振沖碎石樁的施工工藝分析

焦建斌

（山西路橋第七工程有限公司，山西 晉城 048000）

一、工程概況

Z高速公路K14+500～K14+941段路基位于軟土地基上，根據地勘資料，該軟土地層主要為海陸交互沉積層，軟塑狀黏性土厚度約0.5～3.4m，物理力學性能不良，承載力較低，且軟土層天然含水量為19.8～47.5%，與液限十分接近，固結性能差、強度低。眾所周知，振沖碎石樁施工技術是處理軟土地基的有效方法，因此本工程決定采用該技術加固路基，具體施工工藝流程如圖1所示。

圖1.振沖碎石樁施工工藝流程

二、振沖碎石樁施工工藝

（一）施工設備及材料

根據本工程地質條件，在公路軟基振沖碎石樁施工過程中，可能存在導桿抱卡現象，故而采用BJ-KW-75型振沖器及起吊設備和其他輔助設備，具體情況如表1所示。

表1.振沖碎石樁施工設備

振沖碎石樁樁體填料應當就地取材，碎石、卵礫石、礦渣和碎磚等均可，但是不得使用風化材料，且填料含泥量不能超過填料總量的10%，粒徑應控制在25～50mm范圍內（粒徑過大會導致振沖過程中卡孔，粒徑過小則無法充分發揮振沖擠密作用）。

（二）制樁試驗

根據本工程實際情況及地質條件，決定在K14+500處開展生產性制樁試驗，施工參數如下：振沖碎石樁設計樁長5～10m，樁徑1m，并按照3m×3m的方形和2.5m×2.5m的正三角形形式布樁。根據試驗結果，振沖器加密電流應不小于70A，留振時間應控制在5s，造孔水壓和加密水壓分別為0.2～0.4MPa和0.1～0.2MPa，在振沖鉆孔施工過程中，如遇水文地質條件發生較大變化，必須重新調整施工參數。

（三）造孔和清孔

按照設計控制點位坐標控制軸線及樁位測量放樣，并將測放點與設計值之間的誤差控制在5cm以內，還應結合設計要求和工程實際，開挖縱橫向排污溝與泵坑，加強排污。

將振沖器與中心點對齊即可開啟振沖器，待電壓、水壓及電流等參數符合施工要求后，通過塔架吊具將振沖器緩慢勻速放下，并使其按照2m/min的速度貫入土體。在沖孔施工過程中，如果實際電流超出額定電流，則應減速并暫停下沉振沖器，等電流值降至額定水平后再恢復造孔。

待造孔至設計深度，緩慢勻速上提振沖器，使振沖器升至孔口后再次沉放，以清理出孔內的泥土，確保填料過程順利進行。如遇孔口返水且返水內含泥量遠超設計值，則泥漿必定會造成孔口淤塞，應進行二次清孔，直至樁徑符合設計孔徑要求，且孔口返漿含泥量明顯降低，孔口無泥漿淤塞為止。

（四）填料和振密成樁

本工程以含泥量在10%以內的硬質難風化的天然級配石料為主要填料，粒徑在50～80mm范圍內，在連續填料的過程中，將振沖器停置于距離孔底30～50cm及以上位置，并向沖孔內持續回填填料，回填一段時間后，提升振沖器，并保證碎石填料在制樁過程中均處于滿孔狀態。在填料過程中，若密實電流無法達到振密電流設計值，則應在繼續填料時，通過提拉振沖器加快填料速度，避免出現填料不足及串樁等施工質量問題。

借助振沖器水平振動力將孔內填料持續擠向側壁土層，直至填料達到設計密實度，同時，電流值、留振時間和填料量也必須滿足設計要求。填料量、留振時間和密實電流互相制約，因此必須嚴格按照設計要求填料，確保密實電流的準確性。振沖碎石樁振密成樁屬于地下隱蔽工程，人為因素、環境因素等均會影響施工質量，在振密成樁過程中，必須加強各個環節的監督與控制。

（五）泥漿排放

在振沖碎石樁施工場地內，增設臨時性集漿坑用于泥漿收集，本工程振沖碎石樁施工現場的泥漿收集系統主要由集漿坑、排漿池、排漿溝、排污泵等構成，其中，集漿坑的布設主要考慮了施工區域及泥漿處理工效等因素，待集漿坑確定后，再從集漿池開挖數條主排漿溝，共同構成排漿系統。

三、施工效果檢測

本工程振沖碎石樁施工結束后，通過重型動力初探跟蹤試驗進行樁體密實度檢驗，采用標準貫入試驗進行樁間土物理力學性能檢驗，并根據檢驗結果進行樁間土性能評價。檢測結果表明，施工完成后，軟土地基的承載力符合不小于150kPa的要求。

（一）重型動力觸探試驗

共進行了90根碎石樁樁體重型動力觸探試驗，合格率為96.3%，且通過對合格樁體重型動力觸探試驗柱狀圖的分析發現，樁體錘擊數的均勻性較好，表明施工過程中碎石樁的施工質量得到了較好控制，且不合格的樁體大多位于深度3.5m以下段，不合格樁體錘擊數僅為5～5.4擊，比8擊的設計標準值低，引起這一問題的原因主要在于地質條件的特殊性，該區域主要為富含腐殖物和有機質黏土的灰褐色軟塑地層，且在振沖碎石樁施工過程中地下水位較高，在上述原因綜合作用下，導致有機質黏土喪失對碎石樁的約束力，使碎石樁樁體上層密實度降低。

（二）樁間土標準貫入試驗

振沖碎石樁標準貫入試驗結果表明，施工后，各地層巖性均發生改變，且由上至下標準貫擊數量逐漸遞增。由于上層有機質黏土中的碎石塊較多，導致振沖碎石樁樁體內不受約束的碎石量增大，在振沖施工過程中，會在高壓水的作用下嵌入軟塑狀黏土中，并與有機質黏土充分固結后增加樁間土標準貫入擊數，這就是試驗結果顯示的樁體密實度不合格的樁間土標準貫入擊數卻達到20～38擊的主要原因。碎石樁振沖施工后，導致壩基施工區域內地層層位上相增加，且在樁間土受到擠壓及地下水壓力升高的情況下，地基土應力隨之改變，不同土層力學性能也有不同程度的變化。

四、結語

試驗結果表明，振沖碎石樁施工技術具有施工周期短、工藝簡單、施工質量易控制等優勢，適用于軟土地基的加固，且施工完成后，軟土地基的承載力能夠大幅提升，沉降也可得到有效控制。