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干冲碎石桩法地基处理

分类:
技术交流
发布时间:
2018/07/11
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【摘要】:
一、干冲碎石法加固机理及特点1、加固机理首先使用取土机械取土成孔,填入不同级配的砂卵石,利用夯锤自由落下的巨大冲击能和所产生的冲击波反复夯击砂卵石,并使部分砂卵石挤入土层中,由于重锤冲打挤密,不但在桩位处形成大直径高密度的砂卵石桩体,而且部分砂卵石挤入置换土层,提高了桩间土的承载力;同时砂卵石

  一、干冲碎石法加固机理及特点

  1、加固机理

  首先使用取土机械取土成孔,填入不同级配的砂卵石,利用夯锤自由落下的巨大冲击能和所产生的冲击波反复夯击砂卵石,并使部分砂卵石挤入土层中,由于重锤冲打挤密,不但在桩位处形成大直径高密度的砂卵石桩体,而且部分砂卵石挤入置换土层,提高了桩间土的承载力;同时砂卵石桩体作为复合地基中孔隙水的消散通道,消除砂土液化;在巨大夯击能作用下,土体中产生冲击波和动应力,致使土体出现裂隙,形成排水通道,加速土体的排水固结;而且由桩体及桩间土形成的复合地基还起垫层作用,将荷载扩散,使应力分布趋于均匀,显著提高地基均匀性和稳定性,减少沉降量,提高承载力。

  2、干冲碎石桩特点

  须取土、成孔及填料;挤密、置换、排水、垫层和加筋作用;处理后的复合地基承载力显著提高,且其地基均匀性大大改善;不受场地限制,噪音小,无排污,对环境影响小;工期短,成本低。

  二、碎石桩的施工工艺

  1、桩径

  根据当地的地基土质情况和成桩设备,碎石桩的桩径取800mm。

  2、桩体材料

  通常桩体材料选择碎石、卵石、角砾、圆砾等硬质材料,材料的含泥量应该小于5%,其最大粒径不应超过50mm;碎石桩桩孔内的填料必须通过现场试验来确定。

  3、开孔

  本次采用了底部振冲法,利用桩管和振冲器的自重辅以振冲沉管开孔至设计高,再反提桩管,碎石材料自料管顶部加入,由管底出料成桩。开孔时,除了注意桩位和垂直度,还需要确保出料口通畅。拉高桩管冲孔会产生堵管,特别是软土夹层及其下卧层土质较硬,更容易产生难以清除的管塞,造成出料困难,严重影响施工效率。采用跟料成孔,匀速沉管,桩管在软土内和硬质土层的贯入速率明显不同,要注意间歇性小幅度反拉,能有效防止嵌管和管塞;沉管成孔时,水冲一定程度上可以缓解塞管,但会造成泥浆反涌,恶化施工环境,泥浆也容易渗入桩体,影响碎石桩的质量,因此未进行料管内通水冲孔。

  4、桩径控制

  使用的碎石桩料管外径约50cm,底端在耦合振冲装置后可达80cm(等代直径),理论上,沉管时可以达到80cm的桩孔,但在这种超软土内,特别是土体剧烈扰动以后,反提桩管时,侧边淤泥会挤入桩孔,实际出料量低于理论计算的方量,因此要形成1.2m直径碎石桩,还需以留振和反插措施扩充碎石来实现,成桩直径是按单位深度的碎石填充量来反算的。碎石桩径的均匀连续性是质控要点。淤泥呈流塑状态,侧限很小,易受扰动难以挤密,碎石桩质量不好保证,这也是多年来以碎石桩处理这种软土地基尚无成熟工艺,需要慎重把握的原因。目前,还没有一种有效的仪器实时监测成桩的连续性,桩体外观特征难以直接观察,如何避免碎石桩缩颈、断桩,或者扭曲膨胀等现象,还得依靠地面记录即时把控和桩台施工员的熟练操作来掌握。初步经验是:成桩时匀速上提桩管管内碎石能连续出料,就不易断桩;严格按照单位桩长的碎石量保持留振,控制上提幅度和反插深度/次数,就不易形成缩颈或者膨胀;提拉反插桩管尽量维持原位和竖直,并且适当控制幅度在1m高的范围内,减少对下部已成桩体的偏心冲压,就不易造成桩体的扭曲和倾斜。土质好侧限大时,出料很慢或者驻料,留振不能满足桩径,就要铺以反插。而在软土内,尤其是浅层淤泥内,出料很快,留振时间一定要把握好,否则就会出现膨胀。

  5、碎石桩密实度

  碎石桩密实度和周围土性相关,土质较好,按设定的振密电流保持留振,可以使碎石桩密实,但对于淤泥这种超软土,控制稳定的振密电流操作难度较大,长时间留振后,碎石桩整体密实度提高幅度有限,却使碎石不断挤入周边淤泥,造成膨胀,容易导致碎石夹杂淤泥,还会将周围已成碎石桩挤压变形。淤泥地基碎石桩施工不是以预定密实电流为主控指标,而是按照单位桩长碎石量为主控制质量,还要保证桩体均匀连续,尽量不混杂淤泥。成桩时,振密电流有规律变化,留振期间振密电流值明显增长,稳定趋势快,就说明填充的碎石没有和淤泥严重混杂。施工员应密切观察料管出料状态,即时结合电脑记录,控制留振时间,发现电流值变化失常迅速处理。观察试验区出露桩头发现,由于淤泥极为软弱,桩体1.2m直径范围内的碎石密实度差异较大,越是桩体外围,密实度越低,泥石夹杂越严重。提高碎石桩的整体密实度,除了注意小幅度反插和小间距留振,碎石材料粒径要按要求的2.0-7.5cm级配混合,并适当提高充盈率为1.05。

  三、施工控制要点

  1、清沟排污

  在打桩的过程中,施工现场应该安排人力进行及时清沟作业,以保证排污系统的通畅,避免因排污系统阻塞而导致泥浆漫溢现象。沉淀完的泥浆应该及时运送出去,并做好场地的清洁工作。

  2、做好记录工作

  施工过程中,通过振冲机上配备的自动监控仪器,来对每段桩体的成孔电流、密实电流、填料情况以及留振时间等进行现场施工的全程监控和记录。每项参数都是质量检定的重要依据,施工过程中要严格填写各项施工记录表。

  3、水压的控制

  制桩施工时,水量要充足,要使孔内始终保持充满水,同时防止塌孔;水压应该根据实际的土质状况来确定,如果土质强度较低,水压可适当调小,如果土质强度较高,水压应该适当提高;成孔过程中,水压和水量应该尽量调大些,当接近设计深度时,可降低水压,避免扰动桩底土体;在加料振密的过程中,要适当降低水压和水量。

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