碎石挤密桩在污水厂地基处理中的应用

韩旭华

(太原市市政公用工程质量监督站，山西太原 030012)

1 概述

随着我市近年来新建和改建污水厂工程的逐渐增多，碎石挤密桩在这些工程中得到了广泛应用。因为这些工程地质情况都表现为自然地面以下十几米范围内存在可液化土层，所以地基处理都广泛应用了碎石挤密桩消除液化;以城南污水厂工程为例，成桩要求均采用振动沉管成桩法，桩孔填料采用碎石等硬质材料，填料含泥量小于5%，不得含有植物残体、建筑垃圾等杂物，碎石粒径不超过50 mm。实桩灌料量达到0．163 m3/延米(充盈系数为1．3)，桩孔灌料要保证挤密均匀和桩身的连续性。

2 施工方法

2．1 加固原理

沉管碎石桩是在振动锤的振动作用下，把套管沉至规定的设计深度，套管入土后，挤密套管周围土体，然后向管内投入碎石，再使碎石排入土中，分段振捣密实，形成较大直径的碎石桩，并将桩间土体进一步挤密，经多次循环后即成完整的碎石桩。桩与桩间土形成复合地基，从而提高了地基的承载力，并防止砂土液化。

2．2 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 碎石桩施工工艺流程

2．3 主要施工工序及工艺要求

2．3．1 施工准备

1)技术准备。碎石桩桩体原材料采用碎石等硬质材料，粒径不大于50 mm，含泥量不得大于5%，施工时按照规范及设计要求进行成桩工艺性试验结果进行大面积施工。根据设计资料绘制碎石桩布桩图，并注明桩位编号及施工说明。采用全站仪或经纬仪进行现场桩位放样，做好标志桩。

2)场地准备。原地面清理、整平，并进行桩位放样。

3)机具设备准备。打桩机进场，进行安装调试，检查机械运转正常后，再开始就位。发电机、卷扬机等设备应经检查、维修，保证成桩过程顺利进行。检查电源、线路，并做好照明准备工作。

4)人员准备。配齐所有管理人员和施工人员，并对所有人员进行技术交底、安全交底。

5)材料准备。准备碎石。碎石级配为自然级配，最大粒径不超过5 cm，含泥量不超过5%。

2．3．2 碎石成孔作业内容

1)钻孔作业。

在施工准备完成后，由钻机操作手按照放样桩位负责钻机正确就位:在地面上确定好桩孔位置垫好垫块，支好起吊架，使起吊架平稳坚固。校正桩管长度及投料为止，使之符合设计桩长设置二次投料口，在桩位处铺设少量碎石;根据桩机走行管标出的桩位标记，移动桩机，使桩机对准打桩线;启动卷扬机，按照下横梁上标出的桩位标记移动导向架，使桩管对准打桩点，并将卷扬机离合器刹紧;松动卷扬机离合器，人工合龙活瓣式桩尖，对准地面上标定的桩位;就位后，把桩管及桩尖对准桩位，桩靴闭合。启动桩锤电机使桩锤振动，在钻进过程中，由钻机操作手负责桩机正确操作对土层变化情况做好原始施工记录，并按技术交底要求钻至设计标高。

2)成孔、灌碎石。

当桩管振动下沉到设计深度后，经监理工程师检测合格后方可开始碎石的灌入，灌入前根据桩深和试桩时确定的充盈系数1．3(充盈系数=碎石填料体积/沉管体积)制作进料斗，按规定的灌碎石量将碎石装入桩管内，如果桩管一次容纳不了应灌入的全部碎石，剩余的碎石待桩管提升下料振动挤密一段时间后，再补充装入。

3)边拔管、边振动、边加料、反复留振。

沉入过程中的振动挤密，第一次把桩管提升1 m左右，稍提升桩管使桩尖自动打开，桩管内的碎石料流入孔内，然后降落桩管，留振30 s，以后边振边拔管，拔管速度需均匀，且每次拔管1 m留振10 s～20 s;提升桩管，开启第二投料口并停止振动，进行二次投料直至灌满;提升桩管高于地面，停止振动。根据施工前试桩试验得出的施工参数及经验，采用反复压、拔管法施工时，套管下压高度见图2，碎石桩形成后，必须大于中密状态(N63．5≥10)。

4)桩成型、桩机移位。

当实际灌注碎石量没有达到设计用量要求时，应在原位将套管打入，补充灌碎石后复打一次，桩体在施工中必须保证连续密实。实桩填料量0．163 m3/延米(充盈系数1．3)，空桩填料量0．126 m3/延米(充盈系数1．0)。待一根桩施工完毕后，进行下一根桩的施工。碎石桩施工顺序从四周边开始向中间进行。

图2 分段制桩压、拔管高度示意图

3 质量控制要求

1)施工前根据工艺要求设计进行工艺性试桩，不少于2根，以掌握对现场的制桩经验及各种操作技术参数。碎石桩施工时应保证起重设备平稳，导向架与地面垂直，垂直偏角不应大于1．5%，成孔中心与设计桩位偏差不应大于50 mm，桩径偏差控制在±20 mm以内，桩长偏差不大于100 mm。2)根据地面高程和设计桩底高程的关系，在套管上画上设计深度线，以保证直观的观察到套管的入土深度。3)正式施工时，严格按照设计桩长、桩径、桩间距、碎石灌入量及试验确定的桩管提升高度、挤密次数和留振时间、电机工作电流等施工参数进行施工，以确保挤密均匀和桩身的连续性。4)实际灌入量没有达到设计用量要求时，应在原位将桩管打入，补充灌碎石后复打一次，或在旁边补桩一根。桩体在施工中必须确保连接、密实。5)加料按分批加料，控制数量，按少吃多餐原则进行，每段桩体在没有达到规定的密实度时须继续加料振实。6)拔管速度不得过快，排出碎石要充分，排石不畅时可适当提升高度。7)碎石桩的施工顺序应从外围向中间进行，或由一边推向另一边的方式施工。8)桩体施工完毕后应将顶部松散桩体挖除或压实。9)施工过程中应专门安排记录人员详细记录沉桩深度、成桩时间、每次碎石灌入量等。10)施工中应及时进行沉降观测和稳定性观测，并及时进行整理记录;施工结束后，应及时整平场地，测量标高，整理好施工记录并及时归档。

4 碎石挤密桩成桩检测

成桩后，由有法定资格的检测单位，根据设计图纸及相关技术标准对碎石质量、碎石桩的范围和数量以及布置、碎石桩施工、地基承载力检验等主控项目进行验收，同时对施工中填石量以及施工允许偏差进行检查，以判定处理效果是否满足设计要求，确保碎石挤密桩成桩质量。而且满足设计要求后，方可进行下道工序的施工，检测报告和施工记录应一起作为竣工验收资料归档。

5 结语

在市政建设飞跃发展的今天，随着工程标准的提高，人们越发注重地基处理。而选择一种合适的地基处理方案，对提高工程质量、降低工程成本至关重要。由于碎石挤密桩技术可靠、机具设备简单、操作技术易于掌握、施工速度快、节约投资。所以碎石挤密桩的应用随着我市污水处理工程建设步伐的加快已经越来越普及，这种技术用以处理地基是可行的，但施工期间应进行周密的技术控制和严密监测，以保证施工效果。