淺談振動沉管擠密碎石樁施工質量管理

陳維

（中鐵十一局集團第六工程有限公司，湖北 襄陽 441000）

在進行軟土地基處理方面，我們通常采用振動沉管碎石樁施工工藝。主要考慮在成樁特點、樁身材料缺陷等方面，樁身構成部分主要是散體材料，散體材料粘性強度幾乎為零，但是，在工程建設過程中經常會遇到要進行鋪設或者開挖地埋管道，因為不同的工程地質條件，其強度不盡相同，出現的問題也層出不窮?？偠灾?，在開始施工前，需要在施工區做大量的準備工作，對試樁范圍多次選擇比選，包括試樁的數量選擇，通過不斷的比選優化方案，來獲取精確合理的施工條件參數。

1 振動沉管擠密碎石樁施工流程

碎石樁施工大致可劃分為如下幾個階段：施工場地平整→樁位放線測量→沉樁碎石材料級配采用分析→沉管、碎石灌注→拔管、反插成樁→后期養護→實驗檢測。

2 振動沉管碎石樁各階段質量控制方法

2.1 施工場地平整

施工場地平整往往是施工的第一工序，通常會根據設計圖紙的標高對場地進行平整，做到動土量最少，施工時盡量少挖，能夠進行填筑，決不進行充填，務必保證清除完地表堅硬物體，方能夠保障振沖器順利作業。

2.2 樁位放線測量

測量放線階段，需清理平整施工段地基表面后，測量地面整平后的標高，做好排水系統，保證排水通道的暢通；根據圖紙要求的布樁原則進行布樁，由于碎石樁特殊的擠密成樁原理需嚴格控制好樁間距，過疏或過密都會對后期沉管造成不良影響。

2.3 級配采樣

由于碎石樁自身的材料粘結性差，樁體主要依靠周邊土體約束及樁身材料的摩擦維持，對于自身所用碎石材料更需嚴格監控。振動沉管碎石樁所用碎石應由未風化的干凈礫石或扎制碎石而成，級配宜采用2～4cm 自然級配，要求碎石堅硬，含泥量不大于5%，最大粒徑4cm，最小粒徑2cm。

2.4 沉管、碎石灌注階段

（1）沉管階段，施工順序必須從四周向中間進行，或隔行沉管，相鄰兩根樁必須采用跳躍間打；每根樁的碎石灌注量應不小于0.24m3/m。

（2）首先布置樁機達到指定位置，對樁尖進行聚合，務必令管樁垂直向下，根據定位位置，做上標記符號，務必讓樁尖與標記符號進行對準。其次巧用沉管本身重量及錘重，等著慢慢靜壓1.5m 左右后，才能開啟振動錘進行振動下沉操作。通過調整樁機位置或者重新搭架，保證地面與沉管互相垂直，在垂直度小于等于1.5 的范圍內去校正樁管。在滿足符合設計的前提下，精確校正投料口位置及調整樁管長度。在樁位設置處，鋪設少量碎石。

（3）開始啟動振動錘，待樁管達到設計標準深度時，每下沉0.5m，振動錘開始振動，每次留振時長30s，留振完，小幅度提升樁管，然后把樁尖開啟。下一步驟時，停止振動，停振完畢后，根據計算的灌入量，把碎石料立馬加入到樁管內。施工人員時刻監視涉及每一根樁的充盈情況，并且把情況記錄在施工日志上，根據大量的實踐證明，充盈系數在1.3 左右，為了保障樁的成果均勻，應該根據地面抬升或下降的情況不斷完善充盈系數。

2.5 拔管、反插成樁

（1）當進行拔管操作時，需要達到一個前提條件，那就是務必要等到灌入管內碎石的高度超過原有管道長度的1/3 時，且在進行拔管的過程中，需要有配備專門工作人員來監視碎石的灌入量，堅決防止有超灌的問題發生。在進行拔管前，要做到先振動1min，才可以進行拔管。還有要注意的是，后期一邊振動同步拔管，保證同步進行，導管每向上升0.5～1m，導管反插0.3m 然后在繼續留振15s 左右，這樣反復操作，直到導管全部拔出，經統計計算，拔管平均速度為0.8m/min。

（2）根據單樁設計碎石用量確定第一次投料的成樁長度，進行數次反插直至樁管內碎石全部拔出。

（3）提升樁管開啟第二投料口并停止振動，進行第二次投料直至灌滿。

（4）繼續邊拔管邊振動，直至拔出地面。

（5）提升樁管高于地面，停止振動進行孔口投料（第三次投料）直至地表。

（6）啟動反插，并及時進行孔口補料至該樁設計碎石樁用量全部投完為止?？卓诩訅褐燎皺C架抬起，完成一根樁施工。

（7）移動樁架至另一孔位，重復以上操作。

2.6 成樁后養護

成樁后養護期內應禁止樁體一定深度內的土體擾動，如遇大降水天氣需采取適當防護措施防止樁體被長期浸泡。

3 振動沉管碎石樁易出現的質量問題分析及應對措施

3.1 沉管深度不足引起的樁體長度不足造成地基承載力不足

3.1.1 地基土影響

振動沉管碎石樁較多被用于軟地基處理，但在場地平整階段可能由于地形凹凸不平需進行部分回填，如回填土質含有大量巖石將造成沉管過程中鉆頭難以鉆入，同理碎石樁雖較多被用于軟地基，單不排除地層中局部有大量巖石的可能，同樣會造成沉管困難、成樁長度不足。

如遇沉管深度不足2m，我們可對此處復合地基進行開挖換填土再進行樁體施工，如沉管深度已超過4m，但不滿足設計圖紙要求時，可先完成此處地基的樁體施工，再通過地基承載力實驗進行驗證，如果不合格，依然需進行開挖換填土處理。

3.1.2 樁體間距影響

碎石樁體主要通過沖孔擠密來加強地基承載力，如因放線錯誤后樁體間距過密，可能造成樁間土擠密過強，沉管鉆頭難以鉆入的情況。

此類情況現場表現較明顯，主要為單復合地基前期沉管速度較快，按照回字型或隔行跳打過程中，越往后期沉管鉆入越困難，1 個復合地基往往只有最后1～2 根碎石樁難以滿足沉管深度。為避免出現這種情況需在放線測量過程中嚴格控制樁體放線間距，禁疏禁密。

3.1.3 碎石樁機實際工作中電壓影響

碎石樁基機多采用電流振動機械，在遇土質較硬時，樁機自身電流表顯示數據會明顯加大，如果沉管鉆入困難，但樁機自身電壓電流表沒有明顯變化，且顯示數據低于額定工作電流時可考慮是電壓影響樁機功率此種情況。施工中可注意以下情況。

（1）振動頭工作頻率：一般按24.5Hz 控制，穩定電壓一般為380±20V。

（2）激振力：激振力一般采用280～550kN，激振力根據現場制樁試驗定。

（3）振動器密實電流：振動密實電流根據現場制樁試驗定，嚴格在超過迷失電流的情況下作業。

3.2 樁身完整性差造成地基承載力不足

3.2.1 拔管過程中速度和反插操作的影響

此類現象為沉管碎石樁施工中出現質量問題最多的情況，施工中由于拔管人為控制速度過快，灌料速度慢于拔管速度極易造成樁體不實、樁密度較差。沉管反向回插可以彌補灌料速度與拔管速度的不均衡，并且二次或多次回插可以很好地加大級配料及樁間土的密實土，施工中可以通過以下方式來進行此類質量控制。

（1）控制留振時間：振動器留振時間一般為10～20s，振動器留振時間根據現場制樁試驗定。

（2）拔管速度：拔管速度以0.6～0.8m/min，拔管速度根據現場制樁試驗定。

（3）加固密度的方式：加固碎石樁密度的方式，通常采取的反捅留振、一邊振動、一邊拔管共同協作的方法。在地面以下的1～2m 區間內，周邊側向給與的束縛太小，對于成樁來說，是不利的，所以在這個區間范圍內，超載投碎石法應用較為廣泛，需要進一步采用振擠的施工方法，來提升粒料的密實度。除此之外，按照施工規范要求，大于0.2m3（每單位深度）灌碎石量才能滿足要求，當檢查出單位深度灌碎石量小于0.2m3、碎石樁存在斷檔，碎石樁平面位置和垂直于復合地基強度不符合要求，以及有斷樁、縮頸、沉樁等質量問題時，應視出現的質量問題情況采取相應的措施處理，直至符合規范。

（4）沉管碎石樁在其樁長的一半處，對地基的振動、擠密效果最好，而在樁體頂部向下1m 左右的土層，加固效果較差，應采用振動或碾壓或挖除換填。

（5）施工中應及時挖除樁管帶出的泥土，使孔口泥土不會掉入孔中，以免影響成樁質量。

（6）施工中如發現地下有空洞、暗溝或墓穴等隱性缺陷，則該處碎石樁應相應加密。

（7）施工時，要嚴格控制拔管及反插速度，不得超過0.8m/min，以防止縮徑、斷樁。

（8）打樁時，要隔樁、隔行跳打，以防止土體隆起變形，出現樁體錯位及穿孔、斜孔現象。

（9）基礎外側最好打2～3 排保護樁。

（10）施工中應詳細記錄沉樁深度、制樁時間、每次碎石灌入量、反插次數，以備出現問題時查找資料。

3.2.2 樁體間距過稀、地基擾動

樁體間距過稀同理樁體間距過密，會造成樁間土擠密度不足，形成復合地基局部承載力不足，如條件允許可通過后期補樁進行彌補。

目前碎石樁機的移動方式多采用履帶式或滑輪式，移動過程中或多或少會對剛完成的碎石樁樁間土產生擾動，為更好地加大地基承載力，可以通過在基礎外側多打2～3 排的保護樁以減小地基擾動。

4 結語

碎石樁施工方法最早被使用于20 世紀60 年代，隨著科學技術的不斷發展，越來越多的施工工藝涌現出來，主要為袋裝碎石樁法、振動氣沖法、強夯置換法及沉管法等。雖然該種工藝存在自身材料粘結性較差等缺陷性，但其對軟地基處理的優異性及造價低的優點，目前依然在我國南方及沿海城市被廣泛使用，該種工藝也在不斷被人們完善。