振冲碎石桩在膨胀土地基的施工应用
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施工技术 《河南水利与南水北调 ｏ１ １年簟１８期
振冲碎石桩在膨胀土地基的施工应用
口吉朝鲜（河南省水利第二程局）
摘要：南水北调南阳段３标的部分建筑物地基处于第四系重粉质壤土、粉质粘土上，且具有中等膨胀性。为解决中膨胀性土 承载力不足且遇渗水膨胀的不良特性，设计采用振冲碎石桩进行地基处理施工。振冲碎石桩是一种湿法施工，本文从机械、工法、质 量控制等方面对振冲碎石桩施工进行了阐述。 关键词：振冲碎石桩；膨胀土；地基处理
一、概述 南水北调南阳段３标的部分建筑物地基处于第四系上更新 统冲湖积层重粉质壤土、粉质粘土上，土体具有中等膨胀性，为 解决中膨胀性土承载力不足且遇渗水膨胀的不良特性，设计采 用振冲碎石桩进行处理施工。振冲碎石桩施工采用潜水电动机 型振冲器成桩法施工，它是一种湿法施工。 振冲法加固地基施工机具简单、操作方便、加固质量易控 制，加固时不需钢材水泥，仅用当地产的碎（卵）石，工程造价低， 具有明显的经济效益和社会效益。 二、振冲碎石桩成桩工艺 振冲法成桩工艺是在振冲器的振动作用下，通过自激振动 并辅以压力。水冲贯入土中并达到规定的设计深度。振冲器入土 后，对周围土体进行冲击振动使其密实，然后在孔内填充碎石 料，并多次藏蟊鹈 成畦，多次填料力嘧 振动局抛扰蛳孳 眭。 本标段振冲碎石桩桩径为８０ｒａｍ、桩长４—９ｍ，采用三角形 布置，桩距１．５～１．９ｍ。主要工艺流程如图１所示。
图１ 振冲碎石桩施工工艺流程图 三、施工机械及材料 （一）成桩设备 本标段采用ＺＣＱ３０型振冲器成孔，该设备主要组成部件有 电动机、振动器、通水管和减振器及导管等，见图２。
图２振冲器图倒 （注：卜吊具；２－水管；３一电缆；４一电机；５一联轴器；６一轴；７一轴 承；８－偏心块；９－壳体；１０一叶片；１卜轴承；１２－头部；１ ３一水管。） ＺＣＱ３０型振冲器适用于桩径８０ｍｍ，桩长９ｍ以内的碎石 桩，符合本标段要求的桩径的施工实际要求。 （二）施工辅助机具 振冲法施工主要辅助机具和设施有：起吊机械、填料机械、 电气控制设备、供水设备、排泥浆设施及其它配套的电缆、水管 等。具体见图３。 １．起吊设备 选用８０ｋＮ起重机或ＱＹ１６型汽车吊作为振冲器起吊设备， 可满足３０ｋＷ振冲器孔深９ｍ以内施工要求。 ２．填料机械 可采用人力手推车或装载机填料。 ３．电气控制设备 采用自动控制式电气控制设备。 ４．供水设备 供水设备由储水设备、水泵、分水盘、压力表等组成。
储水设 《河南水利与南水北调》２ｏ１ １年第１８期 施工技术
施一般采用水箱，储水体积以＞４ ｍ ｓ为宜。水泵和振冲器的水 压力可用０．４～０．６ＭＰａ，水量为２００～４００Ｌ／ｍｉｎ。分水盘一般 为三叉式水管结构，主管与水泵出口相联，一支叉管与振冲器水 管相联，安装压力表调节供水压力，一叉管将多余水量返回水箱。 ５．排泥浆设备 排泥浆设备由排泥浆泵和泥浆存储池组成。
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图３振冲法施工机械布置示意图 （注：１一起重机；２一电气控制设备；３一导管；４一振冲器； ５一水泵；６一水管及阀门；７一电缆；８一装载机） （三）桩内填料 桩孔内的填料可用含泥量不大的碎石、卵石、角砾等性能稳 定的硬质材料，不得使用已风化及易腐蚀、软化的石料，材料最 大粒径≤８０ｍｍ，一般为２Ｏ一５０ｍｍ。 四、施工方法 （一）场地清理、平整 对施工面的腐蚀土、生活垃圾、建筑垃圾进行清理，清理的 腐蚀土运到临时堆料场或弃渣场单独堆放，用于恢复原地表；生 活、建筑垃圾弃到监理人指定的弃渣场。场地清理的边线要大于 施工的工作面。 （二）开挖排污沟、泵坑及管线布置 供水管、泥浆排污沟、泥浆泵坑、电缆线等管线在不妨碍施 工机械运行的前提下进行布置。填料堆放在施工场地附近，施工 场地宜划分若干施工作业区，各作业区之间应有土垅、地沟相 隔。作业区内也需挖若干沟渠，使泥浆能流人集浆池，用泥浆泵 泵送至指定地点或用车辆运走。振冲施工时须防止泥水漫流，做 到文明施工。 （三）桩位放点 按照地基处理图设计的桩位、间距、数量，从已定好的２个 轴线控制点引放定出每一个桩的桩位点，并撒白灰作好标识；经 监理验线合格后进行下道工序。 （四）机具定位 测量放线后吊车就位，吊起振冲器，使其竖直、悬空，距地面 １０～２０ｃｍ，并ｔ匕Ｉ 衩 眭使，检查水压、电压和振冲器电流是否正常。 （五）造孔 开启高压清水泵，注入高压水，开动振冲器，振冲器在压力 冲击作用和振动作用下竖直贯入地层至设计深度。 （六）清孔 造孔完毕后，将振冲器全部吊出后再对准孔位，保持坚直状 态，贯人孔底，进行一次清孔排浆，记录清孔过程，并根据实际成 孔排浆情况，确定清孔次数。 （七）填料、振密、制桩 清孔完毕，控制室改用加密电流，并改变水压，采取连续填 料，分段振密的制桩方法。将振冲器提离孔口１．０～１．５ｍ由手推 车或装载机向孔内倒石料，每次填料数量视土质条件按桩身理 论方案量值与充盈系数计算而定。做好现场施工记录，严格控制 每根桩的碎石充盈系数，充盈系数一般控制在１．０５。避免先期大 后期小的不良现象，以增加桩的均匀性。一般每次填料高度为 ０．５～０．８ｍ。待石料沉人孔底后，再缓慢下沉振冲器，振密孔底桩 体，当振冲器工作电流达到规定的密实电流后，留振１０～２０ｓ。循 环上段工序，进行下一段桩体的压密工作直至孔口，则完成一根 桩的制桩过程。 （八）清沟排污 打桩过程中，施工现场安排人力清沟，保证排污网络畅通， 避免泥浆漫淌，沉淀后的泥浆采用泥浆罐车出运至弃土场排放； 做好场地整洁，文明施工。 （九）填料记录 施工过程中通过振冲器上配备的振冲碎石桩施工自动监控 系统记录仪，对每段桩体的成孔电流、密实电流、填料量及留振 时间等进行现场施工过程的实时跟踪记录，作为设计、监理部门 质量签认的主要依据。每桩施工均填写施工记录表。 振冲
ｌ８１ ０ａ） （ｃ） （ｄ） 图４振冲碎石桩施工示意图 （注：（ａ）准备，对中孔位；（ｂ）造孔，清孔；（ｃ）填料，加密；（ｄ）制桩 完成１一振冲器；２一喷水；３一排浆；４一填料） 五、质量控制要点 （一）严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的留振 时间。水量要充足，使孔内充满水，防止塌孔，使制桩工作得以顺 利进行；水压视土质及其强度而定，一般对强度较低的软土，水 压小一些；对强度较高的土，水压大些；成孔过程中水压和水量 尽可能大，当接近设计加固深度时，降低水压，以免影响桩底以 下的土；加料振密过程中水压和水量均小些。 （二）电压一般为３８０．４－２０Ｖ，并保持稳定。电流一般为空载 电流加１０￣１５Ａ为加料振密过程中的密实电流，或为额定电流 的９０％。严禁在超过额定电流的情况下作业。振冲器在固定深 度位置留振时间为１０—２０ｓ。 （三）填料注意加料不过猛，原则上“少吃多餐”，勤加料，但 每批不加得太多。施工中，每段桩体均做到满足密实电流、填料 量和留振时间三方面的规定。当达不到规定的密实电流时，向孔 内继续加碎石并振密，直至电流值超过规定的密实电流值。避免 出现断桩，缩径现象。 六、总结评价 经振冲碎石桩置换后的地基能有效解决膨胀性土的遇水膨 胀、失水干缩开裂的不良特性，保证地基承载力、渗透变形达到 建筑物允许范围，确实是一种既经济、又实用的地基处理方法。 收稿日期：２０１１～０７—１５
