试论振动沉管挤密碎石桩的施工质量控制
碎石桩复合地基是处理软土地基的一种既经济又有效的方法。振动沉管挤密碎石桩的工作原理是利用打桩设备的振动成孔填料后，振动器使沉管不断振动和反扦，制成密实的碎石桩体，碎石桩与桩周土相互挤密，与原地基土一起构成复合地基。碎石桩复合地基的特点：使复合地基工程的性能有明显改善，承载力提高、增强稳定性、减少沉降和不均匀沉降；同时还具有机具简单、施工简便快捷、工期短、适用性广、投资少、成本低等特点，复合地基在高速公路建设中被广泛采用。
1.工程概况
云南大丽高速公路主线长达191.77km，穿过古老秀丽的洱海流域，多年淤积沉淀的湖泊及河流地段众多，软弱地基的分布极广。因此，在路基设计中大量采用了振动沉管挤密碎石桩，以该项目土建工程第13标为例，该标段由K85+370至K92+500；长约7.384km，由于地段处在洱海源头的洱源县境内，整个路段基本上都是软弱的淤泥地段，其设计的碎石桩总长达210万米，平均每公里约30000米。如此量大、面广的碎石桩工程施工，其施工质量的控制是不言而喻的。本文仅就此项工程施工中遇到的一些施工质量控制问题谈一些自己的看法和体会。
2.施工方法与质量指标
2.1施工工艺。
平整场地—碎石土垫层—测量放线—确定桩位—机具就位—振动成孔—填料—留振反扦—碎石桩形成—机具移位。
碎石桩采用振动沉管法施工，施工方法采用跳打形成，在沙质土地基中：由外缘或两侧向中间进行，且隔行施打，相邻两根桩采用跳跃间打；在淤泥质软弱土地基中，宜从中间向外围逐行或隔行施打。
2.2施工要点。
2.2.1平整场地：清除场内30cm厚的表土层，由于地基太软弱且地下水丰富，为了便于施工机械进行，设计要求填30cm厚的碎石土垫层。然后将整个场地进行平整，满足施工的要求。
2.2.2机具就位：机具进场后，对整个振动设备进行检查，将桩管对准预制砼桩头和桩位。随时在施工中进行检测校正，保证整个桩基的垂直度。
2.2.3成孔：成孔的速度不宜太快，应保持振动锤呈悬垂状态。
2.2.4填料与挤密：填料宜采用“少吃多餐”，每次倒入孔内的填料数量≤0.8～1.0m，待振动器振密后再继续填料，设计要求每根桩的碎石填料充盈系数为1.2。振动法施工应严格控制拔管高度、拔管速度、压管的次数和时间、填料量、密实电流，保证桩体的连续性、均匀性、密实性。
2.3施工质量控制指标。
碎石桩质量采用加固电流法或用综合指标法控制碎石桩加固质量。综合指标包括：
2.3.1密实电流：一般按24.5HZ控制，稳定电压一般为380V±20V,
激振力一般采用280～345KN，激振力根据制桩试验而定。
2.3.2倒入碎石高度一般为1～1.5m。
2.3.3留振时间：振动器留振时间一般为10～20S。
2.3.4拔管速度：拔管速度1.5～2m/min。
2.3.5加固密度方式：多采用边拔管边振动、留振和反扦相结合的
方式，反扦一般1.5～2m反扦一次。
地面下1.0～2.0m，由于侧向约束力薄弱不利于成桩，因此采用
超量投石法，再通过振挤以提高碎石的密实度。
2.4碎石桩质量检测指标。
2.4.1碎石桩质量检测主要包括桩身的竖直度、桩距、桩长、桩径、充容系数、桩体强度等指标的检测，具体见碎石桩质量检验规范要求。
2.4.2加固效果检测。
振动成管碎石桩复合地基检测时间视土质和成桩时间而定，软弱淤泥质土地基上检测时间宜在30d以后。该工程检测的方法采用原桩复合地基静载试验及重Ⅱ型动力触探联合检测。重Ⅱ型动力触探按成桩的3%进行检测，检测结果合格率为98%。静载试验在每段施工完成的桩内选择有代表性的3个点进行试验，试验结果表明施工质量符合设计要求。
3.施工质量控制
3.1桩位控制。
桩位以路基中线基准放线定位，每个桩位用小木桩固定，造孔时随时进行复核桩位，防止少打和漏打及桩位出现较大偏差，控制桩位误差在±5cm以内。
3.2成桩试验。
施工前应进行成桩试验，确定施工工艺和参数，试桩数量应符合设计要求且不少于2根。
3.3原材料的控制。
碎石填料设计要求采用一定级配且未风化的硬质碎石或砾石材料，要求粒径宜为19～63mm，含泥量不大于5%～10%，坚硬压碎值小于32%，碎石级配必须符合设计要求。主要控制方法：碎石桩在施工前，对碎石的各项指标进行抽样试验，符合要求方可进场使用，施工过程中同样随时抽检试验，凡不合格碎石材料一律清理出场。
3.4振密电流。
振密电流是振动沉管碎石桩的一项重要指标，振密电流的变化可直接影响到碎石桩的密实程度和桩径的大小。电的控制实际上是密实电流和留振时间的控制。为保证桩体的质量，要求每段桩体的最终加密电流都达到设计规定的振密电流值，实际施工中留振时间在10秒以上。
3.5填料量的控制。
碎石桩的填料量的多少也是软弱土地基加固的又一项重要指标。施工中桩体总填料量不应小于理论填料量。填料是振动沉管施工中的关键环节，填料的快慢直接关系到桩的密实度和经济效益。所以填料应注意如下几点：一是成孔后稍停数秒，然后进行填料，开始不宜过多，防止堵塞孔口；二是随地层地质的变化，填料的级配要适当；三是填料要把握时机、控制速度、确保质量；四是填料的计量，要求基本准确。这样才能保证碎石桩填料的连续性和密实度。施工过程中对填料量要认真、准确地做好施工记录，实行现场签认，以便掌握和分析桩体的质量。
3.6桩长及桩径的控制。
施工场地软弱地层埋深不一，碎石桩长以达到满足承载力要求的一定厚度硬层为准，不应全部设计为固定值。因此设计桩长为12～15m，设计要求桩径的直径为D≥50cm。实际施工中在桩管外面用油漆或焊接钢筋头设置桩长标志，以便控制桩的长度。总之，应在保证桩体的密实度的前提下控制桩长和桩径不小于设计值。
3.7碎石垫层质量的控制。
碎石桩施工完成经检验合格后，设计要求在碎石桩顶层铺垫一层60cm厚的碎石垫层，调整桩、土应力分配和复合地基的变形，使地基—垫层—复合地基协调工作，提高复合地基的承载力。由于地下水和地表水丰富，铺垫碎石垫层，使碎石桩和碎石垫层连成一体，形成渗、排水管网，对路基下部的排水起到了一定的作用。同时还有两个方面的作用：一是便于施工车辆行走、材料进场和堆放；二是防止施工过程中车辆、吊装机械等大型设备对表土及碎石桩头的扰动和破坏，使施工更为经济、安全。
4.结束语
振动沉管挤密碎石桩施工质量的控制受多方面因素的影响，但归根到底，重点控制五个因素：原材料质量、人员素质、密实电流、留振时间和填料量。通过实际施工总结认为：软弱地基土采用振动沉管挤密碎石桩施工的关键应做到：精心设计、合理组织、认真施工、严格控制、规范监理。特别在选择施工队伍时，要选择责任心强和具有丰富施工经验的队伍，以保证振动沉管挤密碎石桩的施工质量。