吹填場地振沖碎石樁強夯地基施工工法

PAGE16吹填場地振沖碎石樁強夯地基施工工法工法編號：RJGF（閩）-35-20101前言1.0.1我國沿海海岸線長，港口眾多，多數(shù)碼頭場區(qū)是圍海吹填形成的。由于圍海吹填的場地中普遍存在厚度大的軟弱土層，這種土層具有密實性差、承載力低、液化深度大、液化等級高等弱點，建造建(構)筑物時，地基處理工程量大，處理方法的正確與否對工程的質量、工期、造價影響很大。1.0.2為了提高地基的承載力，減小沉降量，同時消除液化，我司在福建泰山石化倉儲有限公司一期、二期、三期油罐基礎施工中，針對大面積吹填場地的特點，先采用振沖碎石樁加固地基，間隔一段時間后，采用重錘進行強夯處理。采用這一技術形成的復合地基，其承載力顯著提高，沉降量大幅度降低，消除了砂土的液化，取得了良好的經濟效益和社會效益。通過總結施工經驗，形成了吹填場地振沖碎石樁強夯地基施工工法，該工法綜合了碎石樁與強夯法加固大范圍軟弱地基的優(yōu)點，具有施工設備簡單，取材容易，施工進度快，造價低，質量可靠的特點，同時該工法僅改變地基土的物理特性，對地基土及周圍環(huán)境不產生任何化學污染，是一種經濟高效、節(jié)能環(huán)保的加固大面積吹填場地松軟土地基的技術。2工法特點2.0.1振沖碎石樁強夯法加固地基，是利用振沖錘通過振動方式，在軟弱地基中成孔后，將碎石壓入孔中，形成大直徑的由碎石構成的密實樁體，與原地基構成碎石樁復合地基。復合地基形成一段時間，利用重錘進行強夯處理，進一步提高復合地基承載力，減小沉降量，消除液化。2.0.2施工設備簡單，取材容易，施工進度快，造價低，質量可靠，加固效果好。2.0.3僅改變土體物理特性，對地基土及周圍環(huán)境不產生任何化學污染。2.0.4吹填場地土質松軟，施工碎石樁時要采取“間隔跳打”的方法減少對地基土的擾動影響；由于大面積振沖擠密作用，當局部樁位成孔困難時，可先引孔，后制樁。復合地基形成一段時間，孔隙水壓力部分消散后，再進行重錘強夯。3適用范圍吹填場地振沖碎石樁強夯地基施工工法適用于港口碼頭、圍海造地等大面積吹填場地上對承載力、沉降變形、抗震穩(wěn)定性要求較高的建筑物、構筑物的地基處理工程。4工藝原理4.0.1振沖碎石樁是利用一種能產生水平向振動的管狀機械設備在高壓水流下邊振邊沖，在松散砂土地基中成孔，再在孔內分批填入碎石或卵石等材料制成的樁體，樁體和原土層構成復合地基。振沖碎石樁既有置換作用又有擠密作用，以提高地基承載力，并降低壓縮性。同時復合地基中的碎石樁體由粗粒材料組成，能形成良好的豎向排水通道，可加速孔隙水壓力的消散，起到加速排水固結作用，以減少地震液化的可能性。4.0.2復合地基強夯處理主要基于動力密實和動力置換的機理，即用沖擊型動力荷載，使樁間土及上部碎石樁的孔隙減小，密實性進一步提高，孔隙水加速排出，以進一步提高復合地基的承載力并消除砂土液化，同時將部分碎石擠入樁間土體中，起到換土墊層的作用，在復合地基上部形成了承載力高、壓縮性低的硬殼層，能大幅度減小復合地基的沉降量。5施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程吹填場地振沖碎石樁強夯地基施工工藝流程見圖5.1.1，施工過程示意見圖5.1.2。施工準備→試成樁→測量放線→振沖器對中→檢查水壓、電壓、空載電流→下沉成孔→清孔→填料提升→循環(huán)到頂→成樁→移機施工下一樁位→技術間歇→場地測量及平整→試夯→第一遍點夯→場地平整→技術間歇→第二遍點夯→場地平整→低能量滿夯。圖5.1.1施工工藝流程圖5.1.2施工過程示意圖a定位；b振沖下沉；c振沖至設計標高并下料；d邊下料振沖、邊上提；e成樁；f強夯5.2操作要點5.2.1施工準備1施工資料準備1）開工前應首先對現(xiàn)場進行踏勘調查，清除各類地上、地下障礙物。2）熟悉圖紙等技術資料，編制詳細的施工方案，進行技術安全交底。3）施工前要求場地平整，符合施工要求。4）施工機械、現(xiàn)場人員及材料齊備，具備開工條件；振沖器應根據(jù)地質條件、承載力要求進行選擇。5）在施工現(xiàn)場附近設置平面及高程控制樁，樁附近應設置明顯的標志，加以保護，并設專人對其定期進行復核檢查。6）場地平整后，在開工前，對場地標高進行復測。7）設置安全警戒線，防止閑雜人員進入施工現(xiàn)場。2施工順序1）一般采用“由里向外”或“一邊向另一邊”的順序進行；因為“由外向里”的施工，是外圍的樁都加固好以后，再施工里面的樁，這樣就會使得里面的樁很難擠振開來。2）當加固區(qū)附近有其他建筑時，必須先從臨近建筑物一邊的樁開始施工，然后逐步向外推移。3）吹填場地中普遍存在強度較低的軟土地基，施工時要考慮減少對地基土的擾動影響，可采用“間隔跳打”的方法。5.2.2試成樁碎石樁施工前，應根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行成樁試驗，取得各種技術參數(shù)，以確保大面積施工質量，成樁試驗要求達到以下目的：1）根據(jù)不同的地質情況現(xiàn)場確定樁體的有效長度。2）掌握滿足設計要求的各種技術參數(shù)，如振動頻率、留振時間、反插深度、樁管提升高度和進度、電機的工作電流及完成全過程的施工時間等。3）掌握振動沉管的阻力情況，選擇合理的技術措施，確保擠密的均勻性和樁身的連續(xù)性。4）檢驗室內試驗所確定的碎石灌入量是否能達到設計要求。5）檢測樁身的質量是否能達到設計要求，滿足要求后方可大面積施工。5.2.3成孔及制樁1）開始時應注意先開水管，在出水孔出水以后啟動機器2-3s，然后運轉機器，以免直接運轉燒毀電機。2）振沖器對準樁位，吊車垂直吊起振沖器，使噴水口對準樁孔位置，偏差小于50mm。開啟振沖器及離心泵電源，檢查水壓（0.6～0.8MPa，水量200～300l／min）、檢查電壓和振沖器的空載電流是否正常，并記錄空載電流。3）啟動吊車,使振沖器以1～2m/min的速度沉入地層中，并觀察振沖器電流變化，電流最大值不得超過150A,如超過時，則必須暫停下沉或向上提升振沖器，待電流下降后再緩慢繼續(xù)下沉。4）吹填場地中普遍存在硬砂層，遇硬砂層孔口不返水時，應向上提升振沖器，待孔口返水后繼續(xù)下沉，如此反復，可貫穿硬層。貫穿硬夾層時，應適當擴孔，每深入1m應停留擴孔5～10s，達到設計孔深后，振沖器再往返1～2次，以便進一步擴孔。5）當振沖器下沉到設計孔深以下0.3m后開始清孔，先留振5-15s，全孔上下往返1-2次清孔，成孔后一般需要1～2min清孔，適當擴孔并降低孔內泥漿濃度，便于填料時碎石下降到孔底，做好成孔時間、電流等記錄。6）吹填場地面積較大，由于大面積振沖擠密作用，局部樁位成孔困難，當采用135kw振沖器仍無法成孔的，可采用直徑300mm的螺紋鉆孔進行引孔施工。7）連續(xù)填料、振密：用機動翻斗車將20～40mm碎石運至樁孔處，成孔后將振沖器提升1m左右，由孔口投料，制樁電流50～60A，當密實電流達到120A時，留振5-15s，然后再向上提升0.5-1.0m，待填料下降后,再下放振沖器，保證密實電流達到120A，密實段在0.3-0.5m以下。如此循環(huán)施工，直到設計樁頂標高后上部虛填0．7m左右的石料，并用振沖器下壓，保證樁頭強度。填料過程中，要記錄起止時間及填料量。8）關機移位，在布樁圖上做好記錄，施工下一個樁。5.2.4重錘強夯1試夯及參數(shù)確定強夯施工參數(shù)是依據(jù)工程場地的地質條件通過試夯確定的，根據(jù)已施工的碎石樁復合地基的特點，并通過試夯后可確定以下主要施工參數(shù)：碎石樁施工完畢三周后進行強夯處理；錘重10～25T；落距10～15m；采用兩遍點夯，一遍滿夯，每遍夯擊間隔時間一周。2施工要點1）清理平整場地、鋪設墊層：利用推土機平整場地之后，鋪設0.5m厚的碎石墊層，以利于夯擊時場地的排水及方便機械通行，并使夯擊能擴散。2）測量放樣：采用水準儀和經緯儀按施工圖要求確定強夯區(qū)域及點位布置，并在強夯范圍外設置坐標控制網點基樁，同時在其周圍合理布置水準點作為控制高程、沉降的依據(jù)，在第一遍夯點位置處打入短木樁作標志。3）起重機就位，夯錘置于夯點位置。4）測量夯前錘頂高程。5）將夯錘起吊到預定高度，開啟脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由落下后，放下吊鉤，測量錘頂高程。6）重復2～5步驟，按設計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標準，完成第一遍全部夯點的夯擊。7）間隔一周時間后，按1～6步驟完成第二遍點夯。8）第二遍點夯完成后，對場地進行回填整平。9）最后采用1000KN.m的沖擊能進行低能量的滿夯。5.2.5常見問題及處理方法在大面積吹填場地中進行振沖碎石樁施工時，常出現(xiàn)抱管、抱鉆、樁位偏離、下料困難等問題，可按以下方法進行處理：1抱管——在成孔過程中，由于水壓太小或孔口淤積的泥沙太高，泥漿無法及時排除，泥沙沉積于孔內抱死導管，出現(xiàn)導管提不上來、放不下去的情況。出現(xiàn)這種問題時要注意不能關閉水管，否則孔內的泥沙會由于水壓的作用而堵住出水孔，甚至燒毀電機。要把水壓降到最低，振沖器不要關，慢慢上下提動直到抱住導管的泥沙松動后就可以提上來了。2抱鉆－－和抱管一樣，只不過泥沙淤住的是振沖器而不是導管。抱鉆和抱管最大的區(qū)別在于電流的變化。抱鉆時電流不斷的變化，而且是不斷升高，當電流達到220A時就應該關閉振沖器，以免因為電流長時間過高而燒毀電機。抱管時電流變化不大，一般在空振電流左右，不關閉振沖也不會對機器產生損壞。抱鉆時除了在電流太大時必須關閉機器以外，其余的處理方法與抱管時的處理方法是一樣的。3樁位偏離－－在大面積吹填場地中常存在軟硬不均的土層，進行振沖碎石樁施工時，振沖器會偏向較軟的一邊，出現(xiàn)這種情況時，在進行下一根樁施工時，樁位要往相反方向偏移相應的距離，這樣就可以降低成孔后的偏移程度。同時在下放振沖器過程中還得注意控制下放速度，一般控制在１－２m/min，且要始終保持振沖器的垂直。4下料困難－－在難以下料時，可以在孔口堆積適當?shù)牧?，然后多次上下提拉，孔口的泥沙就會被帶下達到擴大孔口，下料順利的目的。5.3勞動力組織勞動組織根據(jù)工程量、施工進度要求等情況而定，以每臺機械為例，振沖碎石樁配備人員如下：孔口指揮工2人，振沖器操作工2人，測量員1人，裝載司機1人，填料工2人，普工3人；強夯配備人員如下：起重工2人，強夯操作工2人，普工2人。6材料與設備6.1主要材料6.1.1所用碎石應由未風化的干凈礫石或塊石軋制而成，級配采用2－4自然級配，含泥量不大于5%，且最大粒徑不大于4cm。6.2施工設備及儀器6.2.1主要機具設備見表6.2.1表6.2.1機具設備表機具名稱主要用途規(guī)格數(shù)量汽車起重機吊振沖器25t3臺振沖器成孔、制樁ZCQ-75、ZCQ-1135各3臺裝載機運碎石ZL503臺離心式水泵壓力水2DA-84臺泥漿泵抽漿3PNL6臺潛水泵抽水8JQ6臺污水泵抽水70NWL4臺氧割設備振沖器維修3套電焊機振沖器維修6臺強夯機吊夯錘25t～50t3套夯錘強夯21t，直徑2..52m3個6.2.2施工測量儀器1全站儀：測放施工主要控制點和平面控制網。2經緯儀、鋼卷尺：根據(jù)主控制點測放細部控制點，主要用來測放樁位。3水準儀、塔尺：布設高程控制點，測量樁頂標高和場地標高。7質量控制7.1質量控制標準7.1.1施工時，工程質量控制及驗收應嚴格按照《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ79-2002、《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》GB50202-2002、《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002、相關地方、行業(yè)標準執(zhí)行。7.1.2碎石樁施工質量執(zhí)行《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》GB50202-2002，允許偏差按表7.1.2。表7.1.2碎石樁施工允許偏差項次檢查項目規(guī)定值或允許偏差差檢查方法和頻率1樁距（㎜）±150抽查2%2樁徑（㎜）不小于設計值抽查2%3樁長（㎜）不小于設計值檢查施工記錄4豎直度（%）小于1.5檢查施工記錄5灌石量不小于設計值檢查施工記錄7.1.3強夯施工質量執(zhí)行《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》GB50202-2002，允許偏差按表7.2.2。表7.1.3強夯施工允許偏差項次檢查項目規(guī)定值或允許偏差差檢查方法和頻率1夯錘落居（㎜）±300鋼索設標志2錘重（㎏）±100稱重3夯擊遍數(shù)及順序設計值要求計數(shù)法4夯點間距（㎜）±500鋼尺量測7.2質量保證措施7.3.1現(xiàn)場的控制樁要樹立明顯的標志加以保護，并定期進行復核檢查。7.3.2施工原始記錄必須如實填寫，并按時整理，提供有關規(guī)定的資料。7.3.3建立質量目標管理責任制，健全崗位目標責任制，全過程實行三級檢驗制度。7.3.4施工注意事項1碎石樁填料振沖過程要注意控制三要素：密實電流、留振時間、加密段長度。密實電流一般需要控制在120A左右，有自動報警系統(tǒng)的在聽到鈴響后就可以提升；加密段長度一般控制在30～50cm，如果控制不好就會造成漏振；留振時間一般大于30s，在這段時間內一定要注意電流必須保持在密實電流以上。2碎石樁施工過程除了控制好三要素外，水壓也很重要。成樁時，尤其達到孔口位置時要減小水壓，否則不僅會浪費材料，還會影響樁的質量。3強夯夯點布置及夯距：夯擊點可按方形或梅花形布置。第一遍的夯點間距要大，使得深層土得到加固，然后中間補插夯點。夯點間距通常是6～10m，重大工程的夯距由試夯確定。4夯擊時應按試驗和設計確定的強夯參數(shù)進行，落錘應保持平穩(wěn)，夯位應準確，夯擊坑內積水應及時排除。若錯位或坑底傾斜過大，宜用砂土將坑底整平；坑底含水量過大時，可鋪砂石后再進行夯擊。在每一遍夯擊之后，要用碎石將夯擊坑填平，再進行下一遍夯擊。5強夯施工的夯擊次數(shù)，應滿足以下條件：A、最后兩擊的平均夯沉量不宜大于50mm；B、夯坑周圍地面不應發(fā)生過大的隆起；C、不應使夯坑過深而發(fā)生提錘困難。6強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍，每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。7.3.5防震動擠土措施1設置應力釋放孔、開挖隔振溝，孔內、溝內可回填鋸末木屑等異性介質。2在靠近被防護對象的地帶，可采取降低強夯能級或分層強夯的措施，還可以改變施工參數(shù)，用小面積夯錘、小夯擊能的施工方法。8安全措施8.0.1進入現(xiàn)場施工人員必須佩戴安全帽、非施工人員嚴禁進入施工現(xiàn)場。8.0.2施工人員必須集中統(tǒng)一指揮，信號明確；吊車司機、裝載機司機應按信號操作，起吊后任何人不得由吊臂桿下方通過。8.0.3施工人員必須明確分工、各負其責，各崗位人員必須嚴格執(zhí)行本工程的有關安全操作規(guī)程及振沖作業(yè)的安全規(guī)定，關鍵崗位持證上崗。8.0.4吊車要按性能要求使用，不得超負荷，工作一定時間后應進行保養(yǎng)。8.0.5施工現(xiàn)場的臨時用電嚴格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》的有關規(guī)定；電纜線路采用“三相五線”制，電氣線路及電氣設備必須絕緣良好；場內架設的電力線路懸掛高度和線間距應符合規(guī)范要求。8.0.6氧氣瓶與乙炔瓶隔離存放，嚴格保證氧氣瓶不沾染油脂，乙炔發(fā)生器有防止回火的安全裝置。8.0.7施工工具要勤檢查，注意各連接件的松緊度，嚴防脫落傷人。8.0.8六級以上大風天氣、大霧及夜間照明不良情況下，嚴禁作業(yè)。8.0.9嚴禁酒后操作機械及酒后上崗工作。9環(huán)保措施9.0.1將施工場地和作業(yè)限制在工程建設允許范圍內，合理布置，規(guī)范圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔齊明。9.0.2設立專用排漿溝、集漿坑，對廢漿、污水進行集中，認真做好無害化處理，從根本上防止施工廢漿亂流。9.0.3成立對應的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府頒布的有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和處理，遵守有關防火及廢棄物處理的規(guī)章制度。9.0.4合理安排施工作業(yè)的時間，減少夜間施工對周圍居民的干擾。9.0.5對