高速公路中碎石桩施工要点及注意事项

高速公路中碎石桩施工要点及注意事项

盛宇

（四川汶马高速公路有限责任公司）

【摘要】碎石桩最先出现在德国，但是由于碎石桩的实用性和适用性实在比较出众，因而被许多国家争相引进这一施工工艺，在各国处理软弱地基时“受宠”非常，大出“风头”。在高速公路中碎石桩的使用亦是比比皆是，既然碎石桩在高速公路中如此盛行，解析碎石桩的施工工艺，共同研讨碎石桩施工中的注意事项显得尤为重要。

【关键词】高速公路；碎石桩；加固地基；质量控制

高速公路普遍线路较长，而且多曲折前进，穿越的地貌众多，地理地质情况复杂多样，软弱地基、坑洞、塌方、滑坡等现象比较常见。碎石桩加固地基的效果好坏和碎石桩制作时质量控制的松紧密切相关。

一、碎石桩加固地基的作用原理

通过特定的施工机具使用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中破土成孔后，填加碎石骨料振动密实后形成的碎石桩体就称之为碎石桩。碎石桩能够快速加固地基土，使地基承载力加强，使地基安全稳定的承受建筑物的或其它物体的或静或动的荷载，并使地基的变形也符合使用的要求。除此之外，碎石桩提高了地基土的密实度并改良土质，土的剪切波束、剪切模量、土体的抗震性能、防震陷等能力也一并获得的显著的加强和提高。

振冲挤密法、振动沉管法、锤击沉管法、干振法等这类碎石桩是依据施工工艺来区分的，不同施工工艺的碎石桩的适用范围也是不同的，挤密松散的砂性土地基最好是使用振冲挤密法，对于松散的砂性土、粉土、非饱和的粘性土等来说振动沉管法是比较适合的施工方法。

这里主要解析的是振动沉管桩，下面就先对振动沉管桩的地基处理原理做以说明。振动沉管桩的加固原理主要由四个部分组成：挤密作用、排水作用、预振作用、减震作用。

挤密作用。当振动桩机下压沉管振动成孔过程中，桩管对桩位及桩位附近的原土体施加了横向挤压力，桩管受到的挤压力将等同桩管体积的原土体强行挤压向桩孔的周围。在桩管成孔和上拔过程中，与原土体垂直的激振力引发桩管周围土体的强烈振动，使桩周土体产生竖向振密，土体在横向和竖向的两道作用力的共同作用和影响下，土体密实度增大，如此使得本来软弱的地基得到加固和挤密。

排水作用。原土体受振动时可以增大土体的密实度，优良的渗透性和反滤性是碎石桩结构的一大特点，这一特点在土体里可以形成良好的竖向排水减压通道，有效消散和防止超孔隙水压力的增高。加固原理：碎石桩除了进行置换处理也可以处理可液化地基，这种方法一方面可以提高地基承载力，加强稳定性，减小沉降量，另一方面显著地缩短了桩间土的固结排水途径，有利于土体的固结，进而提高土体抗剪强度。

预振作用。施工中大的振动作用会产生很大的动应变，土体受压得到挤密，从而使密度增加。这种预振，对于地基土的抗液化性能具有大大的改善效用。

减震作用。

碎石桩地震剪应力因为受到的桩间土和碎石桩二者共同的作用力，可以起到加固土体的作用，并在桩上集中，这样不但可以使桩间土的剪应力变小，而且还可以使地震烈度相应降低。不仅如此，碎石桩的另一贡献是可以降低地震时的超孔隙水压力。

二、碎石桩的施工要点及注意事项

1．振动碎石桩的施工前质量控制。

一是检查施工资料是否准备齐全，主要包括施工设计图纸和图纸会审纪要、工程项目所在地的水文地质条件资料等。二是检查配备到该项目的机械设备是否能够满足施工的需要。碎石桩施工中常用到的设备有振动打桩机、下端装有活瓣钢桩靴的桩管、移动式打桩机架、装碎石的料斗等(见表1)。三是填桩材料的选择。通常用含泥量小于或等于%的碎石、卵石等，但必须是不经风化的硬质材料。碎石或卵石粒径不能超过5公分，粒径在2-5公分范围内的为最优选择。联系好供应商之后，碎石需及时进场，施工方和监理方可以共同对碎石进行取样，报送到有检测资质的单位进行检测，检测没有问题的碎石方可投入到生产中去。开工前施工方应把施工组织设计中的施工进度计划和施工总平面图以及施工方案报到监理单位进行审批。审批通过后用7-9根桩进行试成桩试验，同时把施工中需要的控制参数确定下来。

2．碎石桩施工工艺。

碎石桩施工中对于粘性土来说，施工顺序可以按先中间后外围或一边向另一边的顺序进行。如果施工顺序选择先外围后中间的顺序进行施工，会给后期工作带来不便，因为在外围桩加固好后，中间的桩很难均匀排开。如果施工中出现附近有建筑物的情况，可先从邻近建筑物一边的桩开始施工，然后再向外进行推进，为了避免对原建筑物产生影响，有时采取隔振措施也是很有必要的。笔者所在的标段碎石桩采用逐步拔管法成桩，此种施工方法是在振动的同时拔动桩管，每拔起一定长度后，停拔振动若干秒，如此往复。

3．碎石桩施工步骤。

（1）桩机准备到位。桩机进入施工现场前，必须先做好准备工作，即用钢筋、竹签或短木棍等把桩孔的中心位置标志出来，然后撒上白灰标志出桩位，这样做可以确保桩尖与桩位用较短的时间就可以对位。然后移动桩机，桩尖对准桩位的位置，对应好之后把桩管慢慢往下放。为了防止成孔倾斜，还需要施工方的质检员和现场监理人员共同检查是否准确对位，用经纬仪或吊锤检查桩管的垂直度，桩管的垂直度偏差小于或等于1%时才符合施工要求。同时为了控制成孔深度，需要测量人员及时的测出地面高程，保存好数据以方便后期的使用。

（2）一次成孔。打开振动器，确保桩管放到设计的深度时方完成成孔工作。

（3）成桩。按照要求把适量碎石投入到桩管内，填料按设计高度进行，切不可多填或少填。但是为了提高工作效率，在实际施工中也可以根据施工试验的经验，可在桩管下到便于装料的位置装碎石。把桩管抬高到一定的高度（通常不超过1-2米）时打开桩尖，把碎石料填入桩管内，然后反插和加料即可。

（4）降落沉管，碎石的密实度是由振动及桩尖的挤压作用共同作用的结果。沉管采用边振动边把振动器机桩管上拔的方法进行施工，（需要注意的是，在拔管的过程中如果有下料不足的情况，需要及时反插进行补救），上拔速度应保持2.0m/min的速度。桩管拔出地面后，需要检查成桩是否满足设计要求，沉管符合设计要求后方可进行下一根桩的施工。

（5）一个碎石桩打好后，把桩机开到下一个桩位，按照上面的施工顺序进行下一根桩的施工作业。

结束语：

当前碎石桩的施工工艺水平是由施工机械、材料、设计理论、实际施工操作效果等综合因素决定的，而且每一种方式、方法都有其适用的范围和局限性。因此必须结合现场实际情况，选择合适的施工方法才能保证工程的施工质量，进而为企业增加经济收益。

参考文献：

[1]白冰、肖宏彬编著《软土工程若干理论与应用》，北京：中国水利水电出版社，2002.

[2]叶观宝编著《地基加固新技术》，北京：机械工业出版社，1999.

[3]《建筑地基处理技术规范》，JGJ79-2002，北京：中国建筑工业出版社，2002.