試論振動沉管擠密碎石樁的施工質(zhì)量控制
碎石樁復(fù)合地基是處理軟土地基的一種既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。振動沉管擠密碎石樁的工作原理是利用打樁設(shè)備的振動成孔填料后，振動器使沉管不斷振動和反扦，制成密實的碎石樁體，碎石樁與樁周土相互擠密，與原地基土一起構(gòu)成復(fù)合地基。碎石樁復(fù)合地基的特點：使復(fù)合地基工程的性能有明顯改善，承載力提高、增強(qiáng)穩(wěn)定性、減少沉降和不均勻沉降；同時還具有機(jī)具簡單、施工簡便快捷、工期短、適用性廣、投資少、成本低等特點，復(fù)合地基在高速公路建設(shè)中被廣泛采用。
1.工程概況
云南大麗高速公路主線長達(dá)191.77km，穿過古老秀麗的洱海流域，多年淤積沉淀的湖泊及河流地段眾多，軟弱地基的分布極廣。因此，在路基設(shè)計中大量采用了振動沉管擠密碎石樁，以該項目土建工程第13標(biāo)為例，該標(biāo)段由k85+370至k92+500；長約7.384km，由于地段處在洱海源頭的洱源縣境內(nèi)，整個路段基本上都是軟弱的淤泥地段，其設(shè)計的碎石樁總長達(dá)210萬米，平均每公里約30000米。如此量大、面廣的碎石樁工程施工，其施工質(zhì)量的控制是不言而喻的。本文僅就此項工程施工中遇到的一些施工質(zhì)量控制問題談一些自己的看法和體會。
2.施工方法與質(zhì)量指標(biāo)
2.1施工工藝。
平整場地—碎石土墊層—測量放線—確定樁位—機(jī)具就位—振動成孔—填料—留振反扦—碎石樁形成—機(jī)具移位。
碎石樁采用振動沉管法施工，施工方法采用跳打形成，在沙質(zhì)土地基中：由外緣或兩側(cè)向中間進(jìn)行，且隔行施打，相鄰兩根樁采用跳躍間打；在淤泥質(zhì)軟弱土地基中，宜從中間向外圍逐行或隔行施打。
2.2施工要點。
2.2.1平整場地：清除場內(nèi)30cm厚的表土層，由于地基太軟弱且地下水豐富，為了便于施工機(jī)械進(jìn)行，設(shè)計要求填30cm厚的碎石土墊層。然后將整個場地進(jìn)行平整，滿足施工的要求。
2.2.2機(jī)具就位：機(jī)具進(jìn)場后，對整個振動設(shè)備進(jìn)行檢查，將樁管對準(zhǔn)預(yù)制砼樁頭和樁位。隨時在施工中進(jìn)行檢測校正，保證整個樁基的垂直度。
2.2.3成孔：成孔的速度不宜太快，應(yīng)保持振動錘呈懸垂?fàn)顟B(tài)。
2.2.4填料與擠密：填料宜采用“少吃多餐”，每次倒入孔內(nèi)的填料數(shù)量≤0.8～1.0m，待振動器振密后再繼續(xù)填料，設(shè)計要求每根樁的碎石填料充盈系數(shù)為1.2。振動法施工應(yīng)嚴(yán)格控制拔管高度、拔管速度、壓管的次數(shù)和時間、填料量、密實電流，保證樁體的連續(xù)性、均勻性、密實性。
2.3施工質(zhì)量控制指標(biāo)。
碎石樁質(zhì)量采用加固電流法或用綜合指標(biāo)法控制碎石樁加固質(zhì)量。綜合指標(biāo)包括：
2.3.1密實電流：一般按24.5hz控制，穩(wěn)定電壓一般為380v±20v,
激振力一般采用280～345kn，激振力根據(jù)制樁試驗而定。
2.3.2倒入碎石高度一般為1～1.5m。
2.3.3留振時間：振動器留振時間一般為10～20s。
2.3.4拔管速度：拔管速度1.5～2m/min。
2.3.5加固密度方式：多采用邊拔管邊振動、留振和反扦相結(jié)合的
方式，反扦一般1.5～2m反扦一次。
地面下1.0～2.0m，由于側(cè)向約束力薄弱不利于成樁，因此采用
超量投石法，再通過振擠以提高碎石的密實度。
2.4碎石樁質(zhì)量檢測指標(biāo)。
2.4.1碎石樁質(zhì)量檢測主要包括樁身的豎直度、樁距、樁長、樁徑、充容系數(shù)、樁體強(qiáng)度等指標(biāo)的檢測，具體見碎石樁質(zhì)量檢驗規(guī)范要求。
2.4.2加固效果檢測。
振動成管碎石樁復(fù)合地基檢測時間視土質(zhì)和成樁時間而定，軟弱淤泥質(zhì)土地基上檢測時間宜在30d以后。該工程檢測的方法采用原樁復(fù)合地基靜載試驗及重ⅱ型動力觸探聯(lián)合檢測。重ⅱ型動力觸探按成樁的3%進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果合格率為98%。靜載試驗在每段施工完成的樁內(nèi)選擇有代表性的3個點進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果表明施工質(zhì)量符合設(shè)計要求。
3.施工質(zhì)量控制
3.1樁位控制。
樁位以路基中線基準(zhǔn)放線定位，每個樁位用小木樁固定，造孔時隨時進(jìn)行復(fù)核樁位，防止少打和漏打及樁位出現(xiàn)較大偏差，控制樁位誤差在±5cm以內(nèi)。
3.2成樁試驗。
施工前應(yīng)進(jìn)行成樁試驗，確定施工工藝和參數(shù)，試樁數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計要求且不少于2根。
3.3原材料的控制。
碎石填料設(shè)計要求采用一定級配且未風(fēng)化的硬質(zhì)碎石或礫石材料，要求粒徑宜為19～63mm，含泥量不大于5%～10%，堅硬壓碎值小于32%，碎石級配必須符合設(shè)計要求。主要控制方法：碎石樁在施工前，對碎石的各項指標(biāo)進(jìn)行抽樣試驗，符合要求方可進(jìn)場使用，施工過程中同樣隨時抽檢試驗，凡不合格碎石材料一律清理出場。
3.4振密電流。
振密電流是振動沉管碎石樁的一項重要指標(biāo)，振密電流的變化可直接影響到碎石樁的密實程度和樁徑的大小。電的控制實際上是密實電流和留振時間的控制。為保證樁體的質(zhì)量，要求每段樁體的最終加密電流都達(dá)到設(shè)計規(guī)定的振密電流值，實際施工中留振時間在10秒以上。
3.5填料量的控制。
碎石樁的填料量的多少也是軟弱土地基加固的又一項重要指標(biāo)。施工中樁體總填料量不應(yīng)小于理論填料量。填料是振動沉管施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，填料的快慢直接關(guān)系到樁的密實度和經(jīng)濟(jì)效益。所以填料應(yīng)注意如下幾點：一是成孔后稍停數(shù)秒，然后進(jìn)行填料，開始不宜過多，防止堵塞孔口；二是隨地層地質(zhì)的變化，填料的級配要適當(dāng)；三是填料要把握時機(jī)、控制速度、確保質(zhì)量；四是填料的計量，要求基本準(zhǔn)確。這樣才能保證碎石樁填料的連續(xù)性和密實度。施工過程中對填料量要認(rèn)真、準(zhǔn)確地做好施工記錄，實行現(xiàn)場簽認(rèn)，以便掌握和分析樁體的質(zhì)量。
3.6樁長及樁徑的控制。
施工場地軟弱地層埋深不一，碎石樁長以達(dá)到滿足承載力要求的一定厚度硬層為準(zhǔn)，不應(yīng)全部設(shè)計為固定值。因此設(shè)計樁長為12～15m，設(shè)計要求樁徑的直徑為d≥50cm。實際施工中在樁管外面用油漆或焊接鋼筋頭設(shè)置樁長標(biāo)志，以便控制樁的長度?？傊瑧?yīng)在保證樁體的密實度的前提下控制樁長和樁徑不小于設(shè)計值。
3.7碎石墊層質(zhì)量的控制。
碎石樁施工完成經(jīng)檢驗合格后，設(shè)計要求在碎石樁頂層鋪墊一層60cm厚的碎石墊層，調(diào)整樁、土應(yīng)力分配和復(fù)合地基的變形，使地基—墊層—復(fù)合地基協(xié)調(diào)工作，提高復(fù)合地基的承載力。由于地下水和地表水豐富，鋪墊碎石墊層，使碎石樁和碎石墊層連成一體，形成滲、排水管網(wǎng)，對路基下部的排水起到了一定的作用。同時還有兩個方面的作用：一是便于施工車輛行走、材料進(jìn)場和堆放；二是防止施工過程中車輛、吊裝機(jī)械等大型設(shè)備對表土及碎石樁頭的擾動和破壞，使施工更為經(jīng)濟(jì)、安全。
4.結(jié)束語
振動沉管擠密碎石樁施工質(zhì)量的控制受多方面因素的影響，但歸根到底，重點控制五個因素：原材料質(zhì)量、人員素質(zhì)、密實電流、留振時間和填料量。通過實際施工總結(jié)認(rèn)為：軟弱地基土采用振動沉管擠密碎石樁施工的關(guān)鍵應(yīng)做到：精心設(shè)計、合理組織、認(rèn)真施工、嚴(yán)格控制、規(guī)范監(jiān)理。特別在選擇施工隊伍時，要選擇責(zé)任心強(qiáng)和具有豐富施工經(jīng)驗的隊伍，以保證振動沉管擠密碎石樁的施工質(zhì)量。