9碎石桩施工作业指导书.docx
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9碎石桩施工作业指导书
振冲碎石桩施工作业指导书
1适用范围
本作业指导书适用于新建路基施工中，对涵基、地基松散沙土或软粘土进行加固处理，以防止砂基液化，提高地基承载力，减少工后沉降和不均匀沉降；也可用于加固天然边坡或土石坝坡，提高边坡稳定性。
2作业准备
2.1组装调试设备
在适当的位置布置操作控制室、施工集水箱和高压清水泵。
在布置场地的同时组装调试振冲设备，安装现场照明系统，安装上水泵和排水泵，连接管线，连接集水箱和高压清水泵。
吊机到位，连接振冲器和导管，确定振冲标尺，连接控制电路，吊起振冲器，接通电源，启动上水，开启振冲器，记录空载运行参数，按试桩确定的各项施工技术参数，调整电控系统、上水系统到正式开工状态，请监理单位验收后，填写设备调试记录，报送开工报告，等待开工令。
2.2布置现场供排水系统
2.2.1上水系统
涵基的施工点用水，可直接在池塘或河沟取水至水箱。
随着施工的进度，待排污沉淀池的清水可满足施工使用时，工点的施工用水可直接在沉淀池中取。
2.2.2排污
用装载机和人工挖设主、干排水沟，满足泥浆顺沟排走的施工要求，并沿排污方向，挖设1～2个小排污坑，安装泥浆泵接管将泥浆抽送到排污沉淀池。
2.3布置料场
若各加固点所需的碎石方量有数百方，需各工点布置一个堆料场，各个料场备足碎石骨料。
2.4测量放线布置桩位
基土开挖后，采用经纬仪进行现场测量，请业主和监理单位验收确定桩位，用水泥砂浆固定木桩，固定标准控制点，再根据控制点，严格按照设计图纸用钢尺放线布桩，请监理单位复核验收，确定设计施工桩位,桩位偏差不大于3cm。
用桩钎将桩点固定，标以醒目标记，编制桩号、桩深，填写布置记录。
2.5施工顺序的确定
振冲碎石桩若采用“由外向里”的施工顺序，即由涵洞出口到进口，则中心区制桩很困难。
若采用“由里向外”的顺序施工，易挤走部分软土，便于制桩，但对于强度较低的软土地基，为减少制桩过程对桩间土的扰动，我们采用间隔振冲的方式施工，振冲顺序见图2。
2.6施工工艺
碎石桩施工工艺流程如图3：
3操作方法
3.1指挥对桩
待准备工作完成及桩位布置好后，在孔口指挥人员的指挥下，吊车司机徐徐吊起振冲器，使其竖直悬空，让振冲器
图3：
振冲碎石桩施工顺序图
尖端竖直对准布好的桩位。
必须保证施工时振冲器尖端喷水中心与孔径中心的偏差不得大于50mm。
3.2打桩造孔
3.2.1造孔电流的确定
造孔电流是造孔阶段的电流值，它关系到造孔的速度和振冲器的使用寿命。
如果造孔电流过小，造孔速度缓慢，延误工期；如果造孔电流过大，将烧坏振冲器的潜水电机。
应根据实际情况取定造孔电流大小。
3.2.2造孔水压的确定
造孔水压是造孔阶段的水压值，它关系到造孔的速度、供水系统和污水处理系统的规模。
造孔水压愈低，造孔时所生成的泥浆愈浓，振冲器壁与泥浆的摩擦力愈大，造孔的速度就愈慢，且无形中增加了排浆泵的负荷，导致泥浆的排出十分困难。
过高的造孔水压，虽然消除了上述不良现象，但泥水浓度的偏低将带走大量的泥土，从而削弱泥浆护壁的功能，还可能引起孔内坍方现象的发生。
大量的
图2：
碎石桩施工工艺流程
泥浆水不仅增加了供水电机的负荷，而且也增加了排污泵的负荷，污水处理费用也相应增加。
通过现场试验，不断调整，确定适当的造孔水压。
3.2.3振冲器下放速度的控制
在造孔过程中，若吊机卷扬机的下放速度过快，电流很容易超过电机的额定电流，致使电机烧坏，此时，采取的措施为暂停振冲器的下沉，或减速下沉，或上提一段距离，借助高压水冲松土层后再继续下沉造孔。
然而卷扬机的下放速度过慢，不仅机械磨损较严重，而且施工进度也缓慢。
因此，一般以0.5～2.0m/min的下放速度为宜，并始终保持振冲器处于悬挂状态，以免造成斜孔。
3.2.4造孔
孔口指挥下开机令，由控制室人员确定造孔控制参数。
将振冲器缓慢、稳妥地吊起，对准桩位缓慢下降振冲器至离地面30cm以内，开启高压清水泵，待振冲器下端射水口出水的水压、水量达到工艺要求时，方开动振冲器，待振冲器内的偏心块达到额定转速时，下沉振冲器贯入土层进行造孔，直至设计深度。
3.3清孔
造孔完毕将振冲器全部吊出后再对准孔位，保持竖直状态放入孔底，进行一次清孔排浆（清孔过程中可视打桩的实际成孔排浆情况，确定清孔深度和次数），保证填料畅通，减少桩体含泥量。
3.4碎石桩体填料的选择
3.4.1材料质地的确定
桩体回填料的质地不仅影响成桩的速度，关键在于影响成桩效果和质量，易风化、质软或含泥量超过10%的材料在振冲器的水平振动力下极易破坏，致使制桩质量难以满足设计要求、进度缓慢、泥水浓度增加，给排污及污水处理系统带来诸多不便，污水处理费用也相应增加。
因此选用质地坚硬、含泥量不超过10%的级配碎石。
3.4.2碎石粒径的选择
碎石粒径的大小直接关系到制桩的难易程度和成桩的效果。
粒径过小的碎石在振冲器的振动下极易挤入软土中，造成制桩十分困难，是不是填料粒径愈粗，振密和成桩效果愈好，其实也不是，填料粒径过大，易卡死在振冲桩孔中，致使无法制桩。
通常振冲器头部直径31.5cm和造孔直径45～50cm，选用2～8cm的级配碎石。
3.4.3填料方式的确定
碎石桩加固的区域基本上为粘土时，在造孔和清孔过程中不易发生坍孔堵塞，且清孔除泥很方便。
若采用间断填料法，人工推车填料，不仅操作较为烦琐，进度也缓慢，而且造成振冲器和吊车作无谓的消耗。
为此采用操作方便，适合机械化作业的连续填料法，即振冲器不提出孔口，仅上提30～50cm，离开原已振动密实的桩段，立即向孔内连续不断地回填石料，直至该段桩体振冲密实达设计要求，再上提一段距离，连续填料振冲密实，重复上述步骤，自下而上逐段制桩直至孔口。
3.5逐段加密成桩
3.5.1加密电流的确定
加密电流是碎石桩加密碎石所采用的电流值，这将直接影响到制桩的质量。
加密电流过小，振冲器的水平振动力也相应地小，致使桩孔内的碎石向周围土中挤入的量较小，桩的扩散半径也较小，桩的密实程度无法达到设计要求；加密电流过大，水平振动力增大，碎石大量向外扩散，使桩的直径远远超出碎石桩的设计直径，造成碎石的大量浪费，从而增加工程成本。
因此应现场试桩确定加密电流。
3.5.2加密水压的确定
加密水压是碎石桩加密碎石所采用的水压值，这将直接影响到制桩的效果。
加密水压过小，在填料过程中，有大量浓泥浆积存于填料的下方，造成桩不密实，甚至可能出现断桩的现象；加密水压过大，将泥浆几乎全部洗出桩孔，使桩内的碎石间失去粘结力，从而影响桩的稳定性，也增加了排污处理的费用。
应经过现场试桩确定加密水压的适当值。
3.5.3加密段长度的确定
加密段的长度直接关系到振冲密实的程度，过长的加密段，填料过多，在水平振动力一定的情况下，难以保证各处都能达到振冲密实的效果，较容易产生漏振部分，达不到要求的密实程度；过短的加密段，单次上料的数量减少，使得操作频繁，从而影响施工进度。
根据经验及现场试桩，普遍情况把加密段的长度确定为30～50cm。
3.6振冲密实
3.6.1留振时间的确定
为保证加密段的碎石密实确实达到设计要求，防止由于振冲器瞬时较快地进入石料并产生瞬时的电流高峰，从而出现达到密实要求的假象，再者，对于振挤密实砂土来讲，当达到规定的加密电流后，还需一定的留振时间，使地基中的砂土于振冲下形成足够的液化区，停振后砂土将重新排列密实。
至于振冲碎石桩也需在达到规定的加密电流后，再留振一定的时间方能使桩体石料振挤密实。
因此获得加密电流达到规定数值的信号后，仍将振冲器停留原位继续加密一段时间，经现场试桩实验确定留振时间。
3.6.2振密
清孔后将振冲器提离孔底30～50cm，由装载机向孔内连续填入碎石料，依靠振冲器的水平振动力不仅将孔内的石料振密，还不断地将填料挤入孔壁中，使桩径扩大。
一旦桩周上的约束力与振冲器的振动力相等，桩径就不再扩大，此时振冲器电机的电流值迅速增大，当电流达到规定值时，控制系统则及时发出信号，这时桩仍继续加密，当达到留振时间8s，时间继电器又发出信号，标志该段次的填料加密过程完成。
再将振冲器提起，循环上段工序，进行下一段桩体的加密工作直到桩顶（作好打桩记录，记录加密过程和填料情况）方完成了一根桩体的制桩过程。
3.7桩体顶部处理方案的确定
桩顶部1.0m范围内，由于地基土的上覆压力小，施工时桩体的密实度难以达到要求，如果在其上直接修建路基或涵洞基础，势必留有一定的工程隐患，造成工后沉降量大为增加，为此必须采取措施另行处理。
采用挖出和碾压两种方法均可处理，但挖出必须预留桩头，这就要求施工前的地面高程、设计桩顶高程和预留待挖的桩顶高程均需计划好，这种方法一方面使得打桩的实际深度远远超过设计深度，从而影响了施工进度，另一方面造成碎石的大量浪费和机械设备的无形损耗，从而提高了施工成本。
选用既省时又省料的碾压方法，对碎石桩顶的松散层进行碾压密实。
3.8桩顶垫层处理方案的确定
振冲碎石桩在造孔和制桩过程中，都有高压水的参与，又由于软粘土粒间具有粘聚力，属非松散土体，加以土的透水性差，土的空隙水不易流动排除，因此在振冲碎石桩的施工中，桩周围的土体往往会出现超空隙水压力，致使在制桩后的短期内，原土的含水量增长约10%。
软粘土经过碎石桩加固处理后，因其中含有排水畅通的碎石桩，使桩间土产生的振动空隙水压力的水由碎石桩体排出，土中空隙水压力亦随之减少。
但这一过程是十分缓慢的，而且基础的建设不可能等到土体中的水排尽才开始进行。
为此应采取一定的措施既能保证排水管路的畅通，又能使基础的建设及时进行。
于是在经桩顶部处理后的复合地基上面铺设一层厚度为40cm的碎石振动碾压垫层。
这样还可使基底压力比较均匀地作用于复合地基上，改善基础与复合地基的接触状况，防止“脱空”现象，也可构成基底排水层，加速复合地基的排水固结。
3.9碎石桩试验方案的选择
3.9.1检测方法的确定
对于碎石桩加固的涵基或路基，由于数量较多，若每根桩都进行检验，且必然耗资大，为时过长，因此得选择一种最可靠、最实际的求复合地基承载力的方法。
振冲碎石桩加固效果的检测方法较多，但是，目前最能反映实际结果的检测方法为静荷载试验法。
荷载试验可直接测定复合地基的承载力，其中包括多桩复合地基荷载试验和单桩复合地基荷载试验：
多桩复合地基荷载试验涵洞基础的加固采用三角形布桩方式，承压板则采用矩形压板，压板下压2～5根桩及其加固面积。
多桩复合地基荷载试验的桩数愈多，压板面积愈大，更能反映复合地基受荷的工作特性，所获得的结果更为真实、可靠。
但随着压板面积的增大，在同样的地基承载力要求下，施加的总荷载亦随之剧增，操作困难、危险，更费钱费时。
单桩复合地基荷载试验单桩复合地基荷载试验的压板面积仅为1根碎石桩及其加固面积，采用正方形或圆形压板。
涵洞基础加固采用三角形布桩方式，采用正方形压板b=0.93s（s为桩距，b为正方形压板边长）《建筑地基处理技术规范》。
此荷载试验压板面积较多桩复合地基荷载试验小得多，加载量大为减少，操作方便，耗时、耗资等都有较大的节省。
同时单桩复合地基荷载试验亦具有相当的原型性。
通过上述单桩、多桩复合地基荷载试验的比较，我们通常选用单桩复合地基荷载试验作为检测碎石桩加固效果的方法。
荷载板为正方形。
3.9.2承压板尺寸的确定
单桩复合地基荷载试验的承压板由于承受数十吨的荷载压力，若所使用的钢板刚度不够，随着荷载的增加，钢板的变形越明显，这将给试验带来很大的误差，致使试验数据无效。
为此，采用厚度为20mm的钢板作为承压板。
承压板尺寸的大小由1根碎石桩及其加固面积共同确定：
即b=0.93s
式中b——承压板的宽度m；
S——碎石桩的桩距m。
3.9.3荷载的确定
若荷载太高，租用专用荷载试验的载荷，租金太贵，运输也不便，可采用堆码条石作为荷载供施工之用，且加载和卸载都很容易。
荷载试验见图4：
图4：
荷载试验布置图
序号
名称
规格
单位
数量
1
振冲器
ZCQ-30
台
1
2
吊车
QY—8
台
1
3
清水泵
ISO80-50-200
台
1
4
排污泵
台
2
5
装载机
台
1
6
电控系统
套
1
7
经纬仪
台
1
8
钢卷尺
把
1
3.10碎石桩施工的主要机械设备配置如表一：
表一主要机械设备配置表
3.11碎石桩施工的劳动力组织如表二：
序号
工种
人数
职责
1
项目
负责人
1
负责施工的组织指挥、劳动力安排
2
测量工
2
施工放样，技术观测，整理资料
3
吊车
司机
1
操作吊车，负责振冲器的升、降
4
指挥
人员
1
负责现场的指挥对桩
5
控制
人员
1
负责控制电控系统
6
装载机司机
1
负责碎石料的转运
7
普工
10
配合施工
表二劳动力组织表
4质量标准及要求
4.1加强工程质量的管理
4.1.1加强对职工、民工的质量意识教育，牢固树立
“质量第一”的观念。
按照已批准的施工方案作好技术措施交底工作。
4.1.2认真接受由建设单位、监理单位和有关质检部门的监督检查和工程监理，积极配合建设、监理单位、
设计单位复核工程质量。
4.1.3认真作好施工记录，建立健全工程技术档案。
4.2保证工程质量要求
4.2.1施工前，必须熟悉本工程的设计，工程水文地质资料及工程质量评定标准等有关文件。
4.2.2施工队伍一进场，测量人员应马上熟悉图纸和施工现场情况，根据实际地形，布设放样控制点。
4.2.3把好布桩质量关，作到布桩要检查，复核要统一，作到桩位布置要醒目。
4.2.4加强施工环节的质量管理，经常检查振冲器具的运转情况，定时保养振冲器，使之正常运转施工，检查有关质量的电控系统，保证其良好的自控状态，发现问题及时处理，随时检查各机组的造孔、清孔、加密的施工环节，检查加密电流，加密水压、留振时间、加密段等质量控制参数，使之在规定的参数下运转施工，严把材料关，严格按碎石骨料的规格验收使用碎石。
4.2.5加强对成桩质量跟踪检查，对已完成的桩体进行随机抽样检查桩位、桩长、单桩进料量、成桩桩径和桩体密实度，落实自检报告。
发现问题，及时解决。
5职业安全注意事项
5.1配备专门培训的有证驾驶员，并要求定位定员，非驾驶员不得乱动车辆。
5.2严格按岗位责任制和操作规程办事。
5.3所有机电设备，均应制定切实可行符合要求的操作规程，每个岗位值班人员，均应具有上岗证。
5.4各种机电设备检修、维护时应停电、停运转，如要试运转，应有针对性保护措施。
5.5所有电气设备按规定设置漏电保护装置。
5.6对现场各种提升设备，必须进行经常性的安全检查，尤其对垂直提升设备的钢丝绳等易磨提升部位更应注意维护检修。
5.7作静荷载试验的过程中，应将枕木、工字钢、条石堆放平稳，防止掉下伤人。
6环境保护、水土保持注意事项
6.1环境保护、水土保持的技术保证措施及方案
1）加强施工人员对《建设项目环境保护管理条例》及《中华人民共和国水土保持法实施条例》学习，树立良好环保意识，自觉遵守“环保”、“水土保持”规定。
2）制定“环保”、“水土保持”责任制，签订责任书，避免和减少对环境的污染和破坏。
3）严格执行GB/T14001-1996环境管理体系标准和集团公司质量、环境、职业健康安全管理体系文件，严格遵守《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国环境影响评价法》等国家、行业及地方相关法律法规和规定，制定环境管理目标（指标），制定并实施环境管理措施（方案），减少或消除施工生产对环境造成的不利影响，以实现环境管理目标（指标）。
环境保护做到“三同时”。
总体原则为：
采取合理措施，避免因施工方法不当而引起的环境污染和其它原因造成对公众财产和居民生活环境的破坏和损害；减少施工引起的扬尘等；工程建筑垃圾、生活垃圾按规定排放、处理；在路基本体完成后及时完成路基的附属工程；施工完毕后的取（弃）土场及时平整，并做必要的防护，避免水土流失；施工营地、场地、便道在使用完毕后立即恢复。
保护生态环境，确保不因铁路施工扩大生态环境的恶化；保护好植被，防止因施工造成的水土流失，防止因施工造成的地表水、地下水污染；路基挡护结构及路基填筑及路堑开挖及弃土场均在施工完毕后进行喷播植草或栽树绿化。
6.1.1生态环境保护
路基土方工程施工时，随施工，随按设计进行防护和绿化，减少水土流失，美化环境。
路基工程施工的取弃土场边坡按设计防护方案随施工随防护，对取土场、弃土场的裸露面，按国家水土保持法或设计进行整治和绿化，并作好排水设施，确保排洪畅通，为复耕或其他用途创造条件。
6.1.2水环境保护
作好施工驻地及施工场地的布置和排水系统设施，保证生活污水、生产废水不污染水源；合理布置大型临时设施，不压缩、不侵占既有水利设施，保证排洪畅通。
生活废水、机械排放的含油污水按规定处理后排入指定区域；施工废水集中沉淀处理后排放。
生活驻地、生产场地离池塘较近时，在生活驻地、生产场地与池塘间挖截水沟或筑堤坝，防止生活和施工废水污染水源
6.1.3固体废物处理措施
生产生活垃圾集中堆放,按地方政府环保部门要求处理.
施工弃土、弃渣按设计或当地环保部门要求，运至指定地点堆弃，并按设计及时修建防护设施，水土保持设施与主体工程同等质量、同时施工。
加强废旧料、报废材料的回收和管理，减少污染，保护环境。
尽量少破坏既有植被，在租用作为施工驻地及施工场地的土地前，首先征得地方政府环保部门的同意，施工期间破坏的植被，施工完成后，种草、植树予以恢复，防止水土流失，保持环境绿化。
工程施工完成后，占用场地按原样恢复或植树种草；取土场、开挖面和废弃砂石土存放地的裸露土地植树种草，防止水土流失。
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