振动沉管挤密碎石桩在公路工程中应用分析

摘要： 在公路工程施工中由于路基承载力不能提供设计承载力情况下需要对路基进行加固处理，本文针对振动沉管挤密碎石桩加固路基进行了分析，振动沉管挤密碎石桩不仅可以提高地基承载力，同时会增加路基整体稳定性。本文以沈阳市某公路工程为背景对振动沉管挤密碎石桩加固路基进行了分析，为施工人员提供借鉴。

Abstract： The foundation should be reinforced when its bearing capacity cannot provide design bearing capacity in highway engineering construction. This paper analyzes the foundation reinforcement of immersed tube compacted gravel pile， which not only can improve the bearing capacity of the foundation， but also will increase the overall stability of the foundation. And based on the background of a highway engineering in Shenyang， it analyzes the foundation reinforcement of immersed tube compacted gravel pile， which provides references for construction personnel.

关键词： 振动沉管碎石桩;提管速度;留振时间

Key words： vibration immersed tube compacted gravel pile;lifting speed of the tube;vibration time

0 引言

振动沉管挤密碎石桩（碎石挤密桩），在加固砂土、粉土地基时具有良好的性能，不仅可以增加地基承载力，减少沉降量，同时还会防止发生液化，沈阳市某公路路基土质为沙土和粉土，设计中存在高填方和深路堑，路基施工严重破坏了土体稳定状态，为此需要对路线进行加固，根据当地自然情况最终决定采用振动沉管挤密碎石桩进行加固处理，通过成桩过程中对周围砂土、粉土进行挤密、振实，碎石逐步压入桩周土层后获得加固效果，保证砂土和粉土达到一定密实度;同时碎石挤密桩具有良好排水性能，有利于土层中超孔隙水压力消散，同时增强土体抗液化能力，在车辆荷载作用下共同承担上部荷载作用。

1 振动沉管挤密碎石桩施工技术

桥背回填设计为采用水泥土和砂性土混合填筑。桥背碎石桩采用直径400mm管桩，梅花型布置桥背侧，桩与桩中心间距为1.2m桩长范围在5.6-8.4m之间。

1.1施工准备

施工前做好三通一平前期工作，主要在平整施工场地能够保证施工机械进场及工作稳定状态，对于局部出现低洼地区可以采用碎石进行分层填筑分层碾压，保证施工场地密实状态。

施工机械进场，对施工机械性能进行检查确保施工机械能够连续工作，对特殊施工机械要进行第三方检测后才允许使用，本施工现场采用ZB60型液压履式振动沉管打桩机一台、东风151型自卸汽车两台、ZL-50型装载机一台;材料准备，施工主要材料为碎石，碎石主要满足级配要求和含泥量要求，设计要求碎石粒径20-50mm，含泥量控制在10%以下，经过对上述两个指标进行检测合格后报监理工程师，在监理工程师同意后施工;人员准备，在施工现场要保证施工技术人员和施工人员的数量及各个岗位人员职责，最基本保证试验员、测量员、质检员、技术员及班组长。

测量放线，实地标出打桩范围与桩位并用石灰进行标注，开始准备碎石桩施工。

1.2 施工工艺

沉管碎石桩施工顺序为整平原地面―振动沉管打桩机就位对中―启动机器开始振动沉管至设计深度―成孔―提升沉管同时进行振动、加碎石―反插留振―成形沉管碎石桩―打桩机移动至下一个点位准备施工。桩机就位，在打桩机走行钢轨上标出桩位标记，开始移动打桩机，同时调整打桩机位置保证桩机对准打桩线;启动卷扬机，按照打桩机下横梁上标出桩位标记左右移动导向架，使桩管中心与打桩点在竖向重合，同时将卷扬机启动开关关闭;采用人工将打桩机下端活瓣式桩尖对准地面上标定桩位;启动桩锤电机开关开始进行锤击振动，开始下沉时速度缓慢，待桩管进入土层1m后可以加大施工速度使桩管沿桩位下沉至设计深度为止;加入碎石，根据桩深和试桩时确定充盈系数制作进料漏斗，将碎石灌入桩内，由于料斗具有一定的尺寸不能满足一根桩所需的碎石，在进行第二次灌入碎石时待桩管提升下料振动挤密一段时间后补充装入;沉入过程中振动挤密：第一次把桩管提升80-100cm，提升时碎石重力作用下桩尖下端活瓣会自动打开，桩管内碎石通过桩尖下端活瓣流入孔内，同时振动挤压15-20s保证碎石处于密实状态;按上述方法重复升降压拔桩管使碎石将地基挤密;待桩管提至地面后对该桩进行保护后进行下一根桩施工。

1.3 施工要点

施工前进行成桩试验，一般为7-9根;施工时严格按照施工图纸提供的设计要求进行，包括桩长、桩径、桩间距、碎石灌入量;试桩时提供参数进行主要参数包括桩管提升高度和速度、振密挤压次数和留振时间、电机工作电流等;为了保证桩施工中不引起地面突起及桩与桩之间不存在相互干扰，施工顺序通常由中线向四周开设，并且采用隔桩施打的方案确保地面不突起，桩之间受力不受干扰，成孔中心与设计桩位偏差小于50mm，桩径偏差控制在±20mm内，桩长偏差小于100mm;边振动边下沉的施工方法，每下沉0.5m应该留振30s后在进行拔管;碎石灌入总量不应小于设计值95%，提升和反插速度要保持均匀，反插深度由深到浅，每根桩下反插次数要大于12次;振动成桩至地面时向下复振1m确保地表不产生碎石凹桩。

2 质量检测

2.1 石料质量控制

碎石应该采用质地坚硬、具有一定弱风化岩石破碎而成、水稳定性好、良好级配石料，碎石含泥量应控制在10%以内，最大碎石粒径控制在150mm以内，每1000m3石料做一次抽样检测。

2.2 成孔时质量控制

桩管沿导向架并始终保持同导杆平行，桩管发生偏斜须及时扶正，垂直高度偏差不大于1.5%，成孔中心与设计桩位偏差不大于50mm，桩径偏差不大于-20mm，桩长偏差不大于100mm。

2.3 成桩时质量控制

桩底留振时间应该控制在20s以上，制桩加密段长度要小于50cm，提管速度控制在1.0-1.5m/min以内，反插次数每延米大于一次，反插留振从桩底开始自下而上逐段进行，中间不得漏振，填料在加入时分批加入，不一次加料过量，严格防止断桩和缩颈桩的发生。

3 沉管碎石桩检测

贯入量合格标准为贯入量10cm大于7次，设计要求单桩桩体合格率达到80%，该工程质量等级为桩体合格率达到85%为合格，达到95%为优良。（表1）

4 经济效益分析

因振动冲孔碎石桩是冲孔后直接向孔内灌入碎石;振动沉管法为向沉管中投碎石，减少冲孔器提升距离，提高施工效率，工序合理。因振劝沉管挤密法在沉管中完成碎石灌入有效防止塌孔及断桩发生，施工过程简便，施工质量容易控制，节约材料，减少劳动力，约降低成本25%，具有良好的经济和社会效益。

5 结语

振动沉管挤密碎石桩作为处理砂土、粉土地基施工技术，在道路路基施工过程中起到了良好效果，本文以沈阳市某公路为背景，从施工准备工作、施工过程、施工质量检测、效益分析等全方面进行分析，工程实践证明振动沉管挤密碎石桩处理砂土、粉土具有良好效果，特别是桥台后填土沉降，减小台后跳车等通病的发生。

参考文献：

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[2]高俊峰.振动沉管挤密碎石桩施工技术[J].铁道标准设计，2004（09）：31-33.

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