碎石桩施工工法最新改2.docx

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碎石桩施工工法最新改2

广州市第二市政工程有限公司施工工法编制

采用碎石桩进行地基处理

施工工法

广州市第二市政工程有限公司

华南路三期A3标项目经理部

林伟强

采用振冲碎石桩进行地基处理施工工法

一、前言

振冲碎石桩法是在软弱土层中填入碎石等粗粒料，形成强度大于周围土的桩柱并和原地基土构成复合地基，是提高地基强度的一种加固技术。

用碎石桩加固软弱地基的方法自30年代提出以来，世界各地得到了广泛应用。

我国从1976年开始进行这一方法加固软土地基的应用研究，成功加固了许多软土地基。

该法施工简便、快速，是一种较经济合理的加固松、软土的技术。

二、振冲碎石桩法优缺点

2.1优点

1、利用振冲加固地基，施工机具简单、操作方便、施工速度较快、加固质量容易控制。

2、加固时不需要钢材、水泥，仅用碎石卵石、角砾等当地硬质粗粒径材料，因而地基加固造价较低，与钢筋混凝土桩相比，一般可节约投资1/3，具有明显的经济效益。

3、在软弱地基中，经振冲填以碎石或卵石等粗粒材料，成桩后改变了地基的排水条件，可加速地震时超静孔隙水压力的消散，有利于地基抗震并防止液化，同时能加速桩间土的固结，提高其强度。

4、振冲器的振动力能直接作用于地基深层软弱土的部位，对软弱土层施加的侧向挤压力大，因而促进地基土密实的效果与其他地基处理方法相比效果更好。

2.2缺点

1、振冲法在施工时，龙其是在粘性土中施工时，排放的污水、污泥量较大，在人口稠密的地区或没有排污泥条件时，使用上要受到一定的限制。

2、对厚软地基土应慎用碎石桩。

由于桩间土的侧限阻力低而使桩体难以获得必要的密实度，桩间土的挤密效果较差，且还有较长的时效作用，因而加固效果欠佳。

三、振冲法的适用范围

振冲碎石桩的适用范围为饱和松散粉细砂、中粗砂、和砾砂、杂填土、人工填土、粉土和不排水抗剪强度cu不小于20KPa的粘性土和饱和黄土地基。

但在软土地区使用时还应慎重对待，要经过现场试验研究后，再予以确定为妥。

四、振冲碎石桩的加固原理

利用一个产生水平向振动的管状设备，在高压水流冲击下，边振边冲，在粘性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石等粗粒径硬质材料，制成一根一根的桩体，桩体和原来的地基土构成复合地基；和原地基相比，复合地基的承载力高，压缩性小。

振冲碎石桩加固粘性土地基的主要作用是置换作用（或称桩柱作用）、垫层作用、排水固结作用以及加筋作用。

五、施工工艺流程

六、施工方法

6.1施工前的准备

1、收集地质资料包括地层剖面、地基土的物理力学性质以及有关试验资料、地下水位和动态。

2、进行施工图会审，熟悉施工图纸和对施工工艺的要求，结合现场实际情况，提出改进意见。

编制施工组织设计并进行技术交底。

3、场地平整，一方面要清理和尽可能平整地表，将原地面的垃圾土、杂草清理干净，硬壳层凿除，地洼的地方回填粘土整平，地基有软土可辅以适当厚度的砂石垫层以利于施工机械的行走。

清除地下障碍如地下管线、废旧基础等。

4、根据设计图纸要求绘制桩位布置图，并得到监理、业主、设计的确认。

根据布桩图进行现场布桩，用小木桩标识，并且对照桩位图桩位编号，认真复核，避免施工中出现错位和漏桩的现象。

5、保证三通，三通包括水通、电通和料通。

水通

一方面要保证供应施工所需的水量，另一方面也要把施工中产生的泥水引走。

压力水由水泵通过胶管进入各个振冲器的水管，出口水压需400~600Kpa，施工前应结合现场情况和计划桩机数量合理布置供水线路；同量施工现场还应设置明沟，通过明沟收集施工中产生的泥水，集中引入沉淀池，沉下来的浓泥浆由余泥运输车外运，经沉淀比较清的水可重复使用，防止泥浆对附近环境造成污染。

电通

施工中需要三相和单相电源两种。

振冲器需三相电源，电压为（380±20）V，电压过低或过高都会影响施工或损坏振冲器电机。

料通

a.采用不风化的碎石，含泥量不大于5%，粒径2～8cm。

在加固区附近应设置若干堆料场。

确定堆料场位置的原则是：

一方面要使从料场到施工面的运距越近越好，另一方面以要防止运料路线对施工作业路线的干扰。

b.材料准备。

采用不风化的碎石，含泥量不大于5%，粒径３～8cm。

碎石运到场内后堆到干净的地方，堆场以能方便运到现场的每一个地方为合适。

6、施工机械准备。

熟识地质资料，了解桩长的范围，选择与桩长、桩径相适应的振冲器，并将施工用的起重机与振冲器及其配套设备连接好，试启动一次，没问题后才投入使用。

送料的装载机停放在合适的位置。

7、根据各地段设计桩长，对钻杆以米为单位用红油漆进行标识，杆上标明数字以便掌握冲进的深度。

8、选取有地表性的地段进行试桩，验证有关的设计参数和取得施工的有关指标。

6.2制桩施工

1、振冲定位

吊机起吊振冲器对准桩位（误差应小于10cm），开启供水泵，水压可用200～600kPa、水量可用200～400L/min，待振冲器下端喷水口出水后，启动电源，启动振冲器，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。

2、振冲成孔

启动吊机。

使振冲器以0.5～2m/min的速度徐徐贯入土中。

造孔的过程应保持振冲器呈悬垂状态，以保证垂直成孔。

观察振冲器电流的变化，电流最大值不能超过电机的额定电流。

一旦出现电流超过额定电流时，减慢振冲器的下沉速度，甚至停止下沉，往上提升一段距离，借助高压水冲松土层，电流值下降到额定电流以内时再进行下沉。

在开孔过程中，要记录振冲各深度的电流值和时间。

电流值的变化能定性反映出土的强度变化，若孔口不返水，应加大供水量，并记录造孔的电流值、造孔速度及返水的情况。

3、留振时间和上拔速度

当振冲达到设计深度后，对振冲密实法，可在这一深度上留振30s，将水压和水量降至孔口有一定量回水但无大量细小颗粒带走的程度。

如遇中部硬夹层，应适当通孔，每深入1m应停留扩孔5~10s，达到深度后，振冲器再往返1~2次进行扩孔，最后将振冲器提出孔口，提升速度可在为5～6m/min，成孔后要留有一定的清孔时间。

4、清孔

成孔后，若返水中含量较高或孔口被泥淤堵塞以及孔中有强度较高的粘性土，导致成孔直径小时，一般需清孔。

即把振冲器提出孔口（或提到需要清孔的位置）；然后重复2、3步骤1~2遍，借助于循环水使孔内泥浆变稀，清除孔内泥土，保证填料畅通。

5、填料

将振冲器提出孔口，往孔内倒0.15~0.5m3石料，碎石桩分段制作，振冲器下降至填料中振捣一次。

如此反复，直到制桩完成。

7、振密

填料后进行振冲器振实，这时，振冲器不仅能使填料振密，并且可依靠振冲器折水平向振动力将填入孔口的填料挤入侧壁中，从而使桩径增大。

由于填料的不断挤入，孔壁土的约束力逐渐增大，一旦约束力与振冲器产生的水平向振动力相平衡时，桩径不再扩大，这时振冲器的电流值迅速增大。

当电流达到规定电流（即密实电流）时，认为该深度的桩深已经振密，如果电流达不到其密实电流，则需要向孔内继续填料和振密，直到该深度的电流达到密实电流为止。

每倒一批填料进行振密，都必须记录深度、填料量、振密时间和振密时的电流值。

密实电流由现场试桩确定或按经验估算。

8、重复上述步骤，制桩加固至桩顶设计标高以上0.5~1.0m时，先停止振冲器运转，再停止供水泵，这样1根桩就完成了。

9、关机、关水和移桩，继续下一根桩的施工。

10、振密加固完成后，铲除桩顶面的余泥，整平场地，摊铺30cm碎石层并压实。

七、施工中常见的几个问题及处理办法

施工中常见问题及处理

类别

问题

原因

处理方法

成孔

1、振冲器下沉速度太慢

土质硬、阻力大

1、加大水压；

2、使用大功率振冲器

2、振冲器造孔电流过大

1、贯入速度过快；

1、减慢振冲器下沉速度；

2、振动力过大；

2、减少振动力

3、孔壁土石塌坍造成

3、孔口不返水

1、水量不够；

1、加大水压；

2、遇强透水层

2、穿过透水层

4、孔径太小

1、土质原始密度高；

1、加大水压和喷水量；

2、振冲器贯入速度太快

2、增加冲洗时间；

3、反复提降振冲器

5、干厚砂层成孔困难

1、水位低，含水量小

1、加大水压

2、砂层厚

2、放慢贯入速度

3、适当用粘土造浆并护壁

6、塌孔

1、砂粒粗

1、粘土泥浆护壁

2、粘粒含量少

2、增加下料套管

7、缩颈，缩颈处阻止下料

地怪中夹有粘性土薄层

1、粘性土薄层处加长振冲护孔时间；

2、清孔；

3、上下提升振冲器通孔；

4、在粘土层处填料后延长振密时间，以便扩大桩径

填料

1、石料填不下去

1、孔口太小；

1、清孔；

2、挖除孔口土

2、一次加料太多，造成孔道堵塞；

1、加大水压，提拉振冲器，打通孔道；

2、每次少加填料，做到“少吃多餐”

3、地基有流塑性粘土造成缩孔堵塞孔道

1、先固壁，后填料；

2、采用强迫填料工艺（75KW振冲器）

2、填料“串孔”

1、布桩过密；

1、大量填料；

2、土质极软

2、对邻近塌陷的桩孔补入填料振冲密实

加密

1、振冲器电流过大

间断填料，上部形成下壳

1、加大水压、水量，慢慢冲开堵塞处；

2、每次填料要少；

2、密实电流难达到

1、土质软；

1、继续填料加密；

2、填料量不足

2、提拉振冲器加速填料

八、质量控制措施

8.1碎石质量的控制

采用3～8cm天然级配良好的碎石，且石料干净、无风化，含5～10cm粒径含量不大于60%,含泥量不得超过5%。

8.2采用碎石护壁

在较软的土层中施工时，采用“先护壁后制桩”的办法施工。

该法即成孔时，不要一下子达到深度，而是先达到软土层上部范围内，将振冲器提出孔口，加一批填料，然后下沉振冲器将这批填料挤入孔壁，这样就可以把这段软土层的孔壁加强，以防塌孔；然后再使振冲器下降到下一段软土层中，用同样的方法填料护壁。

如此反复，直到设计深度。

8.3水、电、料的控制

碎石桩的施工质量控制实质上就是对施工中所用的水、电、料的控制，只有有机地综合控制，才能达到理想的加固效果。

8.3.1水的控制

水的控制主要是控制水压和水量。

1、水量要充足，使孔内充满水，这样才可防止塌孔，使制桩工作得以顺利进行。

反之，水量也不宜过多，过多时，易把填料抽出带走。

控制水量的原则应使孔内充满水，但回水中无大量细小颗粒和填料。

一般情况下，水量可用200~400L/min。

2、水压则要视土质和强度而定，对于强度较低的软土，水压要小些，反之水压应大些。

一般在成孔过程中水压可用200~600Kpa。

3、成孔过程中，水量和水压是尽可能大，当接近设计加固深度时，要降低水压，以免破坏桩底以下的土。

较料振密过程中，水量和水压均宜小。

8.3.2电的控制

电的控制主要是控制加料振密过程中的密实电流。

1、密实电流应根据现场制桩试验确定，密实电流一般应超过空振电流的35~45A。

在较硬的土或砂性较大的地基中制桩时，不能把振冲器刚接触填料一瞬间的电流值作为密实电流值。

这是因为振冲器瞬时较快地进入石料产生的瞬时电流达高峰，绝不能以此电流来控制制桩的质量。

瞬时电流值有时高达100~120A，但只要把振冲器停住不下降，电流值立即变小，可见瞬时电流值并不能真正反映填料的密实程度，只有振冲器在固定深度上振动一定时间（砂土地基一般为5~10s；粘性土地基一般为10~20s，视不同土质而定），即称为留振时间，而电流稳定在某一数值，这一稳定电流才能反映填料的密实度。

要求稳定电流超过规定的密实电流值，该段桩体才算制作完毕。

2、采用密实电流作为质量控制标准的优点是：

能使软弱土层处多填料，强度高的土层相对要少填料；在垂直剖面上，碎石桩直径不等，随土层软硬不同而变，加固结果使地基在水平方向和垂直方向强度都变得均匀，这是振冲法优于其他地基加固方法的主要方面之一。

8.3.3填料的控制

1、填料要坚持“少吃多餐”，即勤加料。

每批填入的料不宜过多，控制填料在桩孔中的堆高在0.5m左右，约为0.15~0.5m3。

2、控制每根桩的投料总量，以保证桩体直径、桩长满足设计要求。

3、在制作最深处桩体时，为达到规定的密实电流所需的填料量远比制作其他部位桩体多，有时这段填料量可占整根桩填料的1/4或1/3，原因如下：

因为开始阶段加的料有相当一部份从孔口向孔底下落过程中被粘留在各深度的孔壁上，只有少量落到孔底；

另一原因是水压控制不当，压力水可能造成桩孔超深，从而使孔底填料数量剧增；

第三个原因是孔底遇到了事先不知的局部软弱土层，这也能导致桩底填料量超过正常填料量。

8.3.4综合指标的控制

所谓施工质量控制就是要谨慎地掌握好填料数量、密实电流和留振时间这三个施工质量控制指标，使每段桩体在这三个方面都达到规定值。

只有在一定的填料情况下，才能保证达到一定的密实电流，而这时也必须有一定的留振时间，才能把填料挤紧振密。

由此可见，施工质量三要素必须同时满足要求，但联系到施工的具体情况，一定要根据地质条件，抓住主导因素，只有这样才能制出高质量的桩体来。

8.4防止漏桩

局部漏桩会造成路基不均匀沉降。

为防止漏桩，场地平整后，由测量人员采用全站仪、经纬仪放出碎石桩施工边线、间隔、位置，并在碎石桩施工位置插50㎝高的竹签，标记碎石桩。

每施工一根碎石桩，在布桩图纸上标记一次，未施工的碎石位置上的竹签必须加以保护，防止压倒或拿走。

每班结束时进行一次核对检查，每一工号完工后进行一次总检查，发现漏打及时补桩。

以此来控制碎石桩数量，确保数量完全符合设计要求。

8.5防止偏桩

根据设计要求布置碎石桩的孔位，在施工时，桩管要求对准孔位，其纵向偏差不得超过桩管直径。

在施工过程中，要求测工不断观察桩架的垂直度，其偏差不得超过1.5%。

九、质量检验

1、检查振冲施工各项施工记录，如有遗漏或不符合规定要求的桩或振冲点，应补做或采取有效的补救措施。

2、振冲碎石桩施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间后方可进行质量检验。

对粉质粘土地基间隔时间可取21～28d，对粉土地基可取14～21d。

3、振冲碎石桩的施工质量检验可采用单桩载荷试验，检验数量为桩数的0.5%，且不少于3根。

对碎石桩体检验可用重型动力触探进行随机检验。

对桩间土的检验可在处理深度内用标准贯人、静力触探等进行检验。

4、振冲碎石桩处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。

5、复合地基载荷试验检验数量不应少于总桩数的0.5%，且每个单体工程不应少于3点。