振沖基礎處理在惠州東江水利樞紐一期工程中的應用

張　猛　李　平

摘要：振沖法具有無震動、施工噪音小的特點，目前國內廣泛應用于對軟基的基礎處理中。廣東惠州東江水利樞紐一期工程閘壩和船閘引航道設計為砂卵石基礎，由于天然地基承載力無法滿足設計要求，采用振沖法進行了置換及加密處理，取得了良好的效果，達到了預期目的。

關鍵詞：振沖；基礎處理；應用；惠州東江水利樞紐

1 概述

廣東省惠州東江水利樞紐工程位于東江干流惠州下游泗湄洲處，該地段地面平坦，工程區地層巖性較簡單,主要為第四系沖積層,和燕山四期花崗巖及燕山二期二長花崗巖。第四系沖積層層底高程為5.66～-28.43m，厚度一般10～15m，自上而下依次為沖積粘土、粉質粘土，細～中粗砂、含礫中粗砂和砂卵礫石層。壩址河床第四系沖積砂、砂礫卵石層厚度15～18m，自上到下分為2-2～2-4層，2-2層為粉細砂，松散狀，標貫擊數一般3~10擊；2-3層為含礫中粗砂，松散稍密狀，標貫擊數5~25擊；2-4層為砂礫卵石層，中密～密實狀。

根據設計文件規定，2-2層、2-3層地基密實度稍差，一期工程閘壩、船閘引航道基礎不宜直接采用天然地基。為減少地基沉降變形量，提高地基承載力，閘壩、閘壩下游消力池、引航道基礎范圍，采用振沖置換及振沖密實處理，處理深度穿越2-2、2-3層進入2-4砂卵石層或全風化層。

2 設計方案

工程前期為了取得真實、可靠、可以指導實際施工的數據，進行了振沖試驗樁施工。具體試驗樁及施工工程樁布設參數如下：

試驗樁 共進行四組振沖試驗樁，每組14根，其中碎石樁兩組，樁間距2.0m，梅花型布置；砂樁兩組，樁間距3.0m，梅花型布置。

工程樁 碎石樁布樁間距2.5m，等邊三角形布置；消力池砂樁布樁間距3.0m，梅花型布置，其它施工區域砂樁布樁間距2.5m，梅花型布置。

3 技術要求

施工振沖器功率不小于75KW，填料粒徑20mm～80mm；振沖孔深穿過2-3層進入2-4層或全風化層1m；樁中心與設計值偏差不大于50mm；樁身應保持連續和垂直，垂直度偏差不大于1.5%；樁頂碎石墊層采用振動碾壓實；閘壩段振沖碎石樁復合地基允許承載力不小于0.3MPa，消力池振沖砂樁復合地基允許承載力不小于0.2MPa；閘壩段基礎部分振沖樁樁間土重Ⅱ型動力觸探平均擊數不小于12擊，消力池、上游引航道部分振沖樁樁間土重Ⅱ型動力觸探平均擊數不小于10擊。

4 工程施工

工程試驗于2005年1月28日開始，采用55Kw振沖器試振，由于貫入深度有限，先后換用75Kw、125Kw振沖器試驗均未達到設計要求，最終試驗選用150Kw液壓式振沖器，達到設計要求處理深度。

工程于2005年6月11日竣工，依次先后施工了試驗樁、上游引航道、上游導航墩、消力池段、閘室段振沖樁，共計完成振沖樁2000根，總進尺18791.28m，其中振沖砂樁983根，進尺8583.45m，振沖碎石樁1017根，進尺10207.83m。

本次工程施工的特點：地質條件復雜，施工技術難度大；工期緊，工作量集中；地層復雜，局部存在硬層，穿透難度大；

4.1振沖樁施工流程

4.2振沖樁施工工藝

清理場地，接通電源、水源；施工機具就位，起吊振沖器對準樁位，使噴水口對準樁孔位置，偏差小于50mm；先開啟壓力水泵，振沖器末端出水口噴水后，再啟動振沖器，待振沖器運行正常開始造孔, 使振沖器徐徐貫入，直至設計深度；造孔過程中振沖器應處于懸垂狀態。發現樁孔偏斜應立即糾正，防止振沖器偏離貫入方向；造孔速度和能力取決于地基土質和振沖器類型及水沖壓力等，造孔速度不宜超過2.0m/min，施工過程中須嚴格控制造孔速度；填料加密：采用強迫填料制樁工藝。制樁時應連續施工，不得中途停止，以免影響制樁質量。加密從孔底開始，逐段向上，中間不得漏振。當達到規定的加密油壓和留振時間后，將振沖器上提繼續進行下一個段加密，每段加密長度應符合施工參數要求；重復上一步驟工作，自下而上，直至加密到設計樁頂標高；關閉振沖器，關水，制樁結束。

4.3施工參數

振沖樁施工技術參數根據試驗結果，確定如下施工技術參數：

4.4施工中的難點及處理措施

本次工程施工存在許多困難，如地質條件復雜，地層穿透難度大，施工中抱卡導桿等，在施工中及時采取一些措施予以解決。

本工程振沖施工涉及的地層貫穿難度大，且施工過程中較易發生抱卡導桿的情況，影響施工工效和質量，采用穿透能力很強的液壓HD225型150KW振沖器，解決貫穿難度集中，減少抱卡；施工中當出現抱卡導桿的跡象時，及時停止下放振沖器，讓振沖器停留在原深度，加大水壓預沖一段時間，然后緩慢下放振沖器, 在該地段附近多次上下提拉振沖器, 防止卡孔,實現穿透。

在施工中以加密油壓為主導控制參數，留振時間等作為輔助控制參數。為保證樁頭質量，在加密至樁頭時，在樁頭頂面堆填高1.0m左右的填料，并且減小水壓，振沖器反復振搗；而且當造孔較為順利時，保證工作面飽水作業。

4.4.1振沖試驗樁

Ⅰ、Ⅱ試驗區振沖試驗樁施工中共有14根樁沒有打到預定的深度，其中Ⅰ區4根（樁長5.0～5.3m），Ⅱ區10根（3.0～5.6m）。分析其原因可能有幾種情況：首先是此區域存在一硬層，密度較高，使振沖器難以穿透；其次，遇到難穿透的部位，在穿透過程中，耗時越長，其結果對周邊土層的擠密作用增大，致使土層強度越來越高，并且砂層塌落 "抱死"振沖器；第三，在振沖樁施工過程中，振沖器的振動力必然對周邊未施工振沖樁的土層會形成振密效果。

4.4.2工程樁施工

施工閘室段（壩0+739.561～壩0+724.561，壩上6.15～壩下16.50）時，還是有局部地段未能穿透，在靠近試驗一區附近，有74根振沖碎石樁樁長4～7m。經過重Ⅱ型動力觸探自檢，7m以上重Ⅱ型動力觸探擊數滿足設計要求，7m以下重Ⅱ型動力觸探擊數較低，平均8擊左右，該處是閘室段的一個薄弱環節。在該區域進行載荷試驗后，證明承載力符合設計要求。

4.5施工機械配置

第一批振沖樁施工共投入2套液壓HD225型150KW振沖機組作為主導設備，并配備相應的吊車、裝載機、水泵等設備。具體配置如表2：

5 工程自檢

為了準確判斷振沖處理效果，在工程施工的同時，采取重Ⅱ型動力觸探進行跟蹤檢測，共檢測振沖樁間土32根，樁體5根，天然土9根。其中閘室段樁間土檢測18根，平均擊數為12～18擊；消力池檢測14根，平均擊數為10～16，滿足設計要求。

通過本次重（Ⅱ）型動力觸探自檢來看，本次施工區域天然土差異較大，強弱不均，地層復雜；經過振沖處理后樁間土平均擊數滿足設計要求，而且差異性明顯減小；樁體連續且密實度非常好（詳見《惠州東江水利樞紐地基振沖處理工程重（Ⅱ）型動力觸探自檢記錄》）。

另一方面，根據重（Ⅱ）型動力觸探自檢數據顯示，消力池0～3m的重（Ⅱ）擊數較差，分析其原因如下：第一，由于上部沒有上覆層施加壓力，在地面以下一定范圍內的振沖加密效果要比下部要差，出現這種情況是不可避免的；第二，施工使用的振沖器為液壓150kw型，設備在地層中穿透能力非常強，但在樁體上部加密過程中，效果不明顯。

結論

振沖施工完成后，分別采用重Ⅱ型動力觸探和靜載壓板試驗進行了檢測，檢測結果如下：

根據重Ⅱ型動力觸探自檢，重（Ⅱ）擊數滿足設計要求；

在閘室段振沖碎石樁施工區（壩0+739.561～壩0+724.561，壩上6.15～壩下16.50）附近，有部分樁樁長在4～7m左右，由于該局部地段無法穿透，下部未能有效處理，但該部位靜載壓板試驗效果還是達到設計要求，可以滿足工程使用要求。

檢測結果表明振沖處理的效果良好，達到了設計要求。