碎石擠密樁在污水廠地基處理中的應用

韓旭華

(太原市市政公用工程質量監督站，山西太原 030012)

1 概述

隨著我市近年來新建和改建污水廠工程的逐漸增多，碎石擠密樁在這些工程中得到了廣泛應用。因為這些工程地質情況都表現為自然地面以下十幾米范圍內存在可液化土層，所以地基處理都廣泛應用了碎石擠密樁消除液化;以城南污水廠工程為例，成樁要求均采用振動沉管成樁法，樁孔填料采用碎石等硬質材料，填料含泥量小于5%，不得含有植物殘體、建筑垃圾等雜物，碎石粒徑不超過50 mm。實樁灌料量達到0．163 m3/延米(充盈系數為1．3)，樁孔灌料要保證擠密均勻和樁身的連續性。

2 施工方法

2．1 加固原理

沉管碎石樁是在振動錘的振動作用下，把套管沉至規定的設計深度，套管入土后，擠密套管周圍土體，然后向管內投入碎石，再使碎石排入土中，分段振搗密實，形成較大直徑的碎石樁，并將樁間土體進一步擠密，經多次循環后即成完整的碎石樁。樁與樁間土形成復合地基，從而提高了地基的承載力，并防止砂土液化。

2．2 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 碎石樁施工工藝流程

2．3 主要施工工序及工藝要求

2．3．1 施工準備

1)技術準備。碎石樁樁體原材料采用碎石等硬質材料，粒徑不大于50 mm，含泥量不得大于5%，施工時按照規范及設計要求進行成樁工藝性試驗結果進行大面積施工。根據設計資料繪制碎石樁布樁圖，并注明樁位編號及施工說明。采用全站儀或經緯儀進行現場樁位放樣，做好標志樁。

2)場地準備。原地面清理、整平，并進行樁位放樣。

3)機具設備準備。打樁機進場，進行安裝調試，檢查機械運轉正常后，再開始就位。發電機、卷揚機等設備應經檢查、維修，保證成樁過程順利進行。檢查電源、線路，并做好照明準備工作。

4)人員準備。配齊所有管理人員和施工人員，并對所有人員進行技術交底、安全交底。

5)材料準備。準備碎石。碎石級配為自然級配，最大粒徑不超過5 cm，含泥量不超過5%。

2．3．2 碎石成孔作業內容

1)鉆孔作業。

在施工準備完成后，由鉆機操作手按照放樣樁位負責鉆機正確就位:在地面上確定好樁孔位置墊好墊塊，支好起吊架，使起吊架平穩堅固。校正樁管長度及投料為止，使之符合設計樁長設置二次投料口，在樁位處鋪設少量碎石;根據樁機走行管標出的樁位標記，移動樁機，使樁機對準打樁線;啟動卷揚機，按照下橫梁上標出的樁位標記移動導向架，使樁管對準打樁點，并將卷揚機離合器剎緊;松動卷揚機離合器，人工合龍活瓣式樁尖，對準地面上標定的樁位;就位后，把樁管及樁尖對準樁位，樁靴閉合。啟動樁錘電機使樁錘振動，在鉆進過程中，由鉆機操作手負責樁機正確操作對土層變化情況做好原始施工記錄，并按技術交底要求鉆至設計標高。

2)成孔、灌碎石。

當樁管振動下沉到設計深度后，經監理工程師檢測合格后方可開始碎石的灌入，灌入前根據樁深和試樁時確定的充盈系數1．3(充盈系數=碎石填料體積/沉管體積)制作進料斗，按規定的灌碎石量將碎石裝入樁管內，如果樁管一次容納不了應灌入的全部碎石，剩余的碎石待樁管提升下料振動擠密一段時間后，再補充裝入。

3)邊拔管、邊振動、邊加料、反復留振。

沉入過程中的振動擠密，第一次把樁管提升1 m左右，稍提升樁管使樁尖自動打開，樁管內的碎石料流入孔內，然后降落樁管，留振30 s，以后邊振邊拔管，拔管速度需均勻，且每次拔管1 m留振10 s～20 s;提升樁管，開啟第二投料口并停止振動，進行二次投料直至灌滿;提升樁管高于地面，停止振動。根據施工前試樁試驗得出的施工參數及經驗，采用反復壓、拔管法施工時，套管下壓高度見圖2，碎石樁形成后，必須大于中密狀態(N63．5≥10)。

4)樁成型、樁機移位。

當實際灌注碎石量沒有達到設計用量要求時，應在原位將套管打入，補充灌碎石后復打一次，樁體在施工中必須保證連續密實。實樁填料量0．163 m3/延米(充盈系數1．3)，空樁填料量0．126 m3/延米(充盈系數1．0)。待一根樁施工完畢后，進行下一根樁的施工。碎石樁施工順序從四周邊開始向中間進行。

圖2 分段制樁壓、拔管高度示意圖

3 質量控制要求

1)施工前根據工藝要求設計進行工藝性試樁，不少于2根，以掌握對現場的制樁經驗及各種操作技術參數。碎石樁施工時應保證起重設備平穩，導向架與地面垂直，垂直偏角不應大于1．5%，成孔中心與設計樁位偏差不應大于50 mm，樁徑偏差控制在±20 mm以內，樁長偏差不大于100 mm。2)根據地面高程和設計樁底高程的關系，在套管上畫上設計深度線，以保證直觀的觀察到套管的入土深度。3)正式施工時，嚴格按照設計樁長、樁徑、樁間距、碎石灌入量及試驗確定的樁管提升高度、擠密次數和留振時間、電機工作電流等施工參數進行施工，以確保擠密均勻和樁身的連續性。4)實際灌入量沒有達到設計用量要求時，應在原位將樁管打入，補充灌碎石后復打一次，或在旁邊補樁一根。樁體在施工中必須確保連接、密實。5)加料按分批加料，控制數量，按少吃多餐原則進行，每段樁體在沒有達到規定的密實度時須繼續加料振實。6)拔管速度不得過快，排出碎石要充分，排石不暢時可適當提升高度。7)碎石樁的施工順序應從外圍向中間進行，或由一邊推向另一邊的方式施工。8)樁體施工完畢后應將頂部松散樁體挖除或壓實。9)施工過程中應專門安排記錄人員詳細記錄沉樁深度、成樁時間、每次碎石灌入量等。10)施工中應及時進行沉降觀測和穩定性觀測，并及時進行整理記錄;施工結束后，應及時整平場地，測量標高，整理好施工記錄并及時歸檔。

4 碎石擠密樁成樁檢測

成樁后，由有法定資格的檢測單位，根據設計圖紙及相關技術標準對碎石質量、碎石樁的范圍和數量以及布置、碎石樁施工、地基承載力檢驗等主控項目進行驗收，同時對施工中填石量以及施工允許偏差進行檢查，以判定處理效果是否滿足設計要求，確保碎石擠密樁成樁質量。而且滿足設計要求后，方可進行下道工序的施工，檢測報告和施工記錄應一起作為竣工驗收資料歸檔。

5 結語

在市政建設飛躍發展的今天，隨著工程標準的提高，人們越發注重地基處理。而選擇一種合適的地基處理方案，對提高工程質量、降低工程成本至關重要。由于碎石擠密樁技術可靠、機具設備簡單、操作技術易于掌握、施工速度快、節約投資。所以碎石擠密樁的應用隨著我市污水處理工程建設步伐的加快已經越來越普及，這種技術用以處理地基是可行的，但施工期間應進行周密的技術控制和嚴密監測，以保證施工效果。