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岩土研究院

碎石桩的分类

375 2022-03-08 11:09:47

根据施工工艺不同,碎石桩主要可分为以下几类∶

一、振冲碎石桩

振冲碎石桩是指利用振冲器成孔和制作的桩。振冲器构造如图7,1.1、它是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机后,带动偏心体,使振冲器产生高频振动,同时开动水泵,使高压水通过喷嘴喷射高压水流,在边振动边水冲的综合作用下,将振冲器沉到土中的设计预定深度,经过清孔后,就可从地面向孔中逐段填入碎石,每段填料均在振动作用下逐渐振挤密实,达到所要求的密实度后提升振冲器,如此重复填料和振密,直到设计预定的桩顶或至地面,从而在地基中形成一根大直径的很密实的碎石桩体。

振冲器有两个功能,一是产生几十到几百千牛的水平振动力作用于周围土体,二是从端部及侧面进行高压射水。振动力是加固地基的主要因素,射水协助振动力在土中钻进成孔,并在成孔后实现清孔和护壁。

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二、干振碎石桩

干振碎石桩技术是对振冲碎石桩的直接改进,即以无射水干振的"振孔器"取代振动加水冲的"振冲器"造孔和制桩,利用"振孔器"的水平振动力和自重成孔、挤密碎石而成干振碎石桩,从而避免泥水污染环境及非饱和土遭水浸的缺点。干振法的"振孔器"构造如 图7.1.1 振冲器构造图图7.1.2。

三、沉管碎石桩

沉管碎石桩包括振挤碎石桩(振动沉管法)、锤击碎石桩(干冲碎石桩或内击沉管法)、心管干振碎石桩(心管密实法)和管内取土、锤击填料法等。

1.振挤碎石桩(振动沉管法)

振挤碎石桩也称振动沉管碎石桩,它采用振动沉管打桩机为主要机具,是模仿挤密砂桩工艺制造的碎石桩。该法一般采用管内填料,拔管时可采用匀速拔管法,拔管速度一般不宜大于1.5m/min,在易缩孔的地层,拔管速度可适当放慢。另外,为了避免缩颈、断桩,应适当扩大桩径.可采用反插法。所谓反插是指在拨管时拔高0.5~1.0m、再将桩管沉入0.5~1.0m,再拔1.0~2.0m,再沉管0.5~1.0m-……。对于已经将桩管拔出地面,而填料少于设计值的可以复打。所谓复打是指将桩管重新沉入、投料、边振边拔管。振挤碎石桩适应于松散的粘性土和砂性土。粘粒含量越大,桩间土的振密和挤密效应越差,加固效果也越差。桩间土加固前后的标贯击数与粘粒含量的关系如图7.1.3所示。对于粘粒含量大的饱和软粘土,采用振挤碎石桩时,其桩间土的振密和挤密效应小,桩间土对碎石桩的侧向约束作用小,所以桩在垂直荷载作用下变形大。在此情况下,采用振挤碎石桩加固效果不理想。

2.锤击碎石桩(内击沉管法)

锤击碎石桩又称为干冲碎石桩,它是采用重锤内击沉管和分层击实填料工艺制造的碎石桩。该法采用具有两个卷扬机(主、副各一)的简易打桩架,一根管径为 300~400mm.的钢管,长度根据所需地基加固深度来确定,管内设一吊锤,其重量为10~12kN。其工艺是首先将桩管立于桩位,并且通过桩管侧面的填料口从地面向桩管内填1.0m左右的碎石,然后用吊锤夯击碎石,靠碎石和桩管之间的摩擦力将桩管带到设计深度,最后分段向桩管投碎石和夯实填料,同时向上提拔桩管,直至拔出地面,即成碎石桩。

3.心管密实桩(心管法)

心管法制成的碎石桩称为心管密实碎石桩,它包括心管干振碎石桩和心管锤击碎石桩两种不同的施工工艺。

(1)心管干振碎石桩

心管干振碎石桩是采用振动沉管打桩机将桩管(外管)和心管(内管)沉入设计标高,然后提出内心管,向桩管内倒入一定高度的碎石,再将心管放入桩管的碎石面上,边压边拔。重复上述步骤,即可制成1根碎石桩。其施工工艺如图7.1.4。

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该法的特点是将振动沉管打桩机的激振力和内心管的压力相结合,使桩身密实,避免和减少断桩的可能性,提高成桩质量。

(2)心管锤击碎石桩

参见第六章6.4.2节心管密实法。4.管内取土,锤击填料法

该法是将桩管立于桩位,将管内的土用人工或机具取出,使桩管沉入设计标高,然后向管内倒粒径为2~75mm 级配的碎石,每次加料夯实后的桩段不宜超过 2m,加料后用锤击填料并将桩管上拔1.25m,锤重 15kN,连续夯击10击,沉降量小于17mm为控制贯入度。实践证明,该法制成的碎石桩比振冲法制成的碎石桩,其承载力可提高 70%。

四、强夯置换碎石桩

所谓强夯置换碎石桩是利于强夯设备和技术制造的粗而短的"矮胖形"碎石桩(碎石墩》。

施工机具包括重锤、机架和升降机等;施工工艺一般为在夯点夯击一定深度的夯坑,用翻斗车向坑内填满碎石或建筑垃圾等粗粒材料.再在原夯点夯击。将碎石击人坑底并挤向旁侧.,形成新的夯坑,然后重复上述步骤,直到单击夯沉量达到设计要求为止,在地基中形成一碎石桩墩,该桩墩与桩间土共同工作形成复合地基。其施工工艺如图7.1.5。特殊情况下,也可采用先挖坑再填夯的工艺。该方法可以在软土中应用,这时,承载力提高的幅度较大。

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五、水泥粉煤灰碎石桩

这种工艺是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料(添加粉煤灰是为了增加混合料的和易性并有低强度等级水泥的作用.同时还添加适量的石膏以改善级配),使桩体获得胶结强度,并从散体材料桩转换为柔性桩。

所用机具和施工工艺与振挤碎石桩大体相间,,但也可采用锤击碎石桩的机具和工艺制桩,近年来还有用长螺旋成桩机具和工艺的工程实例。

桩体的配合料可根据地层的工程地质情况和加固要求通过试验确定。并要进行搅拌方能成桩。详细内容如第八章所述。

六、射水成孔袋装碎石桩

射水成孔袋装碎石桩是指采用高压射水成孔,然后向孔中置入袋装碎石而制成的桩。该法避免了碎石桩在软土中由于侧向约束小,而在垂直荷载作用下变形大的特点,因此,袋装碎石桩复合地基比一般碎石桩复合地基承载力高。

各类碎石桩(无论是于法还是湿法碎石桩)的主要特性及应用范围如表7.1.2;不同类型碎石桩的主要特性对比如表7,1.3;按施工方法.碎石桩的分类如表7.1.4。

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