浅谈高速公路路基碎石桩施工_公路施工论文发表

浅谈高速公路路基碎石桩施工
王庆余 高磊

【摘要】碎石桩在处理软土地基方面有非常好的工程性能。笔者根据辽宁中部环线高速公路新民至铁岭段的碎石桩施工经验，对碎石桩施工中的施工工艺、技术要点、常见问题处理等方面进行总结归纳。
【关键字】碎石桩、振动沉桩法、软土路基、施工工艺

碎石桩在软土地基处治工程中得到广泛的应用。碎石桩是采用水冲或者沉管的方法在地基中成孔，在孔内灌入碎石、砾石等粗粒料，形成粒料桩，根据施工工艺的不同分为振动水冲法和振动沉桩法。
碎石桩主要适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的软土路基段落。碎石桩在减少软土路基总沉降量发面有非常明显的作用，并能加速软土路基的固结沉降。同时，碎石桩可以极为有效的防止土体液化，控制软土路基的剪切变形，增加地基的抗滑移能力了。
一、 工程地质条件及设计要求概况
辽宁中部环线高速公路新民至铁岭段路基桥涵工程为国家重点项目。K248+830~K253+900段落存在软土，该段落地表为水稻田。地层情况：第一层为约2m厚的表层粉质粘土层，第二层为在约2.5m厚的淤泥质亚粘土。
碎石桩按等边三角形布置，碎石桩的直径为80cm，处理宽度至路基两侧护坡道外缘。碎石桩的长度L和桩间距b按照不同段落由设计图纸给出。
二、 主要工艺流程
振动水冲法在施工过程中需要有充足水源，并且在施工中排除大量泥浆。如果泥浆处理不当，不但影响工期而且污染环境，所以，本项目采用振动沉桩法进行施工。工艺流程如下：
场地整平→机械进场→振冲机就位→振动挤土成孔→向振冲机中填料→一边振动一边拔起桩管，到一定位置时停至上拔，继续振动→反插，再振动→持续制桩到地面→机械移位
三、 施工组织及主要技术措施
1、场地准备。本项目地表为水田地，清理完场地内的杂草等有机物后，铺设一层50cm厚的砾石垫层，并用压路机进行平整，需要确保砾石垫层的压实度。应根据施工需要搭设合格的施工便道，并且注意施工便道不能侵入需要设置碎石桩的路基范围。
2、桩位布置图和施工放样
首先，要完成桩位布置图，一般来说，布置桩位有两种方法，一种是沿路基轴线方向保证桩间距为规定长度b，一种是垂直于路基轴线的方向保证桩间距为规定长度b。由于施工时机械横向移动较为方便，所以采取后一种桩位布置方法。绘制桩位布置图时，注意桥梁交角对桩位布置的影响，同时，当相邻段落桩间距不同，也应引起注意。
接下来，在现场布设充足牢固的控制点，保证控制点在施工工程中满足需要并不产生位移和破坏。放样工程中，要达到规定精度，保证桩位标识清晰。在施工中，注意保护桩位，如果因振冲机移位或者上料机械施工出现破坏桩位等情况，要及时补测桩位。同时，施工中振冲机会挤动地基，容易造成已放样的桩位偏移，对此要给以足够重视，并注意做出调整。
3、机械设备的准备
本项目选用ZCQ-75型振冲器，振冲能为75kw。施工前，需要根据设计文件调整桩管长度。由于本标段的大部分碎石桩桩长在5.5~7.5m，仅有少部分段落桩长达到9m，所以，现场组织的6台振冲机中，有5台的桩管长调整到8m，1台的桩管长调整到9.5m。然后，在桩管上做出长度标记，方便施工时读数。具体做法为：在桩管上以50cm为间距，涂黑黄反光涂料，这样还可以保证夜间能够清晰辨识标记。最后，将桩靴的料门改装成自由开启的双叶门，对叶门外开。
4、施工顺序
施工顺序应从路基两侧开始打桩，逐渐向路基中间推进。有桥位的地方，应该从桥位开始打桩，逐渐向外推进。某些段落淤泥质亚粘土层较厚，地基承载力较低，可以采用间隔打桩的方式，分2次完成打桩作业，防止对地基产生较大的扰动和位移。
5、填料
填料应选用未风化的干净砾石或轧制碎石而成，粒径为20mm~50mm，含泥量小于10%。为了保证桩体的密实度，应避免使用单一级配的碎石。每延米碎石用量：3.14×0.8×0.8÷4=0.5m³。碎石的用量是保证碎石桩成桩质量的最关键性指标。
6、施工环节
振冲机按桩点就位后，首先要检查桩管的竖直度，保证误差在允许范围内。开动机械，将桩管插入地基中，根据桩管上的长度标记，确定插入深度是否达到设计要求。现场实际计算制桩需要的填料数量，一般第一次投料量要大于2m且小于桩长一半的用料量。开动振冲机，一遍振动一遍向上拔管，速度一般不大于1m/min，上拔1.5m后，振动机停止上拔，持续振动10s~15s，然后振动向下反插0.5m。重复操作，直至完全制桩成功。
四、 常见问题及处理方法
1、断桩。常发生于不同软硬地层的交界处。在施工中，要保证振冲机的桩管里有至少1m的填料。在上拔过程中，工作电流突然下降时，一定要立即停止上拔，向桩管中填料，并进行反插。
2、瓶颈桩。造成瓶颈桩的主要原因是拔管速度过快。尤其要注意在淤泥质亚粘土层的拔管速度，一般不要超过0.5m/min，并且注意减少反差深度。
3、竖直度。相对于水冲法，振动沉管法成桩的竖直度比较容易掌控。需注意前2~3m的打桩过程，一般桩管倾斜都发生在这个范围内。因此，在此范围内打桩速度不宜过快，机器的功率不宜开至最大，注意边施工边测量，保证桩管的竖直度。一旦发生桩管倾斜，要把出桩管，重新打桩。
4、施工前应进行成桩试验，每台机器试验桩数不应小于5根，用来评价机械性能和熟悉操作工艺，掌握施工中机械电流、振动频率等控制要素。
5、制桩过程中，桩管会带出大量淤泥，施工中要注意对淤泥的处理，做到边施工，边清理。一定不能让淤泥与填料互相混合，影响填料质量。
6、施工结束后，需要清理场地，重新平整，然后再铺设30cm的砾石垫层，注意压实后应形成2%的双面横坡。
五、 总结与结语
经过单桩荷载法检测，按此方法施工的碎石桩完全符合设计标准并满足工程的需要。观测埋设的沉降观测杆、位移观测杆，在施工后三个月，沉降就基本完成，且总沉降量小，各点沉降量均匀，说明碎石桩处理软土地基的工艺，通过将大部分荷载传递给刚度大、强度高的碎石桩体，从而明显改善地基的工程性能，实现了沉降完成快，总沉降量小且无差异沉降，达到了预期的效果。

参考文献：
[1]《简明公路施工手册》人民交通出版社
[2]刘学杰 浅谈路基碎石桩施工 《道路施工》
[3]涂保良 简述路基碎石桩施工 《路桥建设》
[4]黄传庚 软土地基振冲碎石桩在大广北高速公路中的应用 《四川水力发电》
[5]王俊杰 振冲碎石桩加固高速公路路基施工与检测 《科学之友》

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