高速公路液化地基干振碎石桩施工 碎石垫层

时间:2019-10-09 07:33:14 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

高速公路液化地基干振碎石桩施工

高速公路液化地基干振碎石桩施工 干振碎石桩由于能克服振冲法在施工中耗水量大和泥? 浆污染的缺点,近年来在国内得到了较多的应用,但用来处 理高速公路液化地基,国内尚无?不见。本文结合济东高速 公路焦修段液化地基的处理,对干振碎石桩的试验方案、施 工工艺和质量?检验进行了较详细的阐述。

摘 要:
高速公路 , 液化地基 ,?干振碎石桩, 试验 1.概述 济源至东明高速公路是河南省黄河以北地区横贯东西 的省际高速公路。济源至东明高速公路焦作至修武(市界) 段,是济东高速公路重要组成部分。路线处于焦作市区武陟 县和修武县境内,路线走向大致为东西向,位于太行山脉之 南,黄、沁河冲积平原北部,处于黄河及沁河冲积平原,地 表均为第四系全新统地层覆盖。主要压缩层以褐黄色、灰褐 色低液限粘土为主,属于中高压缩性土,上部10米深度范围 内局部存在软弱土,容许承载力不超过100kPa,加之地下水 位较高,又处于饱和状态。同时沿线地震基本烈度处于7~8 度区,这些构成了可液化软土路基的基?本条件。

经对可液化土层在相应地震烈度下液化势的分析计算, 根据部颁《公路工程抗震设计规范》?(JTJ004-89)要求,应 采取适当的地基加固措施,但如何在地基加固处理措施和工 程投资之?间寻求平衡是一个十分困难的问题。碎石桩是指用振动、冲击和水冲等方式在软弱地基中成 孔后,将碎石挤压入土孔中,形成由?碎石?所构成的密实桩 体,在《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》 (JTJ017-96)中称之为粒?料桩。

干振碎石桩是一种采用预沉导管、重锤振动压入工艺施 工的碎石桩,它克服了振冲法在施工中耗水量大和泥浆污梁 的严重缺陷,近年来在国内得到了较多应用。但采用干振碎 石桩来处理高速公路液化地基,国内尚不见。

干振碎石抗处理液化地基的原理主要是振密和挤密作 用和排水减压作用。

济东高速采用干振碎石桩处理液化地基是河南省首次 在高等级公路工程上采用这一方法,为了?达?到有效而经济 的目的,必须合理选择各个设计参数。因此,为了验证设计 所采用的参数以?及检验碎石桩的加固效果,在焦修段 JXTJ-04标段开展了干振挤密碎石桩的试验研究工作。

2.试验研究方案 根据场地工程地质条件,选择在JXTJ-04标段 K28+156.08~K28+233.92作为试验区。在试?验区内采用两 种桩间距1.4m和1.6m,桩径500mm,桩长8.0m和6.0m,均为 正三角形布置,面积置换率1.4m桩?距时为12%,1.6m间距时 为9%。每根桩的碎石灌注量按充盈参数1.3考虑,采用平底 活页式走?管打桩机施工。

主要试验内容有:孔隙水压力测试、复合地基载荷试验及抗液化加固效果检验。

2.1 孔隙水压力测试 分别在1.4m和1.6m桩距试验区,各埋设5只孔压计,深 度为别为2m、4m、6m、8m、以测量干振碎石桩施工时孔隙水 压力的变化规律及成桩后孔隙水压力的消散规律。

复合地基载荷试验 分别在两个试验区选择代表性的单桩及双桩各做二组 载荷试验,以确定碎石桩复?合地基的承?载力和变形特性, 同时测定桩土应力比及孔隙水压力的变化,分析复合地基的 力学性状。

抗液化加固效果检验 在成桩完毕后分别采用静力触探试验(CPT)、标准贯入 试验(SPT)和瑞利波法(S∧S?W)进行检测,研究抗液化加固 效果以及随时间的变化规律。

3.试验主要结论 干振碎石桩可以有效地加固可液化地基,本区加固后 的检验成果表明,无论采?用1.4m桩距还是采用1.6m桩距, 加固后均消除了液化;
达到设计目的。

干振碎石桩加固可液化地基可以大大提高地基承载力, 载荷试验结论表明,两种桩距处?理后的复合地基容许承载 力比处理前提高了1倍左右,均达到或超过了设计要求 (150KPa)。

干振碎石桩主要依靠振动和挤密作用加固地基,施工时土层中产生超孔隙水压力,其影响范围可达到5m,且随距离 增大而衰减,其衰减规律基本符合△u=γβ,实测β值约为 -0.65。

挤密作用是决定干振碎石桩加固地基效果的控制,因素 干振碎石桩在其桩长一半处对地?基的振动、挤密效果最明 显,因而加固效果最好,而地表处加固效果稍差。

干振碎桩有效加固范围约为3~3.5d(d为桩径),本试验 桩距1.4m和1.6m加固效果相当?。因此,从技术经济角度出 发,可以适当加大桩距。

干振碎石桩能有效地加速地基排水固结,施工或加荷引 起的超孔隙水压力很快消散,5h内均消散完毕,因而经碎石 桩处理的复合地基可以提高加荷速率。

干振碎石桩复合地基桩土应力比可取为2~3。

干振碎石桩成桩后,地基强度随龄期有一定的增长,但 幅度较小。

干振碎石桩抗液化加固效果可以采用标准贯入试验 (SPT)、静力触探试验(CPT)和瑞利波?法(S∧SW)来检验,三 者之间具有很好的一致性。

瞬态瑞利波法(S∧SW)能快速有效地检验碎石桩加固效 果,对高速公路这种大型工程特?别适用,VS与N63.5之间具 有良好的相关关系。

4 施工工艺?4.1 准备工作 编写施工组织设计,经审批后方可施工;
清理平整场地,清除高空和地面障碍物;

测量放线,测量地面整平后的标高;

布设桩位,桩间距及形式按设计文件,桩间距允许偏差 为±10cm,在灌注桩和构造物基?础施工前必须完成碎石桩;

机械设备?需采用走管式振动沉桩机,内置平底活页式 桩尖;
?桩管直径一般应为377mm;
并设有二次投料口,最大 沉桩深度能达20m左右;
锤重≥35kN,工作电流100A左右;
? 激振力≥280kN;
?配套发电机功率≥120kW;
?容积相等的小 推车数辆;

准备碎石,碎石级配以自然级配为宜,最大粒径不超过 5cm,含泥量不大于5%。

碎石桩施工 施工顺序从四周边开始向中心进行,相邻两根桩必须跳 跃间打。

桩基就位,校正桩管垂直度≤1.5%;
校正桩管长度并符 合设计桩长;
?设置二次投料口在桩管中间以上部位;
在桩 位处铺设少量碎石;

边振动边下沉至设计深度,每下沉0.5m留振30s;

稍提升桩管使桩尖打开;

停止振动,灌料、直至灌满为止;

启动拔管,拔管前留振1min,以后边振动边拔管,拔管 速度需均匀且每拔管1m留振1min?;

根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度(约为桩管长度一半),进行多次?反插直至桩管内碎石全部投 出;

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;

启动拔管,边振动边上拔,并进行多次反插,至管内碎 石全部投出;
反插深度应小于桩管长度的一半;

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;

启动反插,并及时进行孔口补料至该桩设计碎石用量全 部投完为止;
孔口加压至前机架?抬起,完成一根桩施工;

碎石灌入量按每延米0.22~0.23m3计算;

提升和反插速度必须均匀;
反插深度由深到浅,每根桩 反插次数视情况而定,一般不得?少于8次;

施工过程中应及时挖除桩管带出泥土,孔口泥土不得掉 入孔中;

施工过程中应记录沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入 量、反插次数等;

施工过程中如发现土层中夹有大于1.0m厚的淤泥层或 沉桩困难应立即停工,并报告有关?部门及时处理;

施工完毕,测量整平标高,整理施工记录。

边振动边下沉施工 拔管反 插施工 质量检验施工过程必须严格执行施工工艺,检查施工记录,施工 完毕必须进行检测,以检验处理效果。

检验方法 单桩碎石灌入量检查;

对桩间土采用标准贯入试验;

采用瑞利波法(S∧SW)检验复合地基效果。

检测时间 在施工结束7d后即可进行。

检验频率 单桩碎石量检查按规定频率随机抽查;

标准贯入试验以桩数的1%控制;
孔位随机布置,特殊地 段适当加密;

瑞利波法按1点/40m,在中心线两侧各15m处交叉布点。

检验标准 单桩碎石灌入量应不少于0.224m3/m;

桩间土标准贯入试验N63.5≥8击,则认为处理达到要 求;

瑞利波测试测出剪切波速Vs≥200m/s,则处理效果达到设计 要求;
否则,应加测标准贯入试验,如N63.5≥8击,方可认 为达到设计要 求 参考文 献: 1.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96) 人民交通出版社出版 2.《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-2002) 人民交通出版社出版

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