陳維

（中鐵十一局集團(tuán)第六工程有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441000）

在進(jìn)行軟土地基處理方面，我們通常采用振動(dòng)沉管碎石樁施工工藝。主要考慮在成樁特點(diǎn)、樁身材料缺陷等方面，樁身構(gòu)成部分主要是散體材料，散體材料粘性強(qiáng)度幾乎為零，但是，在工程建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到要進(jìn)行鋪設(shè)或者開挖地埋管道，因?yàn)椴煌墓こ痰刭|(zhì)條件，其強(qiáng)度不盡相同，出現(xiàn)的問(wèn)題也層出不窮?？偠灾?，在開始施工前，需要在施工區(qū)做大量的準(zhǔn)備工作，對(duì)試樁范圍多次選擇比選，包括試樁的數(shù)量選擇，通過(guò)不斷的比選優(yōu)化方案，來(lái)獲取精確合理的施工條件參數(shù)。

1 振動(dòng)沉管擠密碎石樁施工流程

碎石樁施工大致可劃分為如下幾個(gè)階段：施工場(chǎng)地平整→樁位放線測(cè)量→沉樁碎石材料級(jí)配采用分析→沉管、碎石灌注→拔管、反插成樁→后期養(yǎng)護(hù)→實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。

2 振動(dòng)沉管碎石樁各階段質(zhì)量控制方法

2.1 施工場(chǎng)地平整

施工場(chǎng)地平整往往是施工的第一工序，通常會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)高對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，做到動(dòng)土量最少，施工時(shí)盡量少挖，能夠進(jìn)行填筑，決不進(jìn)行充填，務(wù)必保證清除完地表堅(jiān)硬物體，方能夠保障振沖器順利作業(yè)。

2.2 樁位放線測(cè)量

測(cè)量放線階段，需清理平整施工段地基表面后，測(cè)量地面整平后的標(biāo)高，做好排水系統(tǒng)，保證排水通道的暢通；根據(jù)圖紙要求的布樁原則進(jìn)行布樁，由于碎石樁特殊的擠密成樁原理需嚴(yán)格控制好樁間距，過(guò)疏或過(guò)密都會(huì)對(duì)后期沉管造成不良影響。

2.3 級(jí)配采樣

由于碎石樁自身的材料粘結(jié)性差，樁體主要依靠周邊土體約束及樁身材料的摩擦維持，對(duì)于自身所用碎石材料更需嚴(yán)格監(jiān)控。振動(dòng)沉管碎石樁所用碎石應(yīng)由未風(fēng)化的干凈礫石或扎制碎石而成，級(jí)配宜采用2～4cm 自然級(jí)配，要求碎石堅(jiān)硬，含泥量不大于5%，最大粒徑4cm，最小粒徑2cm。

2.4 沉管、碎石灌注階段

（1）沉管階段，施工順序必須從四周向中間進(jìn)行，或隔行沉管，相鄰兩根樁必須采用跳躍間打；每根樁的碎石灌注量應(yīng)不小于0.24m3/m。

（2）首先布置樁機(jī)達(dá)到指定位置，對(duì)樁尖進(jìn)行聚合，務(wù)必令管樁垂直向下，根據(jù)定位位置，做上標(biāo)記符號(hào)，務(wù)必讓樁尖與標(biāo)記符號(hào)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。其次巧用沉管本身重量及錘重，等著慢慢靜壓1.5m 左右后，才能開啟振動(dòng)錘進(jìn)行振動(dòng)下沉操作。通過(guò)調(diào)整樁機(jī)位置或者重新搭架，保證地面與沉管互相垂直，在垂直度小于等于1.5 的范圍內(nèi)去校正樁管。在滿足符合設(shè)計(jì)的前提下，精確校正投料口位置及調(diào)整樁管長(zhǎng)度。在樁位設(shè)置處，鋪設(shè)少量碎石。

（3）開始啟動(dòng)振動(dòng)錘，待樁管達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)深度時(shí)，每下沉0.5m，振動(dòng)錘開始振動(dòng)，每次留振時(shí)長(zhǎng)30s，留振完，小幅度提升樁管，然后把樁尖開啟。下一步驟時(shí)，停止振動(dòng)，停振完畢后，根據(jù)計(jì)算的灌入量，把碎石料立馬加入到樁管內(nèi)。施工人員時(shí)刻監(jiān)視涉及每一根樁的充盈情況，并且把情況記錄在施工日志上，根據(jù)大量的實(shí)踐證明，充盈系數(shù)在1.3 左右，為了保障樁的成果均勻，應(yīng)該根據(jù)地面抬升或下降的情況不斷完善充盈系數(shù)。

2.5 拔管、反插成樁

（1）當(dāng)進(jìn)行拔管操作時(shí)，需要達(dá)到一個(gè)前提條件，那就是務(wù)必要等到灌入管內(nèi)碎石的高度超過(guò)原有管道長(zhǎng)度的1/3 時(shí)，且在進(jìn)行拔管的過(guò)程中，需要有配備專門工作人員來(lái)監(jiān)視碎石的灌入量，堅(jiān)決防止有超灌的問(wèn)題發(fā)生。在進(jìn)行拔管前，要做到先振動(dòng)1min，才可以進(jìn)行拔管。還有要注意的是，后期一邊振動(dòng)同步拔管，保證同步進(jìn)行，導(dǎo)管每向上升0.5～1m，導(dǎo)管反插0.3m 然后在繼續(xù)留振15s 左右，這樣反復(fù)操作，直到導(dǎo)管全部拔出，經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，拔管平均速度為0.8m/min。

（2）根據(jù)單樁設(shè)計(jì)碎石用量確定第一次投料的成樁長(zhǎng)度，進(jìn)行數(shù)次反插直至樁管內(nèi)碎石全部拔出。

（3）提升樁管開啟第二投料口并停止振動(dòng)，進(jìn)行第二次投料直至灌滿。

（4）繼續(xù)邊拔管邊振動(dòng)，直至拔出地面。

（5）提升樁管高于地面，停止振動(dòng)進(jìn)行孔口投料（第三次投料）直至地表。

（6）啟動(dòng)反插，并及時(shí)進(jìn)行孔口補(bǔ)料至該樁設(shè)計(jì)碎石樁用量全部投完為止。孔口加壓至前機(jī)架抬起，完成一根樁施工。

（7）移動(dòng)樁架至另一孔位，重復(fù)以上操作。

2.6 成樁后養(yǎng)護(hù)

成樁后養(yǎng)護(hù)期內(nèi)應(yīng)禁止樁體一定深度內(nèi)的土體擾動(dòng)，如遇大降水天氣需采取適當(dāng)防護(hù)措施防止樁體被長(zhǎng)期浸泡。

3 振動(dòng)沉管碎石樁易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題分析及應(yīng)對(duì)措施

3.1 沉管深度不足引起的樁體長(zhǎng)度不足造成地基承載力不足

3.1.1 地基土影響

振動(dòng)沉管碎石樁較多被用于軟地基處理，但在場(chǎng)地平整階段可能由于地形凹凸不平需進(jìn)行部分回填，如回填土質(zhì)含有大量巖石將造成沉管過(guò)程中鉆頭難以鉆入，同理碎石樁雖較多被用于軟地基，單不排除地層中局部有大量巖石的可能，同樣會(huì)造成沉管困難、成樁長(zhǎng)度不足。

如遇沉管深度不足2m，我們可對(duì)此處復(fù)合地基進(jìn)行開挖換填土再進(jìn)行樁體施工，如沉管深度已超過(guò)4m，但不滿足設(shè)計(jì)圖紙要求時(shí)，可先完成此處地基的樁體施工，再通過(guò)地基承載力實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，如果不合格，依然需進(jìn)行開挖換填土處理。

3.1.2 樁體間距影響

碎石樁體主要通過(guò)沖孔擠密來(lái)加強(qiáng)地基承載力，如因放線錯(cuò)誤后樁體間距過(guò)密，可能造成樁間土擠密過(guò)強(qiáng)，沉管鉆頭難以鉆入的情況。

此類情況現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)較明顯，主要為單復(fù)合地基前期沉管速度較快，按照回字型或隔行跳打過(guò)程中，越往后期沉管鉆入越困難，1 個(gè)復(fù)合地基往往只有最后1～2 根碎石樁難以滿足沉管深度。為避免出現(xiàn)這種情況需在放線測(cè)量過(guò)程中嚴(yán)格控制樁體放線間距，禁疏禁密。

3.1.3 碎石樁機(jī)實(shí)際工作中電壓影響

碎石樁基機(jī)多采用電流振動(dòng)機(jī)械，在遇土質(zhì)較硬時(shí)，樁機(jī)自身電流表顯示數(shù)據(jù)會(huì)明顯加大，如果沉管鉆入困難，但樁機(jī)自身電壓電流表沒(méi)有明顯變化，且顯示數(shù)據(jù)低于額定工作電流時(shí)可考慮是電壓影響樁機(jī)功率此種情況。施工中可注意以下情況。

（1）振動(dòng)頭工作頻率：一般按24.5Hz 控制，穩(wěn)定電壓一般為380±20V。

（2）激振力：激振力一般采用280～550kN，激振力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)定。

（3）振動(dòng)器密實(shí)電流：振動(dòng)密實(shí)電流根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)定，嚴(yán)格在超過(guò)迷失電流的情況下作業(yè)。

3.2 樁身完整性差造成地基承載力不足

3.2.1 拔管過(guò)程中速度和反插操作的影響

此類現(xiàn)象為沉管碎石樁施工中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題最多的情況，施工中由于拔管人為控制速度過(guò)快，灌料速度慢于拔管速度極易造成樁體不實(shí)、樁密度較差。沉管反向回插可以彌補(bǔ)灌料速度與拔管速度的不均衡，并且二次或多次回插可以很好地加大級(jí)配料及樁間土的密實(shí)土，施工中可以通過(guò)以下方式來(lái)進(jìn)行此類質(zhì)量控制。

（1）控制留振時(shí)間：振動(dòng)器留振時(shí)間一般為10～20s，振動(dòng)器留振時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)定。

（2）拔管速度：拔管速度以0.6～0.8m/min，拔管速度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)定。

（3）加固密度的方式：加固碎石樁密度的方式，通常采取的反捅留振、一邊振動(dòng)、一邊拔管共同協(xié)作的方法。在地面以下的1～2m 區(qū)間內(nèi)，周邊側(cè)向給與的束縛太小，對(duì)于成樁來(lái)說(shuō)，是不利的，所以在這個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)，超載投碎石法應(yīng)用較為廣泛，需要進(jìn)一步采用振擠的施工方法，來(lái)提升粒料的密實(shí)度。除此之外，按照施工規(guī)范要求，大于0.2m3（每單位深度）灌碎石量才能滿足要求，當(dāng)檢查出單位深度灌碎石量小于0.2m3、碎石樁存在斷檔，碎石樁平面位置和垂直于復(fù)合地基強(qiáng)度不符合要求，以及有斷樁、縮頸、沉樁等質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，應(yīng)視出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題情況采取相應(yīng)的措施處理，直至符合規(guī)范。

（4）沉管碎石樁在其樁長(zhǎng)的一半處，對(duì)地基的振動(dòng)、擠密效果最好，而在樁體頂部向下1m 左右的土層，加固效果較差，應(yīng)采用振動(dòng)或碾壓或挖除換填。

（5）施工中應(yīng)及時(shí)挖除樁管帶出的泥土，使孔口泥土不會(huì)掉入孔中，以免影響成樁質(zhì)量。

（6）施工中如發(fā)現(xiàn)地下有空洞、暗溝或墓穴等隱性缺陷，則該處碎石樁應(yīng)相應(yīng)加密。

（7）施工時(shí)，要嚴(yán)格控制拔管及反插速度，不得超過(guò)0.8m/min，以防止縮徑、斷樁。

（8）打樁時(shí)，要隔樁、隔行跳打，以防止土體隆起變形，出現(xiàn)樁體錯(cuò)位及穿孔、斜孔現(xiàn)象。

（9）基礎(chǔ)外側(cè)最好打2～3 排保護(hù)樁。

（10）施工中應(yīng)詳細(xì)記錄沉樁深度、制樁時(shí)間、每次碎石灌入量、反插次數(shù)，以備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)查找資料。

3.2.2 樁體間距過(guò)稀、地基擾動(dòng)

樁體間距過(guò)稀同理樁體間距過(guò)密，會(huì)造成樁間土擠密度不足，形成復(fù)合地基局部承載力不足，如條件允許可通過(guò)后期補(bǔ)樁進(jìn)行彌補(bǔ)。

目前碎石樁機(jī)的移動(dòng)方式多采用履帶式或滑輪式，移動(dòng)過(guò)程中或多或少會(huì)對(duì)剛完成的碎石樁樁間土產(chǎn)生擾動(dòng)，為更好地加大地基承載力，可以通過(guò)在基礎(chǔ)外側(cè)多打2～3 排的保護(hù)樁以減小地基擾動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

碎石樁施工方法最早被使用于20 世紀(jì)60 年代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的施工工藝涌現(xiàn)出來(lái)，主要為袋裝碎石樁法、振動(dòng)氣沖法、強(qiáng)夯置換法及沉管法等。雖然該種工藝存在自身材料粘結(jié)性較差等缺陷性，但其對(duì)軟地基處理的優(yōu)異性及造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，目前依然在我國(guó)南方及沿海城市被廣泛使用，該種工藝也在不斷被人們完善。