毕文龙
山东电力建设第三工程有限公司 山东 青岛 266100
摘 要：我国地域辽阔，土类众多，其中松、软土占有相当的比例。这些土的强度极低，压缩性较大，抗震性极差。经过长期实践证明，此类土的加固处理使用振动沉管碎石桩的效果显著，方法可靠，既能满足建筑强度和稳定性要求，又能够缩短工期，减少投资，不失为一种经济、快捷的软弱地基处治办法。
关键词：密实地层；碎石桩；振动沉管；引孔
碎石桩是以碎石（卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩。现在的施工方法是从德国工程师1936年发明的振冲法发展而来，依靠振冲器的强力振动使饱和的砂土液化、颗粒重新排列、孔隙减小而达到挤密效果的，再在孔中加入碎石形成桩体，与原地基组成复合地基，从而提高地基承载力。在工程上此法的广泛应用产生了良好的社会效益和经济效益，使得其抗液化理论研究得到了迅速发展，其在抗液化反面的显著效果也得到了工程实践的验证。本文主要介绍振动沉管碎石桩的施工工艺。
1振动沉管碎石桩加固地基原理
振动沉管碎石桩加固软弱土地基的主要目的，是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性。
（1）在成孔及成桩时，振动锤的强烈振动，使填入料和地基土在挤密的同时获得强烈的预震，对土层增强抗液化能力是极为有利的。形成的复合土层起垫层作用，垫层将荷载扩散使应力分布趋于均匀，从而提高地基整体的承载力，减少沉降量。
（2）在成桩过程中桩管对周围土层产生很大的横向挤压力，桩管体积的碎石挤向桩管周围的土层，使桩管周围的土层孔隙比减小、密实度增大。
（3）碎石桩加固软弱土时，桩孔内充填碎石（卵石、砾石）和粗砂等反滤性好的粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水降压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高，防止软弱土产生液化，并可加快地基的排水固结。
2碎石桩的施工工艺
① 清理整平施工場地，进行桩位放样。
② 桩机就位，校正桩管垂直度应≤1.5%;校正桩管长度及投料口位置，使之符合设计桩长;设置二次投料口;在桩位处铺设少量碎石。
③ 启动振动锤，将桩管下到设计深度，每下沉0.5m留振30秒。
④ 稍提升桩管使桩尖打开。
⑤ 停止振动，立即向管内装入规定数量的碎石。
⑥ 振动拔管，拔管前先振动1分钟以后边振动边拔管，每提升1m导管应反插30cm，留振10-20秒，拔管速度为1～2m/min。
⑦ 根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度，进行数次反插直至桩管内碎石 ?全部拔出。
⑧ 提升桩管开启第二投料口并停止振动，进行第二次投料直至灌满。
⑨ 继续边拔管边振动，直至拔出地面。
⑩ 提升桩管高于地面，停止振动进行孔口投料（第三次投料）直至地表。
11启动反插，并及时进行孔口补料至该桩设计碎石桩用量全部投完为止。
12孔口加压至前机架抬起，完成一根桩施工。
13移动桩架至另一孔位，重复以上操作。
3施工过程
一）、施工前的准备工作。
1、按设计要求完成清场，经监理工程师检查验收合格，排出地面积水，确保地表干燥。
2、用于碎石桩的碎石经试验满足要求，并经监理工程师批准。
3、选择采用桩机的额定电流不小于60A，振动力不小于90kN，振幅不小于4.3mm，且进场的机械设备调试完毕，可以正常投入使用，施工、技术、质检、试验人员到位。
4、施工方案经监理及业主审核批准。
5、清场后打桩设备能直接进入场地施工的，直接施工碎石桩;对设备难于进场或危及施工安全的，根据设计要求填筑50cm的中风化石渣垫层，以满足设备进场需要和安全施工。
二）、试桩
试桩的目的是：按照所选的机械性能，按设计要求、规定的施工工艺来验证设计参数，有效控制试桩质量，制造出高密度的碎石桩，提高复合地基承载力;取得满足设计要求的碎石桩施工的控制数据，从而保证碎石桩施工质量。
1.试桩位置根据地质图和现场地貌特征选择在具有代表性的地点进行，按照批准的施工组织设计和工艺要求及试桩数量进行施工，并详细记录提管速度，反插深度及停振时间，停振（密实）电流，反插次数及位置，碎石贯入量，成桩时间。
2.碎石桩的密实度采用重Ⅱ型动力触探仪测试，单桩和复合地基承载力采用静载试验确定。
3.经过检验，碎石桩各项指标满足设计要求后写出试桩报告，监理工程师审批后按试桩的规定和要求进行碎石桩的施工。
三）、施工
1.正式施工前，安排测量员准确地对桩位进行放样，在放样图上标识清楚各桩编号，打印放样图并上墙，安排专人根据打桩施工记录在放样图上每天标记，根据放样资料、施工记录、设计图纸认真核对，防止漏打、重打，严格按设计要求范围进行施工，确保桩位正确无误。
2.进场碎石须按要求严格控制各项指标，确保成桩施工质量。
3.为确保碎石桩的成桩质量和对软弱土的挤密效果，提高桩间土承载力，碎石桩的施工次序宜为“由内向外”或“由一边向另一边”的顺序依次成桩，这种顺序易挤走部分软土，便于制桩。
4.碎石桩的桩长严格按设计施工打至基岩，根据试桩得出的停振（密实）电流及桩杆刻度确定桩长。
5.成孔时的成孔速度应力求均匀，严格控制提管速度。为确保设计碎石桩碎石充盈系数不小于1.2的要求，根据试桩结果，本工程各区域振动沉管制桩要求为：从底部至距地表下平均9m米范围（具体以停振（密实）电流为准），提管速度不得大于1m/1.5min，每提高1m反插0.3m，并停振不少于15s;停振在满足密实电流时方能提管，否则再反插停振。提管后桩顶碎石堆高不小于0.5m，确保碎石灌入量和桩身质量满足设计要求，避免出现桩体不连续、缩径和密实不匀。
6.添加碎石时勤加，一次添加的碎石量不宜过多，同时做好耗用碎石的记录，每10桩核算一次。若耗用碎石量偏离设计用量过大，及时查明原因。
7.由于拨管时带起的泥土会污染碎石，导致碎石垫层排水功能失效;要求必须及时清除泥土和被污染的碎石。对未填碎石的地段，拔管带起的松散泥土应及时清除。
8.施工中认真及时准确地核实每桩长度，密实电流，提管速度，停振时间、反插次数和碎石灌入量，形成碎石桩施工记录表，确保按设计桩位打造高强度的碎石桩。
9.加强现场施工组织管理，严格按批准的试桩工艺要求认真施工，确保安全生产。
4注意事项
根据施工情况，总结以下几点注意事项：
1.碎石桩机进场时应检验的几点事项
1）核定振动沉管机桩杆显示沉管深度的刻度是否准确;
2）核准振动沉管机电流功率以及最大额定电流峰值;
3）检验机身安装的数字化监控设备定位的准确性，确定设计桩位与实际GPS定位的偏差值，防止漏桩;
4）核准振动沉管机沉管的直径，防止因直径过大消耗填料
2.核准软地基原地面与桩机底部所填施工垫层而增加的厚度，避免计量发生偏差，施工垫层的厚度应计入桩身长度增加量。
3.严格按照试桩控制桩机反插次数，保证桩身密实度，并按规定要求做动力触探，否则桩身质量无法达到设计要求
4.严格按试桩提供的参数及成桩步骤控制拔管高度及拔管速度，否则，易出现断桩或缩颈，不能保证桩身连续性;
5.严格控制碎石用量、桩长、桩距，确保按照设计要求进行施工。
6.加强现场施工管理，派驻有责任心的工程技术人员进行跟班作业。
5 结语
在快速发展的过程中，地基处理施工技术越来越多样化，并且工艺也在不断发展优化，使得振动沉管碎石桩技术的应用也越来越广泛。但在其应用的过程中，需要结合实际情况，因地制宜，制定出具有针对性的施工工艺，并且严格把握各个施工环节，进而实现良好的应用效果。
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