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振冲碎石桩加固高速公路路基施工与检测
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【摘 要】介绍振冲碎石桩加固高速公路填方路基地基的工艺原理、工艺流程和采用重型动力触探试验进行检测的方法及结果。
【关键词】振冲碎石桩 高速公路 路计时工 检测
1 工程概况
某工程为昭待公路路基加固处理工程。云南昭通至待补公路地处云南东北部，位于东经102°43′～103°20′,北纬24°50′～25°02′之间，是国家重点建设项目“五纵七横”国道主干线之一（GZ40二连浩特-昆明-河口公路），也是云南省公路网主骨架的重要组成部分。经云南昭通、曲靖两个地区及贵州省威宁县，北连四川省，南接国家级边境口岸河口，服务于滇东北、滇中、滇南等广阔地域。
本工程位于昭待公路K316 950～K317 180段，段内路基由于液化土层与软土呈互层状分布。
2 工程地质条件
2.1 地层
第一层：亚粘土：灰色、褐灰色，含少量灰岩砾石，表层0.50m为松散状种植土。容许承载力60～130KPa；深度在0～4.2m范围内。
第二层：淤泥：褐灰、褐红色，含少量园砾，局部夹薄层状砂。容许承载力55～112KPa；深度在4.2～9.4m范围内。
第三层：亚粘土：褐灰色，含15%的园砾，粒径2～10mm。容许承载力60～130KPa；深度在9.4～15m范围内。
第四层：粘土：褐灰色、灰黑色，含少量有机质。软塑，局部可塑。容许承载力115～140KPa，硬塑状容许承载力312KPa；深度在15～17.1m范围内。
2.2 地质构造
本区位于扬子地台之滇东台褶皱带，主要在滇东台褶束与会泽台褶束之间，处于川滇南北向构造—小江深大断裂带东缘与其次级构造—雨断裂带结合部位。地质构造以北东向为主，断裂次之。构造较为复杂，北东向构造比较发育；南北向构造集中分布在西部（系小江断裂带的组成部分）、东北部，其余零星残出现；北西向构造大部分属于南北向构造和北东向主干构造的配套成分。与本段路线关系密切的北东向构造为五星背斜及窝都断裂。
新构造运动频繁而强烈，主要形式表现为大面积的升降、断块差异性升降和断裂活动等3种类型。共同特点是断裂破碎带发育、新构造变动形迹或迹象较多：众多的小型山间盆地、湖泊、新生带地层的断错、明显的断层三角面、成串的（温）泉、频繁的地震活动等。路线穿越小江大断裂东侧的滇东台褶带，是我国强烈地震活动带之一，区域稳定性差。
2.3 地震
根据国家质量技术监督局2001年发布的《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)全线地震动参数划分如下：地震动峰值加速度为0.1～0.2g(对应的地震基本烈度为Ⅶ度).地震动反应谱周期为0.4～0.45s。
2.4 工程地质条件评价
液化砂土：段内地震动峰值加速度为0.1～0.2g，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。据本区勘察资料，按《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)第2.2.2条检算，埋深20m以内的(2-2)淤泥质砂层粘粒含量为14.7 ，对该砂层进行液化判定，为可液化砂土，液化抵抗系数Ce=0.1～O.8，承载力折减系数u=O～l／3。
3 工程措施
对本路段软土地基，采用振冲碎石桩复合地基加固。
4 碎石桩施工
4.1 施工技术要点
(1)采用江苏产ZCQ 3O型振冲器，碎石桩桩径377mm。根据《公路工程抗震设计规范》(JTJOO4—89)，结合段内地质剖面资料，碎石桩桩长按10m，间距按d=1.2m，按正三角形满堂布置，详见图4。
图1 碎石桩平面布置大样示意图(2)碎石材料采用粒径为20～lOOmm未风化的花岗岩碎石，含泥量≤1O%。
(3)密实电流经试桩确定为45～50A，留振时间为10～20s，水压0.4～O.6MPa。
(4)碎石桩顶铺设一层300mm碎石垫层。
4.2 试桩
施工前根据设计单位提供的分区地质资料进行试桩，据此确定各区碎石桩的密实电流、留振时间及水压等施工参数，是处理可液化砂土与软土互层地基的关键。
4.3 施工工艺流程
定桩位→桩机就位→沉振冲头至设计深度成孔→提升至孔口→沉振冲头至孔底清孔→回填碎石料并分层振实到地面止→移机至下一个桩位→结束。
4.4 施工工艺要求
(1)平整场地至设计标高，按桩位设计平面布置图在现场用竹签作标记，桩位偏差不大于土5cm。
(2)成孔：对准桩位，启动供水泵和振冲器，待振冲器电流稳定后缓慢下沉振冲器成孔，直到符合设计桩长要求，记录振冲器经各深度的电流变化值和时间，提升振冲器至孔口。
(3)清孔：成孔后，上下串动振冲器1～2遍进行清孔。根据试桩要求减小水压。
(4)填料及振密制桩：清孔后将振冲器提离孔口。向孔内投入约0.5m 碎石，然后下沉振冲器将碎石振密到试桩要求的密实电流；再次将振冲器提升O.3～0.5m投料.下沉振冲器留振振密；如此重复自下而上逐段振密制桩至孔口，并记录各深度的最终电流值和填料量，即完成一根桩施工。 5 碎石桩检测
5.1碎石桩检测方法
本次碎石桩质量检测采用重（II）型动力触探试验，对碎石桩成桩质量（密实度、连续性）进行检测，共检测碎石桩226棵。重（II）型动力触探设备规格：63.5kg的自由脱钩落锤，落距76cm，探头直径74mm，圆锥角60。，探杆直径42mm。试验时探头必须对准检测孔中心位置，保证探杆垂直不产生侧向晃动，锤击贯入应连续进行，特别须防止锤击偏心，偏心不得超过2%。试验按每贯入10cm记录其锤击数，直至试验结束。试验过程中，每贯入1m时，将探杆转动一圈半，减小侧摩阻力的影响。
5.2碎石桩检测结果
对处于地下水以下的碎石桩段的锤击数按式1进行修正。
N63.5＝1.1N’63.5 1.0(1)
式中：N63.5——经地下水影响校正后的锤击数
N’63.5——未经地下水影响校正而经杆长校正后的锤击数
本段碎石桩的桩身质量按以下标准评价：取重（II）型动力触探试验锤击数5击为临界值，修正后击数大于等于5击的桩段密实度达标；修正后击数小于5击的桩段密实度不达标；对局部欠密实现象容许值规定：修正后击数小于5击的单桩长度不超过1m，累计长度不超过桩长的30%的桩视为合格桩，不满足以上容许值规定的桩即为不合格桩。按以上标准，本段碎石桩共按5%检测的226棵（1480m）全部合格。
6 工程效果及评价
6.1 工程效果
施工处理后的地基还进行了5次复合地基载荷试验。复合地基承载力分别为200、210、190、240、260Kpa，试验结果表明，复合地基承载力达到设计要求。
6.2 工程评价
在碎石桩质量的标准评价的选择上，本段碎石桩是根据本场地的地质条件，并参考有关工程及专家对重（II）型动力触探检测碎石桩桩体质量的以下经验和建议。结果表明，该方法确实可行。
振冲法适用范围为饱和松散粉细砂、中粗砂和砾砂、饱和黄土、杂填土、粘性土和软土。随着振冲设备方面的不断改进，桩体质量检测方法不断积累和丰富，振冲法在我国地基处理的领域有着广阔的前景。
参考文献：
[1]《地基处理第三册》(第二版)编写委员会.地基处理手册[M].2002，9.
[2]云南省公路规划设计院.昭待公路第11合同段两阶段施工设汁图(第四册)[R].2003.
[3]岩土工程勘察规范（GB50021-2001）[M].2001. 来源: 《建筑中文网》.
【关键词】振冲碎石桩 高速公路 路计时工 检测
1 工程概况
某工程为昭待公路路基加固处理工程。云南昭通至待补公路地处云南东北部，位于东经102°43′～103°20′,北纬24°50′～25°02′之间，是国家重点建设项目“五纵七横”国道主干线之一（GZ40二连浩特-昆明-河口公路），也是云南省公路网主骨架的重要组成部分。经云南昭通、曲靖两个地区及贵州省威宁县，北连四川省，南接国家级边境口岸河口，服务于滇东北、滇中、滇南等广阔地域。
本工程位于昭待公路K316 950～K317 180段，段内路基由于液化土层与软土呈互层状分布。
2 工程地质条件
2.1 地层
第一层：亚粘土：灰色、褐灰色，含少量灰岩砾石，表层0.50m为松散状种植土。容许承载力60～130KPa；深度在0～4.2m范围内。
第二层：淤泥：褐灰、褐红色，含少量园砾，局部夹薄层状砂。容许承载力55～112KPa；深度在4.2～9.4m范围内。
第三层：亚粘土：褐灰色，含15%的园砾，粒径2～10mm。容许承载力60～130KPa；深度在9.4～15m范围内。
第四层：粘土：褐灰色、灰黑色，含少量有机质。软塑，局部可塑。容许承载力115～140KPa，硬塑状容许承载力312KPa；深度在15～17.1m范围内。
2.2 地质构造
本区位于扬子地台之滇东台褶皱带，主要在滇东台褶束与会泽台褶束之间，处于川滇南北向构造—小江深大断裂带东缘与其次级构造—雨断裂带结合部位。地质构造以北东向为主，断裂次之。构造较为复杂，北东向构造比较发育；南北向构造集中分布在西部（系小江断裂带的组成部分）、东北部，其余零星残出现；北西向构造大部分属于南北向构造和北东向主干构造的配套成分。与本段路线关系密切的北东向构造为五星背斜及窝都断裂。
新构造运动频繁而强烈，主要形式表现为大面积的升降、断块差异性升降和断裂活动等3种类型。共同特点是断裂破碎带发育、新构造变动形迹或迹象较多：众多的小型山间盆地、湖泊、新生带地层的断错、明显的断层三角面、成串的（温）泉、频繁的地震活动等。路线穿越小江大断裂东侧的滇东台褶带，是我国强烈地震活动带之一，区域稳定性差。
2.3 地震
根据国家质量技术监督局2001年发布的《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)全线地震动参数划分如下：地震动峰值加速度为0.1～0.2g(对应的地震基本烈度为Ⅶ度).地震动反应谱周期为0.4～0.45s。
2.4 工程地质条件评价
液化砂土：段内地震动峰值加速度为0.1～0.2g，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。据本区勘察资料，按《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)第2.2.2条检算，埋深20m以内的(2-2)淤泥质砂层粘粒含量为14.7 ，对该砂层进行液化判定，为可液化砂土，液化抵抗系数Ce=0.1～O.8，承载力折减系数u=O～l／3。
3 工程措施
对本路段软土地基，采用振冲碎石桩复合地基加固。
4 碎石桩施工
4.1 施工技术要点
(1)采用江苏产ZCQ 3O型振冲器，碎石桩桩径377mm。根据《公路工程抗震设计规范》(JTJOO4—89)，结合段内地质剖面资料，碎石桩桩长按10m，间距按d=1.2m，按正三角形满堂布置，详见图4。
图1 碎石桩平面布置大样示意图(2)碎石材料采用粒径为20～lOOmm未风化的花岗岩碎石，含泥量≤1O%。
(3)密实电流经试桩确定为45～50A，留振时间为10～20s，水压0.4～O.6MPa。
(4)碎石桩顶铺设一层300mm碎石垫层。
4.2 试桩
施工前根据设计单位提供的分区地质资料进行试桩，据此确定各区碎石桩的密实电流、留振时间及水压等施工参数，是处理可液化砂土与软土互层地基的关键。
4.3 施工工艺流程
定桩位→桩机就位→沉振冲头至设计深度成孔→提升至孔口→沉振冲头至孔底清孔→回填碎石料并分层振实到地面止→移机至下一个桩位→结束。
4.4 施工工艺要求
(1)平整场地至设计标高，按桩位设计平面布置图在现场用竹签作标记，桩位偏差不大于土5cm。
(2)成孔：对准桩位，启动供水泵和振冲器，待振冲器电流稳定后缓慢下沉振冲器成孔，直到符合设计桩长要求，记录振冲器经各深度的电流变化值和时间，提升振冲器至孔口。
(3)清孔：成孔后，上下串动振冲器1～2遍进行清孔。根据试桩要求减小水压。
(4)填料及振密制桩：清孔后将振冲器提离孔口。向孔内投入约0.5m 碎石，然后下沉振冲器将碎石振密到试桩要求的密实电流；再次将振冲器提升O.3～0.5m投料.下沉振冲器留振振密；如此重复自下而上逐段振密制桩至孔口，并记录各深度的最终电流值和填料量，即完成一根桩施工。 5 碎石桩检测
5.1碎石桩检测方法
本次碎石桩质量检测采用重（II）型动力触探试验，对碎石桩成桩质量（密实度、连续性）进行检测，共检测碎石桩226棵。重（II）型动力触探设备规格：63.5kg的自由脱钩落锤，落距76cm，探头直径74mm，圆锥角60。，探杆直径42mm。试验时探头必须对准检测孔中心位置，保证探杆垂直不产生侧向晃动，锤击贯入应连续进行，特别须防止锤击偏心，偏心不得超过2%。试验按每贯入10cm记录其锤击数，直至试验结束。试验过程中，每贯入1m时，将探杆转动一圈半，减小侧摩阻力的影响。
5.2碎石桩检测结果
对处于地下水以下的碎石桩段的锤击数按式1进行修正。
N63.5＝1.1N’63.5 1.0(1)
式中：N63.5——经地下水影响校正后的锤击数
N’63.5——未经地下水影响校正而经杆长校正后的锤击数
本段碎石桩的桩身质量按以下标准评价：取重（II）型动力触探试验锤击数5击为临界值，修正后击数大于等于5击的桩段密实度达标；修正后击数小于5击的桩段密实度不达标；对局部欠密实现象容许值规定：修正后击数小于5击的单桩长度不超过1m，累计长度不超过桩长的30%的桩视为合格桩，不满足以上容许值规定的桩即为不合格桩。按以上标准，本段碎石桩共按5%检测的226棵（1480m）全部合格。
6 工程效果及评价
6.1 工程效果
施工处理后的地基还进行了5次复合地基载荷试验。复合地基承载力分别为200、210、190、240、260Kpa，试验结果表明，复合地基承载力达到设计要求。
6.2 工程评价
在碎石桩质量的标准评价的选择上，本段碎石桩是根据本场地的地质条件，并参考有关工程及专家对重（II）型动力触探检测碎石桩桩体质量的以下经验和建议。结果表明，该方法确实可行。
振冲法适用范围为饱和松散粉细砂、中粗砂和砾砂、饱和黄土、杂填土、粘性土和软土。随着振冲设备方面的不断改进，桩体质量检测方法不断积累和丰富，振冲法在我国地基处理的领域有着广阔的前景。
参考文献：
[1]《地基处理第三册》(第二版)编写委员会.地基处理手册[M].2002，9.
[2]云南省公路规划设计院.昭待公路第11合同段两阶段施工设汁图(第四册)[R].2003.
[3]岩土工程勘察规范（GB50021-2001）[M].2001. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200910/13315.htm
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