施工工艺(九)振冲碎石桩施工工艺

豆豆923 2024/6/19 11:13:07 浏览量:623

  振冲碎石桩施工工艺是一种利用振动水冲法在地基中制成由石料组成的桩体的技术,旨在提高地基承载力。振冲碎石桩施工工艺的特点可以归纳为以下几点:


  1.施工速度快:振冲碎石桩施工工法能够快速形成稳定的桩体,节省了大量的人力和时间,其施工速度快,可大大缩短工程进度。


  2.适应性广:振冲碎石桩施工工法适用于各种土层、地质条件,包括软土、黏土、砂石层等,具有广泛的适用性。


  3.支护效果好:振冲碎石桩施工工法形成的支护墙体坚固耐用,能够有效地抵抗土体压力和水压力,确保基坑的稳定和安全。碎石桩的应用还具有较好的透水性,能够对地基固结进行加快,从而有效地提升地基承载力。


  4.施工噪音小:相比其他基坑支护方法的施工噪音较小,可以减少对周边环境和居民的干扰,提高施工环境的舒适度。


  5.材料要求低,费用低廉:填料可用坚硬、不受侵蚀影响的碎石、卵石、角砾、矿砲以及砾砂、粗砂、中砂等,可因地制宜,就地取材,使用碎石、砂子、卵石、矿渣等填料,节省成本。


  一、适用范围


  地基表层为厚层软塑状的粘性土、素填土、杂填土等,采用重型碾压、换填等处理措施不能满足工程需要的地段。


  二、作业准备


  1.场地准备


  清除施工范围内地表的浮土,清理并平整场地。施工现场要做到三通一平即水通、电通、料通和场地平整。满足机械设备进场要求。通电,调试机械设备。


  2.材料准备


  桩体材料可为碎石、卵石等硬质材料,含泥量不得大于5%,最大粒径不宜大于50mm。碎石桩所用的碎石进场应按批进行检验,碎石粒径为20~50 mm,含泥量≤5%碎石。材料应提前准备到位。


  3.人员配备


  每台碎石桩机配备人员:现场指挥1名、机长1名,小型装载机司机1名,上料工人2名,施工记录员1名。


  4.机械设备


  碎石桩机(振动法或捶击法),小型装载机(0.2m3)。桩尖采用能有效挤压孔内石料的活瓣式结构。


  主要检测设备:圆锥动力触探仪(N63.5),静荷载试验设备,密度、含水量试验等试验仪器。


  5.工艺性试验


  大面积施工开始前,应选择代表性段落作试桩试验(不小于2根),以确定工艺参数。碎石桩施工开始后应及时进行复合地基承载力试验,以验证设计采用的各项参数。试验项目包括成桩时间、深度、压入碎石量、提升高度和速度、挤压次数和时间、电机的工作电流等。


  振动法施工应严格控制拔管高度、拔管速度、压管次数和时间、填碎石量、电机的工作电流等。捶击法施工应严格控制拔管高度、分段填碎石量、贯入度等,以保证桩体的连续、均匀、密实。


  三、技术要求


  1.碎石桩桩径一般为0.5m,桩基中心间距根据计算确定,一般为1.0-1.2m,桩位布置方式为梅花形布置。处理范围为路堤坡脚线外3m。


  2.成桩施工可采用振动或捶击法,振动成桩法宜采用重复拔管法,捶击成桩法宜采用双管法。


  3.碎石桩桩长可根据工程要求和工程地质条件确定,一般为5-15m。当软塑土层厚度不大时碎石桩桩长应穿透软塑土层;当软塑土层厚度较大时碎石桩桩长应通过计算确定。


  4.桩体材料可为碎石、卵石等硬质材料,含泥量不得大于5%,最大粒径不宜大于50mm。单桩承载力及复合地基承载力依据地质条件以各工点设计计算而定。


  5.孔内填料量应通过现场试桩试验确定,施工中地面有下沉或隆起现象时,填料数应根据现场具体情况予以增减。


  6.桩施工完后,桩顶设0.5m厚砂石垫层。


  四、施工工艺流程及操作要点


  1.碎石桩施工工艺流程见下图:


  2.桩的定位


  测量并定出主要桩孔位置以便准确施工。首先测定场地标高,并放出控制边桩,每排桩用钢尺或测绳排量,不能分段测量,每打一排桩要醒目标注桩位。


  最后按桩位设计图在现场用小木桩或撒石灰标出桩位,机械就位时桩位偏差不得大于0.3d(15cm)。


  3.填料方式


  桩孔内的碎石灌入量由现场通过试验确定,估算时可按设计桩孔乘以充盈系数β确定,β可取1.2-1.4。如施工中地面有下沉或隆起现象,则填料数量根据现场具体情况予以增减。


  在地基内成孔后,接着要往孔内加填料。对较软的土层,宜采用“先护壁,后制桩”的办法施工。即成孔时,不要一下达到设计深度,而是先达到软层上部1-2m范围内,将振冲器提出孔口加一批填料,下降振冲器使这批填料挤入孔壁,把这段孔壁加强以防塌孔。然后使振冲器下降至下一段软土中,用同样方法加料护壁。如此重复进行,直达设计深度。孔壁护好后,就可按常规步骤制桩。


  4.桩的施工顺序


  桩的施工顺序为从中间向外围或隔排施工,在临近既有建筑物时,要背离建筑物方向进行施工。


  5.制桩操作要点


  (1)用振动成桩机将桩管边振动边沉入土层,每下沉0.5m留振30s,沉入速度控制在2-3m/min,直至设计深度,稍上提桩管,桩管下端的活瓣桩尖打开,桩管及桩尖外壁的真空破坏,这样可减少起拔摩阻力。


  注意在下沉过程中的电流值不得超过电机的额定值。万一超过,必须减速下沉、或者暂停下沉、或者向上提升一段距离,借助高压水松土层后再继续下沉。


  在施工过程中要经常检查桩位、桩径、桩深、桩孔垂直度、缩颈、塌孔等问题。


  (2)成孔后,停止振动,立即往管内装入碎石,直至灌满为止。起振拔管,为了使桩管内碎石密实,在拔管前先留振1分钟,边振动边匀速拔管,拔管速度1-1.2m/min,为使挤出拔管下端的碎石更加密实,每提升1m留振1分钟。


  根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度(约为桩管长度的一半),进行多次反插直至桩管内碎石全部挤出。


  (3)再次投料,直至灌满,启动拔管,并进行多次反插,至管内碎石全部挤出,反插深度小于桩管长度,提升1m反插0.5m。


  (4)提升桩管高于地面停止振动,进行孔口投料至地表,启动反插并及时进行孔口补料至该桩碎石料全部投完为止;在孔口加压,保证孔口石料的密实。


  (5)记录


  每根桩在施工过程中要及时填写施工记录。填写内容有:桩号、制桩深度、填料量、时间、压管次数和时间等。


  6. 施工注意事项


  (1)加料时应停机加料,并注意提升速度,防止因提升过高而出现断桩或缩颈现象,应每提升约桩长的一半时投料1次。


  (2)提升和反插速度必须均匀,反插由浅到深,每根桩反插次数视情况而定。


  (3)施工过程中及时挖除桩管带出的泥土,孔口泥土不得掉入孔内。


  (4)施工过程中要记录沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入量、反插次数等。


  (5)在施工过程中要经常检查桩位、桩径、桩深、桩孔垂直度、缩颈、塌孔等问题。


  五、质量检验


  检查施工记录,包括碎石填量、沉管振动时间、振升速度和高度、挤密时间、桩位偏差等。施工前后对桩间土作标准贯入试验,比较各土层强度增长情况,以判断各土层的承载力。对桩身密实度检验采用重型动力触探法。


  1.主控项目


  (1)碎石桩所用的碎石进场应按批进行检验,碎石粒径为20~50 mm,含泥量≤5% 。


  检验数量:同一产地、品种、规格且连续进场的碎石,每3 000 m3为一批,不足3 000 m3亦按一批计。施工单位每批检验一组。监理单位按施工单位检验数量的20%见证检验或10%平行检验,且不少于1组。


  检验方法:检查产品质量证明文件及抽样试验。


  (2)碎石桩的布置形式应符合设计要求。


  检验数量:施工单位、监理单位全部检查。检验方法:观察、尺量。


  (3)碎石桩的布置数量应符合设计要求。


  检验数量:施工单位、监理单位全部检查。检验方法:计数。


  (4)碎石桩的桩身长度应符合设计要求。


  检验数量:施工单位检查总根数的5%,且不少于5根。监理单位按施工单位检查数量的20%见证检验,且不少于2根。


  检验方法:测量沉桩钢管深度刻线。


  (5)碎石桩的桩身密度应符合设计要求。


  检验数量:施工单位检查2%,且不少于2根。监理单位按施工单位检查数量的20%见证检验,且不少于1根。


  检验方法:桩身密度采用圆锥动力触探方法检测(N63.5),自桩顶以下2.0 m开始记数。


  (6)碎石桩复合地基承载力应符合设计要求。


  检验数量:总桩数的2‰,监理单位见证检验。检验方法:平板载荷试验。


  2.一般项目


  碎石桩间距、桩径、垂直度允许偏差及检验方法应符合表1的规定。


  表1 一般项目控制表


  六、常见问题及对策


  根据工艺要求及施工经验,施工中应切实注意振密挤实效果,防止发生“断桩”、“瓶颈桩”等质量事故。施工中常见问题及预防、处理方法如表2:


  表2 常见问题及措施表


  七、施工中安全、环保等注意事项


  1.施工机具应由专人负责使用和维护,操作人员需持证上岗,操作者须经培训后,执有效的合格证书可操作。主要作业人员已经过安全培训,并接受了施工技术交底。


  2.加强对施工人员的安全教育和培训,使施工人员牢固树立“全员管理,安全第一”的基本思想。


  3.机具在移动和使用过程中除现场指挥人员外,任何人不得指挥。


  4.劳动分工尽可能稳定,不在作业前临时调换工种,以避免由于技术不熟练而发生意外事故。


  5.机具操作区严禁非作业人员进入,非施工人员不得在机具使用的条件下靠近站立。


  6.参加施工人员必须戴安全帽。


  7.工地用电必须装有配电箱,并有专职电工接线,严禁私拉乱扯,避免造成事故。


  8.现场注意环境保护,不得乱扔垃圾等。


  综上所述,振冲碎石桩施工工艺具有施工速度快、适应性广、支护效果好、施工噪音小、材料要求低、费用低廉、技术可靠、操作简便和加固期短等特点,是一种高效、经济、实用的地基处理方法。但同时,其施工时污水和污泥排放量大,不利于绿色施工的理念。由于桩间土的侧限阻力低,桩体难以获得必要的密实度,桩间土的挤密效果较差,对厚软地基土加固效果欠佳。所以我们要因地制宜,合理选用适合自身项目的施工方案。

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