振沖碎石樁+強夯處理軟塑性紅粘土施工技術

江 紅 義

(山西機械化建設集團公司道橋工程分公司，山西 太原 030009)

振沖碎石樁+強夯處理軟塑性紅粘土施工技術

江 紅 義

(山西機械化建設集團公司道橋工程分公司，山西 太原 030009)

以貴州興義機場改擴建土石方地基處理工程為例，針對施工區域原地面軟塑性紅粘土覆蓋面積大的問題，對采用振沖碎石樁+強夯工藝處理軟塑性紅粘土的施工技術要點進行了研究分析，以期為今后類似工程的施工提供參考依據。

碎石樁，處理，軟塑紅粘土，施工技術

貴州興義機場改擴建工程場區地基坐落地主要由白云巖地層和第四系松散堆積層組成，場區第四系全新統為殘坡積層和人工填土層。第四系后形成的軟塑狀紅粘土，其天然含水量高(一般值37%～56%)，飽和度很高(一般值93%～98%)，抗剪強度低，壓縮系數高，滲透系數小、地基承載力低，作為地基時，地基沉降變形大，且沉降歷時長。極少量水即使其分解軟化，致使結構破壞，上部結構失穩，造成施工質量危害，當用于公路機場地基時，需要進行處理，才能滿足穩定性要求。

1 施工方案

原地面軟塑性紅粘土覆蓋層較薄時我們采取開挖換填可滿足要求，當覆蓋土層較厚時采用換填不僅施工難度較大，而且不經濟，我單位在貴州興義機場改擴建中原地面軟塑性紅粘土覆蓋層達到8 m～10 m，根據設計方案確定采用直徑0.5 m，樁距1.3 m振沖碎石樁擠密原地面軟塑土，樁長達到基巖面，經過碎石樁處理樁間土物理力學性質有一定的改善提高，再結合4 000 kN·m能級強夯處理地基(夯點間距4 m，單點擊數10擊～12擊)，從而使原地面復合地基承載力達到200 MPa以上滿足施工地基承載力要求。

采用振沖碎石樁結合強夯工藝的處理方法處理后，樁間土的物理力學性質有一定改善或提高，由于置換作用復合地基的物理力學性質較原地面有較大提高。該復合處理方法原地基軟弱土具有施工工藝簡單，施工進度快，節約投資的特點。

2 施工工藝及方法

2.1 碎石樁及強夯施工工藝流程

清除表層耕土→場地平整→測量標高、樁位放樣→樁機就位、調整垂直度→成孔→灌碎石→拔管→成樁→驗收。碎石樁場區平整→夯區測量定位→碎石墊層施工→一遍點夯放樣→一遍點夯施工→平整→二遍點夯放樣→二遍點夯施工→平整→滿夯放樣→滿夯施工→驗收。

2.2 施工方法

1)場地平整。在擬進行處理的原地面軟塑性紅粘土區域范圍，用推土機將表層耕植土清除，對場地進行平整，對表面層松散土進行碾壓，修筑碎石樁機設備進出場道路，排除地下水，施工范圍邊緣外側做簡易排水溝以確保場地排水通暢。

在原地面上操作夯機困難時，可在原地面攤鋪一層碎石墊層以平整工作面；墊層厚度不宜超過0.1 m。原地面坡度較陡時，應分臺階開挖，然后在每個臺階進行平整。

2)振動沉管樁機就位。樁機就位后準確進行樁位放樣，等邊三角形布置；然后將樁管對準樁中心位置。調整垂直度，使沉管垂直度偏差不超過1%。

3)振動沉樁成孔。開動振動錘，同時放松滑輪組，使樁管逐漸下沉，并開動壓卷揚機，通過加壓鋼絲繩對鋼管加壓，沉入速度控制在2 m/min～3 m/min，直至設計深度，便停止振動器的振動。

4)裝料。樁管到設計深度后，停止振動，用料斗向樁管裝入碎料，根據單樁設計碎石用量確定第一次投料的成樁長度(約為樁管長度一半)。

5)振動拔管成樁。為了使樁管內碎石密實，裝料后在拔管前先留振1 min，邊振動邊勻速拔管，施工中嚴格控制拔管速度，拔管速度控制為1.5 m/min～3 m/min，防止因提升過高而出現斷樁或頸縮現象。為使擠出拔管下端的碎石更加密實，每提升3.0 m高度留振一次，留振時間10 s～20 s。

加料時應停機加料，每次加料不宜過多，直至灌滿，啟動拔管，進行多次反插直至樁管內碎石全部投出。每提升1 m反插0.5 m。

6)樁孔內的碎石灌入量應通過現場試驗確定。也可按設計樁孔乘以充盈系數確定，充盈系數按1.2～1.4考慮。如施工中地面有下沉或隆起現象，則填料數量應根據現場情況予以增減。

7)施工過程中逐樁記錄沉樁深度、制樁時間、每次碎石灌入量及累計碎石灌入量。碎石樁施工參數見表1。

表1 碎石樁施工參數

8)每區域碎石樁施工完成后。記錄施工結束時間，按最后成樁時間結束21 d后，根據設計圖紙及規范要求做成樁檢驗，檢驗內容為樁間碎石樁身密實度和地基承載力檢測。

9)碎石樁檢測合格后，在原地面攤鋪碎石墊層(最大粒徑不超過30 cm，厚度50 cm～100 cm)以平整工作面，進行原地面強夯施工，進一步提高土體參數。原地面強夯處理施工參數見表2。

表2 原地面強夯處理施工參數

10)碎石樁檢測合格后，填筑50 cm～100 cm爆破碎石，并進行平整，測量場地高程，夯機就位布置夯點，按4.5 m×4.5 m布點，夯錘對準夯點位置，標定落距并鎖定脫鉤器鋼絲繩長度，將夯錘起吊到預定高度，自動脫鉤，使夯錘自由下落夯擊，并放下吊鉤測量錘頂高程并記錄，記錄每擊下沉量，以及累計夯沉量。單點擊數為10擊～12擊，最后連續兩擊的平均夯沉量小于5 cm，移至下一點重復上述步驟。完成第一遍全部夯點的夯擊用推土機推平夯坑。

11)第二遍點夯施工：標明第二遍點夯的位置，按第一遍點夯步驟完成第二遍點夯施工。

12)滿夯施工，兩遍點夯完成后，平整夯坑，測量場地高程，放出滿夯基準線，按照能級800 kN·m，夯印搭接1/4錘直徑，每點夯擊數3擊～5擊，最后兩擊平均夯沉量小于3 cm原則逐漸夯擊完成滿夯；平整場地，按10×10方格網測量平整原地面高程，計算夯沉量，檢驗驗收。

3 施工工藝要點

1)采用隔行施工方法，對于粘性土地基宜從中間向外圍施工，減小對已打樁的側向擠壓；2)復打時，管壁上的泥土應清除干凈，前后兩次沉管軸線應一致；3)振動沉管樁啟動電動機激振，使樁管沉至設計深度，禁止一次啟動時間太長而損壞電機，施工中應做好沉樁時間記錄；4)碎石樁施工結束后，應間隔一定時間再進行質量檢驗，一般為21 d后進行驗樁試驗；5)在碎石樁施工過程中，現場施工質量員應隨時對下列內容進行質量檢驗，并對施工進行全過程的記錄：樁身長、樁頂標高、樁身垂直度、投料量、留振時間、成孔、成樁時間等。

4 質量控制要點

1)碎石粒徑不大于5 cm，含泥量不大于5%；2)樁定位偏差不超過5 cm，沉管垂直度偏差不超過1%；3)碎石樁孔內的填料量，估算時可按設計樁孔體積乘以充盈系數確定，充盈系數按1.2～1.4考慮。填料不宜一次加料過量，要分批加入，保證裝料量。對碎石的灌入量應有詳細的記錄；4)孔口泥土不得掉入孔內；5)擠密碎石樁施工根據現場土的種類確定施工順序；6)碎石樁樁長應嚴格按照設計長度施工，當進尺困難且電機電流為空載電流2倍或將施工機架多次頂起時，可認為已到硬土層或巖層；7)強夯施工的錘重、錘底面積、落距、夯點布置、夯擊遍數、夯擊數，最后兩擊的平均夯沉量及間歇時間均應符合設計要求；8)強夯的起夯面標高、起夯面以下一定深度范圍內土體的含水量均應符合設計要求；9)強夯施工工藝均應符合設計要求；10)強夯地基允許偏差項目滿足下列要求：定位放線控制點位移不大于50 mm；夯點放線與設計圖紙要求誤差不大于50 mm；夯點間距偏差不大于500 mm。

5 成品保護

1)碎石樁施工完成后，要防止樁頂位置土層受擾動破壞，防止在邊坡處開挖土石方導致碎石樁樁體外露；2)保護好現場的軸線定位水準樁，必要時加以校核。

6 安全措施

1)認真編制安全技術措施，施工前必須進行安全技術交底；2)進工地必須戴好安全帽，施工現場應設置施工警界線。操作人員必須持證上崗，嚴禁無證操作，嚴禁司機酒后操作；3)因碎石樁機主要以電力為主，必須注意安全用電，電源進線裝好配電和漏電保護器，施工時應有電工專人負責；4)施工碎石樁時，應根據試驗樁的成果嚴格控制電流，使其大于密實試驗樁的電流；5)樁機移動就位時,步履下應平整,管口應離地面最少有15 cm,當地面有坑時,應用枕木等填平后行走，確保行走安全；6)選用的強夯機械要有可靠的安全保障措施，起重機械要有足夠的安全系數；7)強夯時，所有施工人員應在施工范圍30 m以外；8)土石方機械施工與強夯機械施工應做好施工交叉作業管理。

7 結語

碎石樁復合地基+原地面強夯施工工藝是施工中采取的一種針對軟塑狀紅粘土實施方便、可操作性強的施工工藝。具有技術先進、經濟合理、效果顯著，工藝簡便，技術可靠，速度快，造價低等優點，能滿足一般工程要求。可有效的解決表層軟塑土覆蓋過厚等原因造成地基不穩定隱患的難題。

[1] 貴州興義機場改擴建土方地基處理施工圖設計說明[Z].

[2] MH 5014-2002，民用機場飛行區土(石)方與道面基礎施工技術規范[S].

[3] MH 5001-2013，民用機場飛行區施工技術標準[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

江紅義(1972- )，男，工程師

TU472.35

A