑥ 振动拔管，拔管前先振动1分钟以后边振动边拔管，每提升1m导管应反插30cm，留振10-20秒，拔管速度为1～2m/min。

⑦ 根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度，进行数次反插直至桩管内碎石  全部拔出。

⑧ 提升桩管开启第二投料口并停止振动，进行第二次投料直至灌满。

⑨ 继续边拔管边振动，直至拔出地面。

⑩ 提升桩管高于地面，停止振动进行孔口投料（第三次投料）直至地表。

? 启动反插，并及时进行孔口补料至该桩设计碎石桩用量全部投完为止。

? 孔口加压至前机架抬起，完成一根桩施工。

? 移动桩架至另一孔位，重复以上操作。

四、项目部采取的施工措施

一）、施工前的准备工作。

1、按设计要求完成清场，经监理工程师检查验收合格，排出地面积水，确保地表干燥。

2、用于碎石桩的碎石经试验满足要求，并经监理工程师批准。

3、选择采用桩机的额定电流不小于60A，振动力不小于90kN，振幅不小于4.3mm，且进场的机械设备调试完毕，可以正常投入使用，施工、技术、质检、试验人员到位。

4、施工方案经监理及业主审核批准。

5、清场后打桩设备能直接进入场地施工的，直接施工碎石桩;对设备难于进场或危及施工安全的，根据设计要求填筑50cm的中风化石渣垫层，以满足设备进场需要和安全施工。

二）、试桩

试桩的目的是：按照所选的机械性能，按设计要求、规定的施工工艺来验证设计参数，有效控制试桩质量，制造出高密度的碎石桩，提高复合地基承载力;取得满足设计要求的碎石桩施工的控制数据，从而保证碎石桩施工质量。

1.试桩位置根据地质图和现场地貌特征选择在具有代表性的地点进行，按照批准的施工组织设计和工艺要求及试桩数量进行施工，并详细记录提管速度，反插深度及停振时间，停振（密实）电流，反插次数及位置，碎石贯入量，成桩时间。

2.碎石桩的密实度采用重Ⅱ型动力触探仪测试，单桩和复合地基承载力采用静载试验确定。

3.经过检验，碎石桩各项指标满足设计要求后写出试桩报告，监理工程师审批后按试桩的规定和要求进行碎石桩的施工。

三）、施工

1.正式施工前，安排测量员准确地对桩位进行放样，在放样图上标识清楚各桩编号，打印放样图并上墙，安排专人根据打桩施工记录在放样图上每天标记，根据放样资料、施工记录、设计图纸认真核对，防止漏打、重打，严格按设计要求范围进行施工，确保桩位正确无误。

2.进场碎石须按要求严格控制各项指标，确保成桩施工质量。

3.为确保碎石桩的成桩质量和对软弱土的挤密效果，提高桩间土承载力，碎石桩的施工次序宜为“由内向外”或“由一边向另一边”的顺序依次成桩，这种顺序易挤走部分软土，便于制桩。

4.碎石桩的桩长严格按设计施工打至基岩，根据试桩得出的停振（密实）电流及桩杆刻度确定桩长。

5.成孔时的成孔速度应力求均匀，严格控制提管速度。为确保设计碎石桩碎石充盈系数不小于1.2的要求，根据试桩结果，本工程各区域振动沉管制桩要求为：从底部至距地表下平均9m米范围（具体以停振（密实）电流为准），提管速度不得大于1m/1.5min，每提高1m反插0.3m，并停振不少于15s;停振在满足密实电流时方能提管，否则再反插停振。提管后桩顶碎石堆高不小于0.5m，确保碎石灌入量和桩身质量满足设计要求，避免出现桩体不连续、缩径和密实不匀。

6.添加碎石时勤加，一次添加的碎石量不宜过多，同时做好耗用碎石的记录，每10桩核算一次。若耗用碎石量偏离设计用量过大，及时查明原因。

7.在雨季期间或桩机无法进入现场而事先铺填碎石的施工地段施工，由于拨管时带起的泥土会污染碎石，导致碎石垫层排水功能失效;要求必须及时清除泥土和被污染的碎石。对未填碎石的地段，拔管带起的松散泥土应及时清除。

8.施工中认真及时准确地核实每桩长度，密实电流，提管速度，停振时间、反插次数和碎石灌入量，形成碎石桩施工记录表，确保按设计桩位打造高强度的碎石桩。

9.加强现场施工组织管理，严格按批准的试桩工艺要求认真施工，确保安全生产。

五、总结注意事项

根据成都项目部施工情况，总结以下几点注意事项，大家探讨，不对之处，共同分析：

1.碎石桩机进场时应检验的几点事项

1）核定振动沉管机桩杆显示沉管深度的刻度是否准确;

2）核准振动沉管机电流功率以及最大额定电流峰值;

3）检验机身安装的数字化监控设备定位的准确性，确定设计桩位与实际GPS定位的偏差值，防止漏桩;

4）核准振动沉管机沉管的直径，防止因直径过大消耗填料

2.核准软地基原地面与桩机底部所填施工垫层而增加的厚度，避免计量发生偏差，施工垫层的厚度应计入桩身长度增加量。

3.严格按照试桩控制桩机反插次数，保证桩身密实度，并按规定要求做动力触探，否则桩身质量无法达到设计要求

4.严格按试桩提供的参数及成桩步骤控制拔管高度及拔管速度，否则，易出现断桩或缩颈，不能保证桩身连续性;

5.严格控制碎石用量、桩长、桩距，确保按照设计要求进行施工。

6.加强现场施工管理，派驻有责任心的工程技术人员进行跟班作业。

六、褥墊层

由于天府机场碎石桩工程处置软地基的目的有加速排水固结的目的，因此，在碎石桩顶设计了50cm厚的褥垫层。

关于褥垫层的施工需要注意以下事项：

1.控制原地面的平整度以及坡度，保证地下水通过褥垫层及盲沟顺利排出;

2.严格控制土工布的搭接宽度，防止下层原地面土层及上层土方填筑土层对褥垫层的污染。

3.严格控制褥垫层的检测项目以及对密实度的要求。

4.防止泥土对褥垫层原材料碎石在转运及施工过程中的污染;

5.有插水板施工的区域，褥垫层应根据设计厚度分层铺设。

（作者单位：西北民航机场建设集团有限责任公司）