振沖碎石樁作為一種軟基處理方法,用于加固港口、道路、建筑等軟粘土、松砂地基。自1977年引進(jìn)我國以來(lái),因設備簡(jiǎn)單、施工方便,經(jīng)濟快捷等優(yōu)點(diǎn),在我國得到了廣泛應用,并取得良好效果。但是,由于振沖加固技術(shù)在我國應用的時(shí)間還不夠長(cháng),加固設計還處于半理論半經(jīng)驗狀態(tài)。盡管?chē)鴥韧庠诶碚摵蛯?shí)踐上取得了可喜的成果,但尚存在著(zhù)一些模糊問(wèn)題急待研究,如砂土液化層液化勢的科學(xué)判定、液化處理范圍的確定、振沖法填料設計,施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監控等。本文僅就在工程實(shí)踐中遇到的一些問(wèn)題談?wù)勛约旱目捶,意與有關(guān)同行們商榷。
一、振沖碎石樁施工質(zhì)量的自動(dòng)控制問(wèn)題
碎石樁施工中,要使樁體能有效地擠入軟土里,形成堅實(shí)的柱狀樁體,振沖器必須有足夠的振動(dòng)力對樁體進(jìn)行振搗,電機的密實(shí)電流是反映動(dòng)力大小的主要參數,因此,對樁體的每一部分,振沖器要振動(dòng)至密實(shí)電流以上,并留在該處電流上振動(dòng)一定時(shí)間(留振時(shí)間),才能使樁體有足夠的密實(shí)度。目前,振動(dòng)碎石樁施工質(zhì)量的控制,還停留在比較初級的原始水平,僅僅靠一臺電機啟動(dòng)柜來(lái)控制振沖器的起動(dòng),并通過(guò)電流表體現密實(shí)電流的大小,而根本無(wú)法對制樁長(cháng)度、填料量、留振時(shí)間進(jìn)行精確的檢測,所以經(jīng)常有“碎石樁是良心樁”的說(shuō)法。一些素質(zhì)較低的施工單位常常制造虛假記錄來(lái)圖利。因此,對碎石樁施工進(jìn)行質(zhì)量控制只能依靠監理人員24h觀(guān)察施工全過(guò)程,觀(guān)察三要素(密實(shí)電流、留振時(shí)間、填料量)每一環(huán)節的操作,但通常這很難做到。研制碎石樁自動(dòng)監控裝置,實(shí)現施工全過(guò)程的動(dòng)態(tài)監控,能從根本上解決控制碎石樁施工質(zhì)量的問(wèn)題。目前,我國有些單位已經(jīng)研制出該種自動(dòng)控制裝置,但效果如何還需要大量實(shí)際工程的檢驗。
二、質(zhì)量控制
施工中的質(zhì)量控制,其實(shí)就是對水、電、石料三者的控制。
1.水的控制包括水量和水壓兩個(gè)方面
水量的控制就是要求施工中水量充足,使孔內充滿(mǎn)水,防止塌孔。水壓在成孔過(guò)程中根據土層軟硬隨時(shí)調節,原則上軟土層采用小水壓,硬土層采用大水壓。但考慮到實(shí)際施工水壓頻繁的調節可操作性不強,所以最好通過(guò)試樁,給定一個(gè)較恒定的水壓。
2.電的控制
電的控制實(shí)際上是密實(shí)電流和留振時(shí)間的控制。為保證樁體質(zhì)量,要求每段樁體的最終加密電流都達到規定的密實(shí)電流值,留振時(shí)間在10秒以上。具體的控制參數應根據試樁決定。
3.料的控制
主要是每次填料量和每米填料量的控制。
填料是振沖法施工中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節,填料的快慢直接關(guān)系到樁的密實(shí)度和經(jīng)濟效益。所以填料應注意以下幾點(diǎn)。一是造孔完畢后稍停數秒,然后進(jìn)行填料,開(kāi)始不宜過(guò)多,防止堵塞孔口或堵塞返水,以免影響粉砂中的泥土排出。二是隨地層地質(zhì)的變化,填料要有適當的級配,只有這樣才能滿(mǎn)足設計要求。三是填料要把握時(shí)機,控制速度,確保質(zhì)量。三是填料的計量。填料計量不僅僅是為成本分析提供依據,更主要是落實(shí)置換量的大小,置換量隨地層地質(zhì)變化而變化,地質(zhì)軟硬不同,置換量也就不同,所以計量不能只計總量,而是要分層記錄計量,以便掌握和分析碎石樁實(shí)際情況。
三、其它一些需要注意的問(wèn)題
1.振沖樁的填料選擇問(wèn)題
振沖處理采用填料的目的,一方面是作為樁體材料形成碎石或砂樁,另一方面是作為傳力介質(zhì),在振沖器水平振動(dòng)下通過(guò)連續填料,將松散土層進(jìn)一步擠壓加密。碎石振沖樁填料選擇的一般原則是:填料應該適用于施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件及振沖施工條件,在此前提下應盡量降低工程造價(jià)和節省工種投資,同時(shí),還要滿(mǎn)足以下要求:
碎石的強度、抗風(fēng)化、抗腐蝕、水穩定性應滿(mǎn)足要求
一般說(shuō)來(lái),所選用的碎石填料應具備石質(zhì)堅硬、強度高、孔隙率。1×10-3cm/s),要求含泥量不得大于5%~10%.碎石料應有良好的級配振沖制樁的工作原理是:填入樁孔的碎石在水浮力的作用下很松散,飽和松散的碎石體在振沖器所產(chǎn)生的往復振動(dòng)力和噴水孔噴出的壓力水沖擊下,產(chǎn)生超空隙水壓力,引起飽和碎石體液化,顆粒重新分布,粗顆粒形成骨架,細顆粒充填到骨架的孔隙中去,使碎石體密實(shí)?梢(jiàn),樁體的強度除與采用的振沖器類(lèi)型(功率大。、施工工藝、施工技術(shù)參數、土層的性質(zhì)、結構、地下水狀況等相關(guān)外,還與填料的性質(zhì)有著(zhù)直接的關(guān)系。目前的振沖樁抗液化處理對填料的級配未做嚴格的要求,筆者認為抗液化振沖處理填料應參照反濾料的設計準則,在保證含礫量大于60%~70%的前提下,應適當提高5mm左右碎石填料的含量。
2.振沖器工作電壓不足問(wèn)題
振沖器用電是由高壓電線(xiàn)經(jīng)變壓器輸經(jīng)監控臺通過(guò)電纜輸入到振沖器的馬達中的,監控臺的電壓表讀數既是變壓器輸入到監控臺的電壓,也是監控臺輸送給振沖器的輸出電壓,一般認為就是振沖器的工作電壓。設計要求的380±20V即是由監控臺來(lái)監測的,但實(shí)際情況并非如此,因為從監控臺引到振沖器的電纜線(xiàn)將會(huì )產(chǎn)生一定的電損耗,當電纜線(xiàn)過(guò)長(cháng)時(shí),其電損耗則不應忽略了。過(guò)大電壓降不但影響到施工的正常進(jìn)行,甚致會(huì )影響到施工的質(zhì)量。例如,電壓低時(shí),振沖器在未達到設計孔深情況下容易出現悶機、卡孔現象。此時(shí),監控臺電壓、空載電流、造孔水壓均在正常工作狀態(tài)下。問(wèn)題的癥結所在:在低于振沖器的額定工作電壓情況下,其有效輸出功率必然降低、造孔能力自然下降。這種情況下,即使不影響到造孔,在振動(dòng)加密樁體時(shí),其較低的振實(shí)功率也不會(huì )制成密實(shí)程度符合設計要求的樁體。
四、結論
振沖碎石樁施工質(zhì)量的控制受多種因素的影響,但歸根到底,還是三個(gè)方面的問(wèn)題。即造孔和清孔時(shí)的水壓控制,填料成樁時(shí)候的加密電流和留振時(shí)間控制,以及每次填料量的控制。作為質(zhì)量控制人員,要絕對保證對大范圍場(chǎng)地的質(zhì)量監控是不容易甚至是不可能做到的,將施工質(zhì)量自動(dòng)控制系統引入土木工程領(lǐng)域,代替人的大部分勞動(dòng),是一個(gè)有潛力的發(fā)展方向。
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