振动沉管碎石桩在公路软土路基中的应用
摘要：本文首选论述了振动沉管碎石桩的加固机理，进而详细论述了振动沉管碎石桩的施工工艺，第三论述了施工注意事项，最后论述了施工后的质量检测，以供参考。
关键词：振动沉管碎石桩,公路,软土路基,应用
1前言
振动沉管碎石桩是近20年来发展起来的一种地基处理方法，其是在素(杂)填土、淤泥等软土地基，用碎石桩进行加固，构成桩土共同作用的复合地基，以达到提高软土地基的承载能力、降低基础的沉降、防止砂土振动液化等目的。由于该法具有施工简单、加固效果好、节省材料、成本低廉、无污染等特点，被广泛应用于地基处理与加固工程中，是目前处理软土地基的一种主要方法。
2振动沉管碎石桩的加固机理
振动沉管碎石桩是在振动机的振动作用下，把套管打入规定的设计深度，套管入土后，对桩间土产生很大的横向压力，土体产生径向位移，挤密了套管周围土体，然后投入碎石，再将碎石排入土中，通过振冲器振动，使周围土体内超静孔隙水压力升高，使土的孔隙体积减少，密实度增加，从而降低了土的液化的可能性，多次循环后就成为了碎石桩。桩与桩间土形成复合地基，从而提高地基的承载力和防止砂土振动液化。实践证明，装在容器中的散粒物质受到一定的振动作用或敲击就会产生沉陷和密实，同样，饱和松散砂土受到振动时抗剪强度迅速降低，一定范围内受振颗粒在自重及上覆压力作用下，重新排列致密。
3振动沉管碎石桩的施工工艺
3.1 施工准备
3.1.1场地平整
1.清理整平施工场地，清理表面腐植土层30cm，消除高空和地面障碍物;
2.铺筑垫层，进行桩位放样，桩间距及形式应按设计要求进行，桩间距允许偏差为±10cm。
3.为方便施工，实际地形、平整场地、场地的外边缘要伸出设计最外缘桩孔5m。
3.1.2机械设备
碎石桩采用振动桩机振动成孔，桩机应根据桩径、桩长及加固工程与周围建筑物(民房)的距离相适应做出选择。
3.1.3 施工材料选择
碎石桩碎石填料应采用未风化、抗浸蚀的干净砾石或轧制碎石，粒径20～50mm，最大粒径应≤50mm，含泥量不得大于5%，内摩擦角不小于38°。
3.1.4 现场工艺性试桩
施工前，根据设计要求在现场进行制桩试验和必要的测试，便于确定主要技术参数，即确定反插次数和桩尖直径，以保证大面积施工质量。应选择符合设计和规范要求的石料进行试桩，并记录制孔、清孔、制孔时间和深度、钻进速度(m/min)、压入碎石量及电流变化等，以选定科学合理的施工技术参数。
在试桩过程中，对不理想的试桩结果，应采取相应对策重新试桩，直到选定最佳的技术参数。试桩常见问题及对策见表1。
3.2 施工工艺流程
振动沉管碎石桩施工工艺流程为：施工准备→测量、放样、布桩→指挥对桩→沉管造孔→向提料斗进料→逐段加密成桩→单桩施工结束。
3.3 施工要点
3.3.1 测量定位
1.按照设计图纸认真复核，现场用经纬仪和50m钢尺打点定位，并做好标识。
2.施工顺序一般采用由里向外、由一边推向另一边的逐排施工。
3.为减少制桩对原土基的扰动，则应采用间隔跳打方式，或者从四周向中间逐行打。同时，路基外侧最好打2-3排保护桩。
3.3.2 打桩机就位
1.将打桩机按施工计划移至桩位，将桩管向下垂移，使桩尖对准标记，继续向下垂移桩管至桩尖入土。
2.打桩机就位后，应检查打桩机是否平稳，导向架是否与地面垂直。要求垂直偏差≤1.5%，成孔中心与设计桩位偏差≤50mm，桩径偏差控制在20mm以内，桩长偏差不大于10cm。
3.3.3 振动沉管
1.打桩机按桩点就位后，各项要求均满足规范与设计要求，即可开机进行振动沉管作业。先静压沉管至桩管不能再向下移动时即启动振动锤振动沉管直至桩尖进入持力层，并达到设计深度后停止。
2.沉管速度不宜过快，沉管速度宜为0.5～1.2m/min。
3.3.4 灌注碎石
1.沉管达到设计深度后，进行碎石灌注作业，将碎石由加料口注入桩管内。
2.灌入量按桩身理论方量值与充盈系数计算，但不应少于设计值的95%;填料应分批加入，且不宜一次加料过多。
3.3.5 拔管成桩
1.振动沉管碎石桩的拔管作业、振动作业应与沉管灌注作业同时进行，其程序为：原位振动→振动拔管→振动反插→振动拔管→再次灌料→第二次振动，以此为循环周期直至设计桩标高，完成一根桩的施工作业。
2. 桩管灌入碎石后，应先振动5-10s后再拔管，拔管的提升速度宜控制在5～8cm/min。
3.应控制拔管速度，不能过快，否则会导致成桩直径较小，甚至产生缩径或断桩，也不能过慢，过慢则振动时间长，会使得桩体下部细颗粒材料含量较多。一般，拔管速率应控制在1m/min以内。
4.拔管时，保持管内填料高于成桩顶面，缺料时用提升料斗从加料口加料。
5.每拔管1.5m反插0.5 m，每次反插结束时留振10s，最后用空管反插至桩顶设计标高，将桩顶压实。
3.3.6 移动桩架至下一孔位，重复作业。
4 施工注意事项
4.1 施工时要注意电、料的控制。电主要是控制振密过程中的密实电流，当电流达到一定的不变值，表明桩体的密实度接近饱和;在成孔过程中，记录各深度的时间、电流值，记录的次数应不小于1~2m/次。料要注意加料不得过猛，每批不宜加得太多，每振密段也不宜太长(≤50cm)。
4.2桩底留振时间不少于20s，留振电流不小于80A。制桩加密段长度不大于50cm，提管速度不快于1.0～1.5m/min。反插次数每米不少于1 次。填料量应满足0.7~ 0.8 m3 的要求。
4.3 施工结束后，应将基底标高下的松散层挖除或夯压密实，随后加铺20cm厚的碎石垫层，以利于排水。
5 施工后的质量检验
施工质量检验，主要采用重型动力触探试验进行随机检验。另外，当桩体质量全部达到设计要求和相应的质量标准后，还要验证复合地基的力学性能是否满足设计提出的要求，例如：承载力特征值、变形特性(总沉降量、差异沉降量)、抗剪强度指标等是否达到设计要求，即加固效果检验，主要采用的是单桩载荷试验。
5.1现场检测，主要是对桩径、桩距、桩长、垂直度以及投料数量的检查。具体的现场检测的项目、数量及要求见表2。
5.2 重Ⅱ型动力触探检测，要求检测频率为2%，每贯入深度10cm击数≥5击为合格，检测评定标准见表3。
5.3 单桩载荷试验：可按每200～400根随机抽取一根进行检验，但总数不得少于3根。
5.4 复合地基栽荷试验，检验数量不应小于总桩数的0.5%，且每个单体工程不应少于3点。
参考文献：
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