碎石桩作业指导书Word文件下载.docx
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1．工艺原理
碎石桩是利用散体材料（碎石）填充到地基预成孔中或采用振冲设备,将碎石材料充实到地基土中,充实到地基土中的碎石具有一定的密实度并呈柱状分布,并形成复合地基,有置换、挤密、排水固结作用。
可以提高土的抗剪强度、提高承载力、加固排水固结提前完成沉降，可以挤密土体提高地基的均匀性减少沉降差异。
振冲法是利用一个产生水平向振动的管状设备，在高压水流下边振边冲，从而在软弱粘土地基中成孔，再在孔中分批填入碎石等散体坚硬材料，通过水平向振动力作用形成桩体，和原有地基土构成复合地基。
振冲法因加固机理不同按施工方法分为振冲置换法、振冲密实法、不加料振冲密实法、干振法等。
振冲置换法是在地基土中制造一群以石块、砂砾等散体材料组成的桩体，这些桩体与原地基土一起构成复合地基，使承载力提高，沉降减少，适用于处理不排水抗剪强度不小于20Kpa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。
振冲密实法适用于处理砂土和粉土等地基，称之为振冲挤密桩，通过在桩孔中填入碎石等坚硬材料来置换部分原地基土，以此达到加固地基的目的，此法即振冲置换法。
特点：
1、施工工效高，工期短，不受季节限制。
2、机械设备和施工工艺简单，便于推广。
3、节省劳力，可就地取材，综合经济效益好。
不加料的振冲密实法仅适用于处理粘粒含量小于10%的粗砂、中砂地基（振动易液化）。
干振法是一种利用振动荷载预沉导管，通过桩管灌入碎石，在振、挤、压作用下形成较大密度的碎石桩。
它在加固软土（粉质、淤泥质粘土和饱和砂土或粉土液化）的作用主要表现在以下三个方面：
1、振密、挤密作用（由于施工中不断加入石料，形成桩体时，桩间土得到挤密）。
2、增强水平抗剪力作用。
3、桩体的排水固结作用。
主要用于有环保要求时。
2．适用范围
适用于处理合武铁路Ⅰ标中基床范围夹有ps<
1.5MPa或<
0.18MPa的土层，路堤高度小于2.5m的地质不良低路堤，处理深度大于1m，加固深度至基床底面以下1m或软弱地基以下硬层0.5m,顶层铺设一层双向土工格栅。
分布地点：
合武铁路Ⅰ标DK41+405～DK41+518.73、DK46+020～DK46+140、DK56+480～DK56+565等段路堤地基碎石桩施工。
已到图纸碎石桩工程量：
24135m/5411根。
桩长2～6.1m，间距1.5m，正三角形布置，成桩直径50cm。
二、施工准备
1．三通一平一排
施工现场的“三通一平一排”是指通水、通电、通料、平整场地和排污系统通畅，以保证正式施工顺利进行。
电源、水源均需接到施工场地附近。
1）施工前必须进行地面构筑物、地下管线（水、电、油、通讯等）的调查、拆移，确认无障碍物后方可进行场地清理工作，同时调查地下是否有障碍物如大块石、巨大的建筑垃圾等，有则必须清除。
2）施工场地清理、平整，道路通畅，当场地土质较软，可铺以适当的垫层或原地压实，提高地基承载力，使施工机械及运料汽车能够行走。
履带式沉桩机的接地压力40Kpa。
3）振冲桩施工需要大量的水同时产生大量的泥浆污水，根据现场实际情况设置相应的给水系统和排污系统。
在施工场地上事先开挖排污系统，将成桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池。
定期将沉淀池底部的厚泥浆挖出运送至预先安排的存放地点。
沉淀池上部较清的水可重复利用。
4）条件具备时，就近接用工业高压电，并根据机械配置情况配备变压器；
若无高压电或接高压电成本过高时则采用自备发电机解决通电问题。
5）碎石桩施工需要大量的碎石，为使施工顺利进行不发生停工待料的现象，于加固区附近设置若干个堆料场，料场的位置既要满足由料场至各施工点的运距短，又要防止运料（汽车、装载机）路线干扰施工作业。
各料场根据施工需求量备足填料，并有足够的运料工具。
2、试桩
1）试桩的目的：
确定正式施工时所采用的施工参数，如振冲孔间距、造孔电流、造孔水压、制桩振密电流、振密水压、留振时间、填料量和振密段长度等；
验证加固处理效果，验证复合地基承载力、单桩承载力、桩体是否密实、成桩桩径是否符合设计，验证制桩的难易程度及可能出现的问题，另可查清地下的地质情况。
2）选择有代表性的地点进行试桩，确定参数。
主要进行施工工艺试桩，在桩纵向、横向间距设计已经确定情况下，主要测试施工工艺参数和施工工效。
碎石桩施工工艺试桩记录表
桩号
成孔时间
制桩时间
造孔电流
造孔水压
振密电流
振密水压
留振时间
填料量
振密段长度
填料类型
成桩直径
桩体密实度
单桩承载力
复合地基承载力
1
2
填料类型主要反映碎石、卵石、砾石及其粒径。
3）一般情况下施工参数的选定（施工时应以试桩确定的施工工艺参数为准）
一般情况下，“填料量”、“密实电流”、“留振时间”视为检验振冲碎石桩的“三要素”。
①造孔电流与造孔水压
造孔电流与造孔水压为造孔阶段给定的电流、水压值。
与土层软硬情况、振冲功能大小等有关。
一般情况下30kw振冲器的造孔电流为50~60A，造孔水压为400~600Kpa；
55kw振冲器的造孔电流为80~105A，造孔水压为400~700Kpa；
土层较硬者取上限，土层较软者取下限。
水流量为15~30m3/h。
②加密电流和加密水压
加密电流和加密水压是碎石桩加密碎石所采用的电流、水压值。
一般情况下30kw振冲器的加密电流为45~60A，加密水压为400~600Kpa；
55kw振冲器的加密电流为70~90A，加密水压为400~600Kpa；
当振冲器电流增大到空载电流的约1倍时，即示该段桩体已经振密。
此说明一般情况下密实电流约为振冲器空载电流的1倍。
应严格控制加料振密过程中的密实电流，密实电流的规定值应根据现场制桩试验定出，宜为潜水电动机的空载电流加上10A~15A，或为额定电流的90%左右；
严禁在超过额定电流的情况下作业。
③留振时间一般情况为20s左右。
④加密段长度加密段长度为每段填料加密的长度，它是控制碎石桩体密实度的重要参数之一。
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-91规定为30~50cm。
⑤填料量
填料量是指每米桩长平均填入碎石的方量[以成桩截面积（考虑直径振密扩孔）乘加密段长度，一般为30~50cm]，与桩径、土的软硬情况、加密电流、加密水压等有关。
上料时控制灌碎石量，按照设计碎石量的1.1~1.2倍进行灌入，若桩管中一次装不下所要灌入的全部碎石量，可以在震动挤密过程中补足，一般每延米桩的填料量0.22~0.24m3
试桩时基于上述参数的经验值，拟定几个可采用的数值进行试桩。
根据试桩结果分析，优化出正式施工作业所采用的合理数据。
采用ZCQ-55振冲器。
一般造孔1min/m，制桩60~70s/m；
造孔电流95A，造孔、制桩水压450Kpa；
加密电流80A；
留振时间15s；
填料量0.23m3/m；
加密长度0.5m。
三、施工工艺要求
1．施工机具、材料的选择及人员安排
（1）施工机具设备
振冲施工主要的机具与设备为振冲器、起吊机械、供水系统、排污系统、填料机械、电控系统以及维修机具等。
1）振冲沉桩机（起吊机械）（此机械类似十字瓣实心锤冲击钻孔机）
选用履带式振冲沉桩机[自带卷扬机起吊设备，卷扬机起吊能力根据采用的振冲器的技术参数之振冲器总重量确定，并预留足够的安全系数（考虑起落振冲器时的加速度）；
也可采用汽车吊起落振冲器]履带式振冲沉桩机自带两个走行电动机，功率均为7.5kw，可满足机械直行和转弯行走。
振冲沉桩机上安装振冲器电动机。
在没有振冲沉桩机的情况下，可采用汽车吊作起吊机械，通常ZCQ-30振冲器采用16t吊机，ZCQ-55振冲器采用20t吊机。
2）振冲器
振冲器工作原理及构造
工作原理潜水电动机通过弹性联轴器带动振动体内安装偏心块的传动轴旋转，产生水平方向激振力，同时高压水泵通过高压胶管向射水管压送高压水，由振冲器头部射出。
高压水流及水平激振力冲刷，振挤地基土壤成孔，在投入填料后，在水平激振力的振挤下，形成碎石桩复合地基。
构造振冲器由振动体、潜水电动机、射水管总成、上接套、密封垫、减震器、高压胶管及导向管、通水管等组成，各部均用螺栓联接成一体，振冲器的结构大致分为四部分：
①振动器振动器由头部、壳体、传动轴、偏心块、平键、径向滚动轴孔、轴向止推轴承、接套、弹性联轴器、密封垫、O型密封圈及骨架式橡胶油封等组成。
②潜水电动机潜水电动机为鼠笼式。
电机由转子、定子、径向滚动轴承、轴向止推轴承、O型密封圈、骨架式橡胶油封、密封垫及电机垫板等组成。
振冲器常于水下作业，故采用潜水电机。
③减震器与导管
减震器由法兰、内环、螺栓优质橡胶及尼龙线等热压粘合而成，减震效果良好，能承受较大扭矩及拉压力。
导管是用以起吊振冲器和保护电缆与水管。
④通水管。
通水管是穿过电机与振动器的空心轴连接于射水管，作业时高压水由射水管喷射而出。
振冲器常用的主要型号有ZCQ-13、ZCQ-30、ZCQ-55、BL-75，其主要技术参数见下表（摘自《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002条文说明）：
振冲器技术参数
型号
ZCQ-13
ZCQ-30
ZCQ-55
BL-75
电机功率（KW）
13
30
55
75
转速（r/min）
1450
额定电流（A）
25.5
60
100
150
不平衡重（N）
290
660
1040
振动力（KN）
35
90
200
160
振幅（mm）
4.2
5
7
振冲器外径（mm）
274
351
450
426
长度（mm）
2000
2150
2500
3000
总重量（t）
0.78
0.94
1.6
2.05
3）供水、排污机械设备
由于振冲作业需要大量水冲，而且水压较高，故振冲施工中一般采用二级供水系统。
一级为自水源至施工用水箱，二级为水箱至振冲器。
一级供水采用潜水泵、二级供水采用高压清水泵。
如“供水、排污系统流程图”所示。
其主要设备是：
一级供水的潜水泵、二级供水的高压清水泵（含三相异步电动机）、泥浆泵、供水排污管道。
运输汽车、水管若干。
供水、排污系统流程图
4）填料机械
填料机械均采用装载机，一般斗容量为1~2m3，可同时为几台（套）机组运料填料。
孔口填料由装载机运至孔口喂料辅以人工下料。
5）电控系统设备：
电控系统作为振冲施工的主要设备体系之一，担负着整个场地的施工供电，还具有控制施工质量的功能，主要由三部分组成。
①电控柜。
②起动柜。
③保护装置。
另附各类电缆电线若干。
在没有工业用电的条件下，自备发电机。
发电机功率根据机械台套数、各台套机械功率确定。
30kw/55kw振冲器，一台机组的电量不少于100kw
合武线的工程机械设备功率：
振冲器宜选用ZCQ-55型号，功率55KW，卷扬机功率11KW，两个走行电动机，功率均为7.5kw。
单级离心清水泵要求配用功率15kw电动机。
潜水泵3.0kw，排污泵3.0kw，其最大功率（此时处于振冲施工状态，振冲机械不行走）55+11+15+3+3=87kw，要求每台机组配100kw的变压器或发电机。
一台机组所需的主要施工机具
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