碎石桩是刚性或半刚性的地基处理方式,需应用水泥砂浆,其可对石料起到固结作用,也可对桩端及桩侧的土体进行有效加固,进而可将桩间土体的性质进行有效改善,而使地基的承载能力有所提升并提高其稳定性,可减少桩底沉渣等多种病害的出现,可根据工程要求进行桩体强度的调节。碎石桩施工时无需进行振动或挤土,所使用的机械设备也较为轻便,在旧路加宽或软土层较深的地基加固处理中较为常用。
1.碎石桩地基的破坏形式分析
1.1桩端鼓出产生的破坏
该种现象主要出现在距桩顶端部深的范围内,桩体被压溃而向侧面呈现出膨胀鼓出现象,从而挤压周围地基土体.该种现象主要出现在基础面积不大的单桩或桩群。
1.2桩切入产生的破坏
在荷载作用下桩体可向下呈切入式下沉,因此可使整个地基失去承载能力,该种现象主要出现在桩体未打入硬层的情况下。另外若桩比较短小也易出现这种情况。
1.3整体剪切滑动产生的破坏
若地基土质联通建筑物而沿着某个破裂面滑动而产生弧形滑动面,此时加载过快就会导致固结速率低于加载速率,这种情况下地基的破坏表现为不排水剪切性质的破坏或部分排水性质的破坏,该种现象主要发生在高路堤地面。
2.软土地基加固处理中碎石桩的具体应用
2.1清除地基表面
在施工前应先将加固范围内地面上的空穴、垃圾、流塑状淤泥等清除干净,并在换填范围内两侧按照1:0.5的坡度进行开挖放坡,之后将地基大致整平,铺设0.5m厚的碎石临时垫层.并将其碾压密实以便于施工机械进场。垫层施工中,应严格控制粒径,避免粒径过大而无法成孔。
2.2换填施工
换填时可采用分层换填法,各层砂垫层的压实厚度应控制在25cm左右,并进行填料试验,以此为依据结合相应的工艺参数分层进行填筑压实。可采用推土机进行填料的初平,以确保填筑厚度与规定相符,并保持压实的均匀性。之后使用刮平机二次平整,提高摊铺表面的平整度。同时应合理进行砂石含水量的控制,及时进行晾晒或洒水以使之符合施工标准。
2.3放样与布点
放样、布点时,应结合设计资料确定桩位中心。并在现场用小木桩或竹板桩准确定出每个桩的位置,用白灰点表示桩位,后以中心为圆心、以桩身半径加护壁厚度为半径画出钻孔的圆周,并撒石灰线,最终控制其桩位偏差不超过+20mm。
2.4钻机安装与上料
应遵循由低到高的原则进行钻机安装与定位,确保桩锤的中心与地面定位保持一致,可使用经纬仪进行桩锤导向架垂直度的控制。钻机安装完成且完成定位后可进行上料,应选用符合级配的石料、并确保桩体密实度符合标准,打桩时应动作轻缓以免桩管出现偏移或倾斜,桩管应深入土中2m左右,应对桩机的频率进行有效控制以免桩位过深而进入下承层,不得对软土过分扰动。可采用振动器振密碎石,拔管时要确保振动棒处于运行状态,以提高碎石的密实度,应缓慢拔管以免出现碎石桩缩颈或碎石中断现象。
2.5造孔施工
冲孔时要合理控制深度,应比设计桩长少0.5m左右,并应合理控制冲孔速度,确保水压及水量充足。冲孔深度符合标准后应以每分钟5至6m的速度向上提升振冲器,并进行1~2分钟的清孔,待孔中泥浆全部呈稀泥状况时造孔完成。
2.6下注浆管
应将两根注浆管下放至孔中,并与孔底保持40cm的距离,应采用对称安装法进行注浆管的设置以提高灌注质量。安装完成后可将注浆管口进行保护以免杂物进入,注浆过程中也要避免泥浆或杂物进入其中。
2.7投放碎石
将碎石通过串筒投放至孔内,其最终投放量应超过计算桩孔体积,并填筑至孔口标高。在整个填筑碎石的过程中要不间断用注浆管注入清水以洗孔,保持出浆比重在1.05以下。
2.8压力注浆施工
注浆材料采用水泥砂浆,一般可适量掺加粉煤灰以提高水泥砂浆的和易性。注浆一般采用边压浆边拔管的注浆方法,且不同的孔深采用不同的注浆压力。在正式注浆前,应进行工艺试验以确定合适的水灰比和注浆压力等。注浆过程中在桩顶填筑碎石,并在lm~2m范围内进行补充注浆直至孔口标高。待断面上的浆液充分外溢充盈后方可停止,之后才可将注浆管拔出。
2.9移动钻机位置
前一桩打完后,待其外观和用料及插倒次数合格后可将钻机移至下一桩位,摆正机械后进行施工。若桩体的碎石用量不足或出现碎石桩中断等现象,则应在原位复打。桩管拔出后碎石桩应外露一定高度并将其竖直埋入砂垫层内;若存在高出砂垫层部分则应将高出部分凿除,完毕后进行分层填筑,在填筑时不应采用振动式压路机进行碾压。
2.10成桩检测
成桩检测一般采用重型动力触探方法。一般每个单元的检测数量为本单元总数的2%,且不少于3根。桩间土的检测一般采用标准贯入法并和原样土的相对紧密度试验法,检测点数一般为桩体总数的3%,检测标准应严格按照标准进行控制。最终单桩桩体和桩间土的点位合格率不低于80%,整个地基处理后的相对紧密度应满足相应抗震烈度要求。
结语:碎石桩可加固地基、提高地基承载力、减少地基的工后沉降,还可提高土体的抗剪强度,增大土体的抗滑稳定性。由于碎石桩所用材料以碎石为主,其现场加工制作均较为方便。同其他类桩体相比,碎石桩具有成本低廉、施工快捷、施工速度快等优点,可显著改善软弱地基的性能,能有效清除可液化地基的振动液化危害,大幅提高地基的承载力,减少基础的沉降变形,因此具有非常广阔的发展前景。
参考文献:
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