长螺旋孔内强夯碎石桩试桩总结

-1-晋红高速观音山立交连接线垃圾填埋段处治区长螺旋钻孔孔内强夯碎石桩试桩总结一、工程概况晋宁至红塔区高速公路位于云南省昆明市晋宁县及玉溪市红塔区境内，本项目路线总长49.3km。本工区属晋宁至红塔区高速公路第Ⅳ标段，主线全长1.340km(K33+910.47～K35+259)，其中主线桥梁2座，匝道桥1座，涵洞2座，通道1座。主线公路等级为高速公路，连接线等级为一级公路。主线整体式路基宽33.5m，分离式路基宽16.75m。观音山立交连接线愿设计止点与观音山经济开发片区中规划道路黄草坝路相连接，观音山立交连接线LK0+850～LK1+332.783段经过建筑垃圾、生活垃圾填埋场，设计单位前期地质勘探钻孔揭示，LK0+891.5处垃圾厚度为22m，LK1+049处垃圾厚度为27.1m。现场实际情况为路基底部及两侧均有较深厚的垃圾，且立交连接线中心的收费站、收费站管理房及观音山隧道管理所均位于垃圾土层上，垃圾土厚度较大、堆积松散、工程特性较差，对建成后公路的沉降与不均匀沉降极为不利，也极大地影响到此路段今后的运营安全。根据晋红高速公路观音山立交连接线垃圾填埋段处治方案》研讨会会议纪要及《观音山立交连接线LK0+892.04～LK1+332.783段处治设计》，观音山立交连接线LK0+892.04～LK1+332.783段处治措施分为两部分：浅层处治和深层处治。浅层处治措施是对路基主要受力区域，即路面标高下5m深度范围（路堑）或原地面5m深度范围（路堤）路基采用换填满夯处理，挖除该深度路基下垃圾土层，用片石、碎石、碎石土换填；深层处治措施是对路基下10m深度范围采用长螺旋钻孔孔内强夯碎石桩+换填满夯方式进行基础加固。-2-本次试桩位置选定在里程桩号LK0+892.040～LK0++910.000段。试桩9根，编号分别为SZ-1~SZ-9，试桩桩径为φ0.5m，桩间距为1.5m,桩长为10.0m，采用长螺旋钻孔孔内强夯碎石成桩法。试桩适用范围里程为LK0+892.040～LK0++910.000段、LK0+945.000～LK1++332.780段、LK0+967.580～LK1++125.590段。二、试验目的施工前进行成桩工艺性试验，确定相应的参数：1、通过长螺旋钻孔孔内强夯碎石桩试桩复核地质情况，验证施工工艺、施工参数、施工效果。2、确定长螺旋钻孔孔内强夯碎石桩施工时的人员配置及作业组织，保证施工质量的控制措施。三、地形、地貌、地质情况1、概述(1)里程范围：LK0+892.040～LK0++910.000段、LK0+945.000～LK1++332.780段、LK0+967.580～LK1++125.590段，处治总面积32700m2。(2)路基形式：工点范围内路基以挖方形式通过。2、天然地基的岩土工程特性（1）表层为人工弃土，褐黄、灰白色，以粘土、生活垃圾及建筑垃圾为主，厚度22~27m；（2）第2层为粘土、棕黄、褐黄等色，硬可塑，地基承载力基本容许值180KPa,摩阻力标准值70KPa，厚度25m；（3）第三层白云岩、灰岩：灰白色，强风化，岩芯呈碎块，地基承载力基本容许值800KPa，摩阻力标准值190KPa。-3-四、试桩布置《观音山立交连接线LK0+892.040～LK1+332.783段处治设计》中规定“孔位采用正三角形满堂布桩，桩距1.50m”。试验区域选择在观音山立交连接线LK1+075.000～LK1+105.000段，试验布孔采用三组每组三孔形式布孔，试区范围选定如图所示。说明：a.图中表示按方案1进行施工的试桩。b.图中表示按方案2进行施工的试桩。c.图中表示按方案3进行施工的试桩。五、试桩主要施工机械配备试桩机械配备表表1序号材料及机械名称规格型号单位数量1长螺旋钻机ZKL800BB台12履带式夯实机φ450mm锤重10t台13水准仪AL32台14全站仪DJD2A台15履带式推土机105KW台16光轮压路机12~15t台1-4-7机动翻斗车1t台1六、试桩人员配置计划每天施工人员19名，其中司机5人、杂工6人（包括清土、填料）、管理人员8人（安全员2人）。七、试桩施工时间安排试桩时间：2015年24月1日～2015年7月25日八、试验方案选择本次试验采用长螺旋钻机造孔，为取得最佳试验参数，根据设计要求及《孔内深层强夯技术规程》（CECS197:2006）,选定以下三种施工方案：1、方案1：采用长螺旋钻机成孔，HJ35M强夯击分层夯实，每次加料0.45m3，锤重3.5t,落距4m，每层锤击5次。2、方案2：：采用长螺旋钻机成孔，HJ35M强夯击分层夯实，每次加料0.66m3，锤重3.5t,落距4m，每层锤击6次。3、方案3：采用长螺旋钻机成孔，HJ35M强夯击分层夯实，每次加料0.66m3，锤重3.5t,落距4m，每层锤击:7次，桩底空夯2击。八、施工方法及工艺本次试桩全部采用了长螺旋钻孔孔内强夯碎石桩的施工工艺。1、长螺旋钻孔孔内强夯碎石桩施工工艺流程：清理平整场地布置桩位钻孔钻孔检测施工机具就位备料及检验初步确定施工参数-5-2、施工步骤(1)施工准备.垃圾挖除至路基底面高程下3.0m，用推土机平整场地，铺设工作平台碎石30cm，作业场地作好排水设施，确保施工场地不积水。根据设计图纸用全站仪精确放出长螺旋钻孔孔内强夯碎石桩处理范围边线，中间桩位拉钢尺定位，插竹钉标识。自检合格后及时向监理工程师报验。(2)钻机就位：钻机就位后，采用在钻架上挂垂球的方法测量钻具的垂直度。每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查，检查合格后方可开钻，记录好桩位偏差和垂直度。(3)钻进成孔：采用长螺旋钻机钻孔成孔，成孔直径500mm，深度达到设计要求。钻孔时，先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。(4)孔内填料、成桩：用标准料斗或运料车将拌和好的填料分层填入桩孔，用柱锤夯实形成桩体。锤的质量、锤长、落距在确定的情况下，通过工艺试验确定分层填料量、夯击次数。每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m。施工中应设技术人员作好每根桩的记录，并对发现的问题及时进行分析处理。-6-(5)移机：施工机具移位，重复上述步骤进行下一根桩施工。孔内强夯碎石法施工夯击能量大，易发生地面隆起，造成表层桩和桩间土出现松动，从而降低处理效果，因此成孔及填料夯实的施工顺序宜间隔进行。（6）虚桩及桩间隆起土挖出：因本工程基础施工采用低能量满夯，故虚桩及桩间隆起土应予以挖出捣实，铺设30cm褥层后，方可开始满夯施工。满夯施工后，铺设210m片石、30cm碎石土垫层。九、施工质量标准保证项目内容为：桩体数量、孔径、桩长、填料数量和质量必须符合设计和规范规定，桩身压实系数λc、桩身挤密系数ηc必须满足规范。并最终以处理后的复合地基承载力的特征值fak是否满足设计要求为最后结论。长螺旋钻孔孔内强夯碎石桩质量验收标准项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩体及桩间土干密度设计要求现场抽样检查2桩长mm500测桩管长度或垂球测孔深3地基承载力设计要求按规定方法4桩径mm-20用钢尺量一般项目1土料含量%≤5试验室焙烧法2粒径mm≤5筛分法3桩位偏差mm满堂布桩0.40D条基布桩0.25D用钢尺量，D为桩径4垂直度％≤5观察机械垂直度标志5桩径mm-20用钢尺量保证项目必须全部达标，允许偏差项目在抽检点数中保证90%以上达标。十、试桩施工参数1、单桩成桩时间单桩成孔时间统计表桩号开始时间结束时间打桩时间（min）SZ-114:1014:2010-7-SZ-216:1016:2010SZ-317:2517:3712SZ-48:408:5515SZ-511:3511:4510SZ-613:1813:279SZ-714:0614:1913SZ-815:0415:2117SZ-916:3216:4613平均值12注：因实验过程中钻机行走1.5m需要6~8分钟，而实际施工为跳孔施工，钻机实际需行走距离为3.0m，缠绕物清理约20min，故平均单桩成孔时间约为50min。2、夯能及夯击次数单桩夯能及夯击次数统计表桩号锤重（t）落距（m）夯能（KN.m）分层填量（m3）夯击次数成桩时间（min）SZ-13.54137.20.455SZ-23.54137.20.455114SZ-33.54137.20.45580SZ-43.54137.20.666SZ-53.54137.20.666170SZ-63.54137.20.666100SZ-73.54137.20.66750SZ-83.54137.20.66770SZ-93.54137.20.66780平均值95注：试验桩每孔夯击成桩平均耗时约为（含移位耗时）100min，设备最佳配置为一钻二冲。3、充盈系数各桩充盈系数统计表（一）桩号设计桩长（m）实灌碎石量（m3）设计碎石量（m3）充盈系数备注垃圾土粘土-8-SZ-1104.51.96252.3/SZ-2104.051.96252.1/SZ-3104.051.96252.1平均值12.65.88752.1SZ-4103.541.96252.091.38进入粘土4mSZ-5103.291.96251.961.25进入粘土4mSZ-6103.291.96251.891.36进入粘土4m平均值1.981.33SZ-7103.541.96251.8/SZ-8103.541.96251.8/SZ-9103.541.96251.8/平均值10.625.88751.8试桩各段充盈系数统计表（二）SZ-1段长（m）9以下6.7~96~6.75~64~53.3~42.3~3.31.4~2.30.5~1.40~`0.5充盈系数2.001.302.432.001.002.861.301.441.561.00SZ-2段长（m）8.3以下7.3~8.36.2~7.35.1~6.23.7~5.12.3~3.71.3~2.30.5~1.30~`0.5充盈系数1.761.302.092.001.501.211.301.631.00SZ-3段长（m）8.1以下6.5~8.15.1~6.53.5~5.12.5~3.51.6~2.50.7~1.60~0.7充盈系数1.581.311.071.311.501.671.781.00SZ-4段长（m）7.1以下5~7.13.2~51.5~3.20.8~1.50~0.8充盈系数1.381.481.671.292.141.00SZ-5段长（m）7.6以下5.3~7.62.8~5.31.0~2.80.7~1.00~0.7充盈系数1.251.132.201.003.331.00SZ-6段长（m）7.8以下5.5~7.83.8~5.51.2~3.80.7~1.20~0.7充盈系数1.361.651.471.082.401.00-9-SZ-7段长（m）6.6m以下5.2~6.63.6~5.21.4~3.60.9~1.40~0.9充盈系数1.151.862.001.182.801.00SZ-8段长（m）7.1以下5.1~7.13.2~5.11.5~3.20.8~1.50~0.8充盈系数1.381.551.111.292.141.00SZ-9段长（m）7.8以下4.8~7.81.2~4.80.6~1.20~0.8充盈系数1.360.601.062.001.00注：1、设计充盈系数为1.44。2、在单击夯能均为137.2KN.m的情况下，分层填量0.45m3，夯击次数为4时（总夯能548.8KN.m），垃圾土充盈系数2.1；分层填量0.66m3，夯击次数为7时（总夯能960.4KN.m），垃圾土充盈系数1.8；分层填量0.66m3，夯击次数为6时（总夯能823.2KN.m），垃圾土充盈系数1.98，粘土充盈系数为1.33。3、由SZ-4～6与SZ-7～9实验数据对比分析可知：1、粘土层的密实度远大于垃圾土的密实度，导致相同夯能情况下粘土的充盈系数小于垃圾土的充盈系数；2、