振沖碎石樁在渠基液化處理中的應用

何 俊，齊仁貴

（1.中國華水水電開發總公司，100069，北京；2.河南省水利科學研究院，450003，鄭州）

振沖碎石樁在渠基液化處理中的應用

何 俊1，齊仁貴2

（1.中國華水水電開發總公司，100069，北京；2.河南省水利科學研究院，450003，鄭州）

振沖碎石樁；地基液化；標準貫入

一、工程概況

南水北調中線安陽段樁號AY 26+892.9～AY 27+172.3 （七標段施工范圍內）為高填方段，最大填土高度達11m。該段渠基和渠堤基土層自上而下為輕粉質壤土，在地面以下7m深度內，存在飽和少黏性土地震液化問題。該區地震動峰值加速度為0.15 g，相當于地震基本烈度為Ⅶ度。經充分研究論證和方案比較，該渠段地基處理采用強夯置換法。

安陽段區域有一道距地面最低處為17.6m的220 kV高壓線穿過，而強夯設備高達24.4 m。經過計算，受高壓線影響不能進行強夯置換施工部位的寬度為62.8m，面積共10 222.44m2。

經類比同類工程及參考相關規范，處理地基液化的施工方法還有換填法和擠密法。換填法及擠密法都能減少強夯施工對高壓線的影響，在施工方法上都為技術可行方案。兩方案主要工程量和投資費用測算，換填土投資費用為409.61萬元；擠密碎石樁投資費用301.97萬元，且換填方案中還沒有包括施工降水及棄土造成的臨時增地費用。綜合比較，擠密方案比換填方案少投資107.63萬元，并且考慮到降水費用及降水時間、施工的工作面及施工進度、便利等施工因素，對不能采用強夯法處理范圍的渠基改為振沖碎石樁方案施工。

設計變更建議書要求，樁體材料可用碎石、卵石、粗砂、礫砂等硬質材料，含水量不大于5%，最大粒徑不大于50mm(為了方便施工和質量控制，現場實際采用 20～40mm的碎石)，樁位為正三角形布置；施工前先選取試驗區進行試驗，試驗結束后進行標貫檢驗，標準貫入擊數不低于臨界貫入擊數，最后選取能消除液化最大樁間距的試驗數據作為大面積施工參數使用。

二、振沖碎石樁試驗

1.試驗目的

①通過試驗檢測振沖碎石樁的處理效果，為施工提供依據。②核查處理后的標貫擊數是否能夠達到液化判別標貫擊數臨界值。③根據所選擇的振沖施工機具設備，確定施工工藝及施工參數。④確定有關質量控制的技術要求和檢測方法。

2.樁間距計算

《建筑地基處理技術規范》（JG 79—2002）中松散粉土和砂土地基可根據擠密后要求達到的孔隙比來確定擠密砂石樁的樁間距。經計算及參照安陽段其他標段液化砂石擠密樁工程經驗，最終選取樁徑0.8 m，樁長 6.5m，樁間距 2.0 m，樁位為正三角形布置。上述參數均為理論計算值，應根據現場試驗最終調整設計參數。

3.試驗過程及效果檢測

在需要振沖碎石樁處理區域的一角選定3個試驗小區，共400m2，樁位為正三角形布置。2008年3月20日開始試驗，3月28日試驗結束，歷時9天。2008年4月25日進行標準貫入法試驗及取樣檢測，每個試驗小區選擇3個部位進行標貫試驗及取樣，共取樣9組。

4.試驗成果分析及結論

①根據對土樣顆粒分析結果，計算出臨界貫入擊數Ncr和現場標準貫入擊數 N63.5（見表 1），除Ⅲ區 3號點位4m深處外，N63.5均大于Ncr，判定樁間距1.5m和1.8m的試驗小區處理后液化現象已全部消除。間距2.0m的試驗小區處理后，有一個點位液化現象不能完全消除。為了滿足地基承載力的要求和節省投入，采用樁間距為1.8m振沖碎石樁的試驗參數，作為大面積施工使用。

②采用ZCQ55型振沖器，根據試驗得出如下施工參數：

表1 振沖碎石樁試驗區標貫臨界值計算表

a.造孔電流：45～55A；

b.加密電流：75～80A；

c.留振時間≥10 s，采用自動控制系統控制，依據地層進行調整；

d.加密段長度：30～150 cm；

e.水壓：0.8 MPa（依據情況進行調整）；

f.樁體施工采用排孔法施工，即按布樁圖逐排由一端開始，逐步造孔制樁到另一端，填料采用分批投料法，每批不宜加填太多，采取“少吃多餐”的原則；

g.振沖器貫入速度：0.5～2m/min。

三、渠基處理質量檢測數據分析

振沖碎石樁處理液化渠基大面積施工結束后，按設計要求進行標貫檢測，并取土樣作顆粒分析計算Ncr，共檢測點位36個，所有現場標準貫入值均大于臨界標準貫入計算值，說明地基液化現象已全部消除。

為了探索地基深度h與土的黏土顆粒含量PC、臨界標貫計算值Ncr和現場標貫實測擊數N63.5的相關性，將檢測數據進行統計分析，用最小二乘法計算，h 與 PC、Ncr和 N63.5的相關曲線均為對數曲線，相關系數R的絕對值在0.84～0.92之間，說明相關性良好。隨著深度h的增加，土的黏土顆粒含量PC減少，相應砂性土顆粒增加，液化程度增加，而需要達到一定承載力的臨界標貫值也增加。地基經過振沖碎石樁處理后，通過振動擠密和排水固結，土的密實性和摩擦角增大，地基承載力提高，砂性軟土液化消除，故現場標貫實測值增大，并超過臨界標貫值。

四、結 語

①通過不同樁間距試驗區試驗確定樁間距，為正式施工提供參數。

②渠基經過振沖碎石樁法處理后，通過標貫檢測，消除了飽和液化軟土，為南水北調總干渠提供了牢固穩定的地基。

③振沖碎石樁樁體質量可通過加密電流、填料量和留振時間的合理設計來保證，這是現場監理控制質量的關鍵。

④通過數理統計分析，得出了振沖碎石樁處理深度 h 與 PC、Ncr、N63.5的相關曲線方程。

[1]樂平，劉獻剛，邵忠心.地震液化產生的原因及對應措施探討[J].中國勘察設計，2008(10).

[2]周正義，謝杰華.振沖碎石樁在處理液化地基中的應用[J].南昌工程學院學報，2007(6).

TU471.8+TV223.22

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1000-1123（2011）02-0049-02

2010-11-25

何?。?983—），男，工程師。

責任編輯 張瑜洪