振冲碎石桩在处理沙土软土地基中的应用

振冲碎石桩在处理沙土软土地基中的应用

●张明富李义军崔义法

振冲碎石桩是利用一个产生水平向振动的管状设备，以高压水流边振冲边冲在软弱黏性土地基中成孔，在孔内分批填入碎石加以振密制桩，与周围沙性土形成复合地基，这种方法的优点是加固期短，可以采用快速连续加载方法施工，对缩短工期十分有利。

靖边站是中建太中银铁路的起点站，地处毛乌素沙漠的南缘，全长3.3公里。站房综合楼范围内：第三层为粉砂，承载力仅为90～110KPa，层厚约3m，需要进行地基加固处理，使地基复合承载力达到180KPa。站房综合楼长150m，宽41.7m，共计有1392根振冲碎石桩，桩径0.9m，桩长6.5m，桩间距为1.56m和1.8m，碎石的粒径为6～10cm。

一、振冲碎石桩处理的主要机具

根据本工程施工段面较小，工程量较小，沉管深度6.5m，桩径为0.9m的实际情况，先用ZCQ-30振冲器1台，QY-16吊车1台，ZL20装载机1台，22KW高压泵1台，3.0KW污水泵1台。

二、振冲碎石桩处理的主要材料要求

填料：填料应采用含泥量不大于5%的未风化的净砾石或轧制碎石，粒径为60mm～100mm。

水：水取用水井或一般的食用水即可。

三、碎石桩的施工工艺

本段碎石桩的施工工艺以以下程序进行：整平原地面→振冲器就位对中→成孔→清孔→加料振密→关机停水振冲器移位。

施工工艺的具体要求如下：

(1)地面：清除施工现场的障碍物及杂物(石块、树根、垃圾等)。在低洼处、河塘沟渠中应先清除淤泥，抛石挤淤，再填筑砂砾至水平面上50cm后，再进行填前碾压，清理范围应使粉喷桩机有足够的施工操作场地并符合设计的长度和宽度。再进行施工放样，定出桩位。

(2)振冲器就位对中：起吊振冲器，对准桩位，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。

(3)成孔：打开水源，启动振冲器，使其在压力水冲击作用和振动作用下灌入地层至设计深度，在灌入的过程中，要控制振冲器的竖直度，注意调节水压和成孔电流的大小，也可以根据返水出来的砂或泥以确定当前打入处的土层情况。

(4)清孔：成孔后，孔内泥浆稠度大，为排出孔内稠浆，振冲器在孔底停留约1min，借助压力水将泥浆排出。

(5)加料振密：采有连续加料法自下而上制桩，每次填料数量应根据土质条件而定，然后将振冲器沉至填料中进行振实。当振冲器的工作电流达到密实电流时迅速提起，再继续加料、振密，如此反复直至孔口。

(6)关机停水：振冲器完成一根碎石桩后，即关机停水，移位至下一个桩位施工。

(7)施工顺序一般采用“由里向外”或“一边推向另一边”的方法，这样有利于挤走部分软土。必要时可用振力较小的振冲器施工。

四、碎石桩施工应注意事项

(1)事先应挖除地表和地下的障碍物(如：石块、树根等)，并将地面大致整平。碎石桩顶面铺上70cm的砂砾。

(2)每次钻杆下沉前，均应用垂球线检查钻杆的倾斜度，并调整到不大于1.5%方能开钻，振冲器在固定深度位置的留振时间宜为5s～10s。

(3)每根桩开钻后必须连续施工严格控制电压稳定，水压的大小，以及留振的时间，不得间断。严禁在超过额定电流的情况下工作。

(4)成桩过程中还应注意密实电流和瞬间电流的区别，留振时间应是“在稳定密实电流下的持续时间。”

(5)成桩时电流及留振时间难以达到设计要求，主要原因是碎石难以充分地到达预定位置。为解决这些问题，除成孔质量要保证外，在成桩时还要根据不同的地质条件，采取不同的成桩工艺。沙土中主要解决填料工艺问题，在实际施工中，我们都采用“综合填料法”，即在成桩过程中根据实际情况，有时采用“间断填料法”，有时采用“不间断填料法”，更多的是综合这两种方法，让振冲器在孔内不停地上、下串动进行填料、振密和留振。此法能避免振冲碎石桩施工常见的“卡管”和“断桩”现象，保证桩体连续性和密实度。

(6)水压视土质情况及其强度而定，一般对强度较低的软土，水压要小些；对强度较高的土，水压宜大。成孔时水压宜大，制桩振密时水压宜小。水量要充足，使孔内充满水，以防止塌孔。

(7)本工程根据实际情况进行成桩试验，通过对五根桩的试验确定技术参数如下：造孔电流：30A～80A；加密电流：50A～60A；造孔水压：0.4MPA～0.6MPA；留振时间：5s～10s。

(8)施工中要重点监测：密实电流、留振时间和填料量。

五、结语

振冲碎石桩是靠振冲器的水平振动力来制桩，不同的土质对应于不同的密实电流、留振时间和桩径。实践证明，施工时要因地制宜，确定必要的施工参数，只要能达到一定的密实电流和留振时间即桩体和桩间土之间能达成力学平衡，取舍在于与其他工艺作经济对比是否合理。