碎石挤密桩施工工艺工法.docx
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碎石挤密桩施工工艺工法
碎石挤密桩施工工艺工法
1.前言
1.1工艺工法概况
振动沉管挤密碎石桩简称碎石挤密桩，是一种软土地基的处理方法。
加固砂土、粉土地基，可以使地基的承载力增加，沉降量减少，防止地震液化的发生，同时亦可用于增大软弱粘性土的整体稳定性。
碎石挤密桩能提高地基承载力，减少沉降量，防止路基位移发生。
1.2工艺原理
碎石挤密桩是通过成桩过程中对周围砂土、粉土层的挤密、振密作用和靠碎石的压入获得加固效果，使砂土、粉土层的密实度增加；同时设置的碎石挤密桩增强体，本身又是一个良好的排水通道，它的存在不仅有利于砂土、粉土层中超孔隙水压力的消散，有效地增强土体的抗液化能力，而且在荷载的作用下，碎石挤密桩增强体又与砂土、粉土层共同承担荷载作用，即形成碎石挤密桩复合土层。
2.工艺工法特点
2.1施工工艺简单，进度快，成本低。
2.2易于作业规范化、程序化、标准化，操作者和管理者易于掌握。
3.适用范围
适用于公路、铁路及房建等地基承载力不足，抗剪变形较大等地层的地基加固处理。
4.主要引用标准
《公路工程质量检验评定标准》JTGF801；
《公路路基施工技术规范》JTG_F10；
《铁路路基施工规范》TB10202；
5.施工方法
采用振动成孔机成孔，成孔过程中桩孔位的土体被挤密到周围土体，成孔后提起振动成孔机，向孔内倒入约1m厚的碎石再用振动成孔机进行捣固密实，提起振动锤，继续倒入碎石进行捣固密实直至碎石桩形成。
6.工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
碎石挤密装施工工艺流程见图1。
图1碎石挤密桩施工工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1施工准备
1在碎石桩施工前首先平整场地，夯实回填素土至地面，清理平整施工段地面障碍物；在施工过程中地基液化严重，碎石机倾斜或下陷，可在局部铺上一定厚度的碎石确保打桩机平衡，在施工完毕后及时清除。
2测量放线，恢复中线，放出路段边中桩，清理平整施工段地基表面，测量平整后的标高，做好排水系统，保证排水通道的畅通。
然后按照设计文件桩间距及形成绘制碎石桩施工平面图，按桩位图准确放出桩并编号，桩间距允许误差为±15cm。
3材料准备：
对进场的碎石按规范要求进行检验，要求碎石为自然级配，粒径20～40mm,含泥量控制在10％以下。
6.2.2成桩试验
施工前，应进行成桩试验，取得各种参数，以确保大面积施工质量，成桩试验要求达到以下目的：
1根据不同路段、不同的地质情况明确确定的桩体的有效长度。
2掌握满足设计要求和各种技术参数，如振动频率、留振时间、反插深度、桩管提升高度和进度、电机的工作和电流完成全过程的施工时间等。
3掌握振动沉管的阻力情况，选择合理的技术措施，确保挤密的均匀性和桩身的连续性。
4检验室内试验所确定的碎石灌入量是否达到设计要求。
5检测桩身的质量是否能达到设计要求。
6.2.3桩机就位
根据桩机走行钢轨上标出的桩位标记，移动桩机，使桩机对准打桩线。
应保证起重设备平稳，导向架与地面垂直，垂直偏角不应大于1.5%，成孔中心与设计桩位偏差不应大于50mm，桩径偏差控制在±20mm以内，桩长偏差不大于100mm。
6.2.4成孔
1采用振动法沉管成孔，根据设计及规范要求，钢管柱在振动过程要求垂直，避免钢管桩倾斜，受力不均匀。
振动过程中边振动边校正。
2桩身的深度按设计要求，在钢管桩体上做好标记，保证钢管桩达到设计要求。
3成孔的过程中，振动锤边振动边提拔，重复几次，保证钢管桩内的碎石密实。
4桩身满足要求后用小推车分批加入填料，然后振实提管，严格防止出现“断桩和缩颈桩”。
6.2.5成桩
1启动桩锤电机使桩锤振动，桩管沿桩位下沉。
2根据桩深和试桩时确定的充盈系数（充盈系数＝碎石填料体积/沉管体积，一般在1.3～1.5之间）制作进料斗，按规定的灌碎石量将碎石装入桩管内，如果桩管一次容纳不了应灌入的全部碎石，剩余的碎石待桩管提升下料振动挤密一段时间后，再补充装入。
3第一次把桩管提升80～100cm，提升时桩尖自动打开，向下反插0.5m,反复沉管拔管，直至桩管内的碎石料流入孔内。
4降落桩管，振动挤压15～20s。
5每次提升桩管50cm，挤压时间以桩管难以下沉时为宜。
按上述方法往复升降压拔桩管，直至所灌的碎石将地基挤密。
6完成该桩灌碎石量，桩管提至地面，进行下一根桩的施工。
在以上各施工程序中，关键是施工中对水、电、料的控制，即上流程的下沉挤密过程和投料与提管过程。
6.2.6质量检测
待桩体及桩间土超孔隙水压力基本消除后进行。
碎石桩施工质量检测项目及标准见表1。
表1碎石桩实测项目及检测
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
桩距/mm
±150
抽查2%
桩径/mm
不小于设计
抽查2%
桩长/m
不小于设计
查施工记录
竖直度/%
1.5
查施工记录
灌石量
不小于设计
查施工记录
1检测方法：
对桩体的检测采用重Ⅱ型动力触探测试其密实度，每单元检测数量为该单元施工数量的2%，且不少于3根；桩间土的检验采用标准贯入法和原状土的相对紧密度试验法，检测点取单元桩体总数的3%，且不少于4点，桩间土质量检验位置设置在等边三角形的中心。
2检测标准：
桩体检测，贯入量10cm不小于7击判定为合格，单桩桩体要求合格率达到80%，该段工程质量等级以桩体合格率达到85%为合格，达到95%为优良。
7.劳动力组织
一段100m地基处理所需的人员及分工参照表2，具体可根据现场实际情况进行调整。
表2碎石桩施工劳动力组织表
序号
工种
数量
备注
1
现场负责人
1人
负责指挥现场生
2
测量、技术人员
2人
放样桩位，监控施工过程技术质量
3
安全员
1人
施工安全管理
4
机械手
3人
机械操作
5
普工
6人
碎石料灌注等作业
8.主要机具设备
一段100m地基处理所需的主要机具设备见表3，具体可根据现场实际情况进行调整。
表3碎石桩施工机具设备表
序号
设备名称
设备型号
设备数量
备注
1
振动打桩机
DZ90A
1
2
装载机
SL-30
1
5
沉管
Φ50mm
2
9.质量控制
9.1易出现的质量问题
9.1.1石料的质量；
9.1.2成孔时的质量；
9.1.3成桩时的质量；
9.2保证措施
9.2.1石料的质量控制：
一是所有碎石都采用质地坚硬、具有一定的强度、水稳定性好、不易风化且级配良好的石料。
二是碎石料含泥量≯10%，最大块径≯150mm。
三是保证料场供应质量，每1000m3石料要做一次上述各指标的抽样检测。
9.2.2成孔时的质量控制：
桩管应沿导向架，并始终保持同导杆平行，桩管发生偏斜须及时扶正，其垂直高度偏差不大于1.5%,成孔中心与设计桩位偏差不大于50mm，桩径偏差不大于-20mm，桩长偏差不大于100mm。
9.2.3成桩时的质量控制：
桩底留振时间不少于20秒，留振电流不小于80安培。
制桩加密段长度不大于50cm，提管速度不快于1.0～1.5米/分钟。
反插次数每米不少于1次。
反插留振从桩底开始，自下而上逐段进行，中间不得漏振。
填料在加入时分批加入，不一次加料过量，严格防止断桩和缩颈桩的发生。
10.安全措施
10．1主要安全风险分析
安全风险包括各种机械设备操作安全、机械伤害、物体打击等方面。
10．2保证措施
10.2.1开工前清除一切施工障碍，清理地表障碍，妥善处理地下管线及空中管线，不留隐患。
10.2.2机具开工前需进行检测调试，确保安全可靠，施工中随时检查设备的完好率。
10.2.3施工人员必须戴安全帽，统一指挥，协调作业。
10.2.4加强用电管理，严格执行用电安全操作规程。
11.环保措施
11.1安排专人进行对振动打桩机进行保养，防止污污染周围的农田。
11.2要加强检查，及时采取措施消除粉尘、废气和污水的污染。
12.应用实例
12.1工程简介
十天23标高速公路K378+550～K378+630属于半挖半填地段，坡度大约60~70度，地形复杂，填方段位于稻田地，根据探坑，淤泥1m深。
填料为采用砂砾，填方高度约20m,设计采用碎石挤密桩，采用Φ500mm碎石桩加固，桩间距1.5m,处理宽度21m,长度18m，基地采用1m砂砾进行换填，填挖交界处采用开挖大台阶3*2m，增加地基抗剪能力，提高地基承载能力。
12.2施工情况
根据设计要求，碎石桩桩径Φ500mm，采用碎石挤密桩设备进行对每个放样好的桩逐个进行打桩，打桩过程中要保证桩身竖直，设计路基基底与线路垂直方向横向15排，线路前进方向13排，每个桩的深度8m，共195根。
施工由外向内逐根施工。
12.3工程结果评价
12.2.1与传统的振动冲孔碎石桩施工方法相比，因振动冲孔碎石桩是冲孔之后，直接向土孔内投碎石；而振动沉管法为向沉管中投碎石，减少了冲孔器的提升距离和频率，大大提高了施工进度，工序合理，提高工效30%。
12.2.2与传统的振动冲孔碎石桩施工方法相比，因振动沉管挤密法在沉管中完成碎石的投入，有效地防止了塌孔及断桩事故发生；且碎石在沉管中振实挤密，桩径得到了有效控制，垂直度有保障，施工过程更简便，施工质量也更加容易控制，降低成本约25%。
12.4建设效果及施工图片
图2钢管桩正在振动过程中
图3钢管桩基本到位
施工安全注意事项
施工安全教育培训的重要性随着项目工程的施工生产局面逐步打开，施工机械增多，劳动力增加，危险源也随之而来。
更显示出强化安全教育和培训的紧迫感、必要性、重要性。
不仅是特殊作业人员要进行安全教育和培训、持证上岗，包括一般工人、管理人员以及指挥者和各级领导都必须要经过安全教育和培训。
如何控制或减少伤亡事故的发生，是我们当务之急需要解决的一项重要课题。
确保安全施工的关键之一是“强化对人的安全教育和培训”。
众所周知，人员伤亡的发生是事故的结果，而事故发生的具体原因很多，绝大多数事故发生的原因都与人的不安全行为有关。
因此，只要有不安全的思想和行为，就会造成隐患，就可能演变成事故。
解决问题的关键——强化安全教育和培训。
通过各种形式的教育和培训，使施工人员树立“安全第一，预防为主”的思想，同时掌握安全施工所必须的知识和技能。
然后，从人的不安全行为方面，对每起事故进行解剖分析，发现其事故中不同程度地存在对安全知识的欠缺和薄弱、如：
由不经过基本安全教育（三级安全教育）、无专业培训、无证上岗、违章操作等等，导致的事故发生。
从以上物的不安全状态和人的不安全行为显示：
无安全知识，不懂安全技术操作规程，安全防护装置不具备等是导致伤亡事故的主要原因。
解决的办法或关键之一就是：
“强化安全教育和培训”。
目前，工地的劳务工人大部分又是来自经济落后的农村，绝大部分还是农民，他们的安全意识、自我保护意识差，对工地施工中的基本安全常识，特别是安全技术操作规程知之甚少，无疑给建筑工地安全施工埋下重大事故隐患，尤其是从事特殊作业的人员，其造成的事故又是重大的。
因此，要避免和减少伤亡事故的发生，确保安全施工就必须强化全员安全教育和培训。
安全是我们生活的主旋律，是永恒的主题。
尤其建筑行业属于伤亡事故高危行业，又具有流动性大、高处和露天作业多等特点。
因而：
“预防为主，安全第一”的原则和“警钟长鸣，常抓不懈”的方法是建筑行业各级领导和所有施工人员的座右铭。
以上“十六”字同时也包含着安全教育培训的深刻含义。
当然，安全教育是一个需要持之以恒的工作，不可能“毕其功于一役”。
我们不仅要重视上岗前的安全教育，更重要的是要把安全教育培训贯穿于施工全过程，不仅特殊工种培训重要，全员教育也重要。
最后献上下列安全教育名句示警：
1、安全生产你管我管，大家管才平安。
事故隐患你查我查，人人查方安全。
2、安全生产挂嘴上，不如现场跑几趟。
安全生产月几园，违章蛮干缺半边。
3、安全人人抓，幸福千万家。
安全两天敌，违章和麻痹。
4、安全两字很重要，不能忘记也不能丢。
万一你把它忘了，灾难就降临在你身上。
5、安全来于警惕，事故处于麻痹。
巧干带来安全，蛮干招来祸端。
6、安全警句千条万条，安全生产第一条。
千计万计，安全教育第一计。
7、安全管理完善求精，人身事故实现为零。
安全来自长期警惕，事故源于瞬间麻痹。
8、安全管理讲究外圆内方。
9、安全法规血写成，违章害己害亲人。
10、安全多下及时雨，教育少走马后炮。
11、安全不离口，规章不离我。
安不可忘危，治不可忘乱。
12、安全编织幸福的花环，违章酿成悔恨的苦酒。
13、安全保健康，千斤及不上。
安全好，烦恼少，全家幸福乐陶陶。
14、爱护职工，安全持久。
15、啄木鸟嘴尖能捉松中害虫，安全员敬业能除事故隐患。
16、重视安全，赐你幸福；轻视安全，报以痛苦。
17、不怕千日严，就怕一日宽；不怕万事细，就怕一事粗，不怕开头难，就怕扫尾易；不怕过程紧，就怕环节松。
18、查隐患及时整改不马虎，纠违章严肃处理不放过。
19、出门带伞防天雨，上岗遵章防事故。
20、人的生命是很宝贵的，可是，要有生命，就必须把安全放在第一位，时时刻刻都想着安全，这样才能拥有生命。
21、宁为安全多想一分，勿为违章后悔一生。
22、安全与吃饭一样重要，安全和幸福一样宝贵，安全同生命一样珍贵。
23、保安全千日不足，出事故一日有余。
24、不怕千日紧，只怕一时松。
疾病从口入，事故由松出。
25、穿马路是左右看，用家电是看插头，用火是要小心，平平安安过生活。
26、大家自觉提高安全防范，享受社会带来的快乐。
27、安全一点，幸福十分，要挣钱保平安，要想富灭事故。
28、多看一眼，安全保险。
多防一步，少出事故。
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