振冲碎石桩的应用及质量控制

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　　摘要：振冲碎石桩是利用振冲器水冲成孔，填以碎石骨料，借振冲器的水平及垂直振动作用将填料振密，形成碎石桩体与原地基构成复合地基以提高地基承载力，消除土壤液化。
　　关键词：振冲碎石桩, 应用, 质量控制
　　Abstract: The vibro-replacement stone column is using vibrator water rushed into the hole, fill with gravel aggregate, borrow vibrator horizontal and vertical vibration effect will be packing dense vibration, form the gravel pile body and the original foundation form to improve the bearing capacity of compound foundation, eliminating soil liquefaction.
　　Keywords: vibro-replacement stone column, application, quality control
　　
　　中图分类号：TV52文献标识码： A 文章编号：
　　1前言
　　振冲碎石桩是利用振冲器水冲成孔，填以碎石骨料，借振冲器的水平及垂直振动作用将填料振密，形成碎石桩体与原地基构成复合地基以提高地基承载力，消除土壤液化。自1977年引进我国以来，因其设备简单，施工方便，经济快捷等优点，在我国得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。
　　2工程概况
　　2.1工程概述
　　福禄镇位于沙湾水电站库区大渡河右岸，因沙湾水电站水库蓄水至高程432m(场地地坪标高431～433.5m)，大多位于沙湾水电站水库正常蓄水位以下，属淹没范围，加之整个福禄镇原有建筑物基础埋深度一般0.5～1.5m，多位于场地上部粉土层中。电站蓄水后，均存在不同程度的安全隐患。因此需全部撤除复建。
　　复建安置工程地处福禄镇下游端，场地东西宽约120m，南北长185m。根据场地工程地质条件、建筑物特性，本次对场地内分布的粉土和粉砂采用振冲法进行地基处理，消除其液化隐患，提高地基土的强度，改善其工程性能，为下步填筑修建提供良好的地基下卧层。地基处理深度应超过粉土和粉砂层，进入稳定卵石层约为0.50m。
　　2.2工程地质条件
　　场地表层主要为力学性能差的耕植土、粉土、粉砂，下卧卵石层平均埋藏深度约为4.40m。其中，粉土、粉砂属可液化土层，液化等级为轻微～严重，需对场地内分布的粉土和粉砂进行抗液化工程处理后才能进行上部建筑物修建。
　　3振冲桩试验
　　⑴ 试验目的及内容
　　为了更好地确定振冲施工工艺和技术参数，摸清处理效果、制桩的难易程度以及可能出现的问题，正式施工之前，将进行必要的现场振冲试验。
　　根据初步确定的造孔水压、水量、成孔速度、填料级配及填料方法以及达到密实度时的密实电流值、留振时间等施工控制参数进行制桩试验。并对加密处理前后的土体、桩体进行试验。
　　⑵ 试验区布置
　　振冲试验将选定在具有代表性的地段进行，根据现场情况，划分出二个试验区，一区主要是针对丙类建筑物、中等液化区，需部分消除地震液化地段，设计桩距2.0m；另一区主要是针对乙类建筑物中等液化区和丙类建筑物严重液化区，需全部消除地震液化地段，设计桩距1.5m。每区选择10根桩进行现场施工试验，桩位按等边三角形布置。
　　⑶ 施工参数及试验成果
　　依据以往的相似地层的施工经验及设计所给参数，现场试验初步确定的振冲试验主要参数如表1所示。
　　表1振冲试验施工技术参数
　　
　　
　　
　　
　　振冲桩施工过程中，必须控制好密实电流、填料量、留振时间三方面的规定。
　　在试桩施工完成后，对试区桩体和桩间土进行标准贯入试验、动力触探试验，综合评价加固效果。
　　4振冲桩施工
　　4.1就位
　　吊车就位时应平整稳固，确保施工中不发生倾斜、位移。然后起吊振冲器对准桩位，开启供水泵，待振冲器下端喷水口出水后，启动振冲器。施工前，应对振冲施工机具进行试运行，检查水压、电压和振冲器空载电流是否正常。
　　4.2 造孔
　　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，启动清水泵供水，待振冲器下端射水口出水的水压、水量达到工艺要求时，启动振冲器，拉紧防扭绳索。待振冲器内的偏心块达到额定转速时，下放振冲器使其贯入土中进行造孔。
　　造孔过程中振冲器应始终保持悬垂状态，以保证垂直成孔。当电流值超过电机额定电流时，应减速或者暂停振冲器下沉或上提振冲器，待电流值下降后再继续向下造孔。若孔口不返水，应加大供水量。并记录造孔时的电流值、造孔速度及返水情况。造孔到达设计深度即可停止，并将振冲器上提30～50cm。
　　造孔水压用0.4～0.8MPa；振冲器贯入速率不超过2m/min，振冲器下沉过程中的电流值不超过电机的额定值。造孔过程中将随时清理孔口泥渣。振冲器每贯入土中1～2m孔段，记录一次造孔电流、水压和时间，直至贯入到施工图规定的完孔深度。当造孔完毕后，将振冲器上下反复提拨2～3次，以保证造孔的孔径。
　　4.3清孔
　　造孔结束后，当返出泥浆过稠或存在桩孔缩颈现象时宜进行清孔，一般清孔1～2遍，直至孔口返出泥浆变稀为止。
　　4.4填料
　　造孔及清孔后即用装载机向孔内填料。每一振冲点所需的填料量应根据地基土要求达到的密实程度和振冲点间距，通过现场试验确定。为了能顺利地填入振密，填料不宜过猛，每批不宜加填太多，应采取“少吃多餐”的原则。
　　填料方式主要有连续填料、间断填料、强迫填料三种方法。正常施工时，以连续填料为主，遇孔道堵塞等异常情况，则采用间断填料。
　　4.5 振密
　　依靠振冲器的水平振动力将填入孔中的石料不断挤向侧壁土层中同时使填料挤密，直到满足设计要求。桩体加密质量采用加密电流、留振时间、加密段长度作为控制标准。当填料量与设计规定要求数量有较大差距时，可调整上述施工技术参数，确保施工质量。加密电流值应随振冲器的空振电流值作适当调整。施工中将按以下要求控制。
　　a 用振冲施工监控仪控制系统控制加密电流和留振时间，初步采用留振时间10~20秒，加密电流80~95A；
　　b 加密自孔底开始，逐段向上。振冲器每次上提长度要严格按施工技术要求控制，逐段做好振密搭接，以防漏振；
　　⑹振冲施工监控仪控制系统
　　加密施工过程中的加密电流、留振时间均由振冲施工监控仪控制系统进行控制。施工前将各标准值输入振冲施工监控仪，当施工参数达到设计要求后，振冲施工监控仪将以响铃的方式给予警示。
　　4.6 结束
　　制桩振密加固至孔口设计标高时，先停止振冲器运转，再停止供水泵。
　　5质量控制
　　5.1 造孔质量措施
　　（1） 孔位中心偏差控制
　　振冲器喷水中心与孔径中心偏差不得大于5.0 cm；振动造孔后，成孔中心偏差不得大于10cm；造孔完成后的桩顶中心与定位中心偏差不得大于桩孔直径的0.2倍。
　　（2）孔斜控制
　　振冲器造孔，吊车卷扬下放速度以1～2m/min为宜，并应确保振冲器在自重悬垂状态在土层中下沉，避免造成孔斜。
　　（3） 孔径控制
　　造孔时，振冲器应下沉、上提反复2～3遍扩孔。
　　（4） 孔深控制
　　为保证达到设计深度，可用电焊在振冲器的导管上每隔1.0m做一个标记，造孔达到设计深度时，导管上部应超出地面1m以上。
　　5.2 清孔质量控制
　　造孔后进行清孔，直至孔内泥浆变稀，清孔时应将孔口附近的泥块、杂物清除，以免掉入孔内造成堵孔，清孔后将水压和水量减少到维持孔口有一定量回水，以防止地基土中的细颗粒被大量带走。
　　5. 3填料质量控制
　　填料以连续下料为主，间隔下料为辅，加料不宜过猛，原则上要“少吃多餐”，填料后必须保证振冲器能贯入到原提起前深度，以防漏振。
　　5. 4填料制桩的质量控制
　　制桩水压、密实电流应符合规范要求，达到密实电流后应留振10～20s，然后将振冲器上提30～50cm，密实电流、留振时间达到规定值。
　　5. 5保证桩头密实程度的技术措施
　　为保证上部桩体的密实度，我方首先采取 “堆打法”进行处理，若采取“堆打法”施工后桩头仍达不到要求的密实度，可在制桩后采用16t以上的振动碾压实，能保证桩头及桩间土的密实度。
　　6结语
　　 本工程地基处理检测结果表明，选择振冲碎石桩处理软弱及液化地基效果显著，并且该工艺施工速度快，质量容易控制，技术可靠，造价低。软弱地基经振冲处理后可加快固结，减少沉降，提高强度指标、抗滑稳定和抗震能力。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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