南水北調穿漳工程振沖碎石樁施工

馬玉增，陳 杰，耿慶國

（中國人民武裝警察部隊水電第一總隊第一支隊，河北 唐山 063004）

0 引言

南水北調穿漳工程全長1 082 m，地質層主要由粉細砂、粉質壤土、砂卵石、中砂、卵石組成。工程地下水類型為潛水，埋深淺，需要進行地基處理以滿足工程建設的要求。由于振沖碎石樁施工速度快，費用較低，最終采取了振沖碎石樁地基處理方案。穿漳工程南岸各分部工程地基處理面積11 512 m2，共完成振沖碎石樁4 624根，平均樁長為7 m，樁長合計為32 368 m，造價約372萬元，為鋼筋混凝土預制樁費用的54%，達到了預期的效果。

1 工藝流程及操作要點

1.1 施工工藝

（1）施工順序。振沖碎石樁一般采用 “由里向外”順序，或 “由一邊向另一邊”的順序施工。這種順序易擠走部分軟土，便于制樁。若 “由外向里”或 “由兩側向中心”制樁，則中心區制樁很困難。

（2）填料方式。振沖成孔后即向樁孔內填料制樁，自下而上逐段制樁直至孔口。填料方式有兩種：一是將振沖器提出孔口，向孔內倒入0.15～0.5 m3的填料，再下振沖器至填料中振沖密實，待達到設計要求后提出振沖器，再下料振密，如此反復直至制樁完畢；二是振沖器不提出孔口，僅上提30～50 cm，離開原已振密過的樁段，即向孔內連續不斷地回填石料，直至該段樁體振沖密實達設計要求后再上提30～50 cm，連續填料振沖密實，重復上述步驟。

1.2 施工作業

（1）造孔。將振沖器緩慢、穩妥地吊起，對準樁位緩慢下降振沖器至離地面30 cm以內，啟動清水泵供水，待振沖器下端射水口出水的水壓、水量達到工藝要求時，啟動振沖器，拉緊防扭繩索。造孔過程中應很好地控制吊機卷揚繩的下放速度，一般以0.5～2 m/min為宜，并始終保持振沖器處于懸掛狀態，以免造成斜孔。造孔過程中若遇電流值超過電機的額定電流時，應暫停振沖器的下沉，或減速下沉，或上提一段距離，借助高壓水沖松土層后再繼續下沉造孔。當造孔達到設計深度時，上提振沖器。造孔過程中及時記錄各深度的水壓、造孔電流等的變化以及相應的時間，以便及時跟蹤土的強度變化。

（2）清孔。當造孔達到設計深度時，即將振沖器提出孔口，然后再次下沉振沖器，往復2～3次，使孔口泥漿變稀，進行清孔，清除孔內泥土，保證填料暢通，減小樁體含泥量。

（3）振沖密實。①清孔后將振沖器提離孔底30～50 cm，由裝載機向孔內連續填入碎石料，依靠振沖器的水平振動力不僅將孔內的石料振密，還可不斷地將填料擠入孔壁土中，使樁徑擴大。一旦樁周土的約束力與振沖器的振力相等，樁徑就不再擴大。這時，樁體仍繼續加密，當達到留振時間，時間繼電器又自動發出信號，標志該段次的填料加密過程完成。②再次提升振沖器30～50 cm，重復上述填料加密過程，如此反復直至地表成樁。③當一根碎石樁制樁結束后，移動振沖器至下一樁位進行制樁作業。

（4）樁體頂部處理。由于地基表層約1～1.5 m處土的上覆壓力小，制樁時該處樁體的密實度難以達到要求，必須進行處理。待施工完畢后，將頂部預留的疏松樁頭挖除。對于大范圍加固區的大量疏松樁頭，宜采用振動碾壓法振壓密實，隨后鋪設壓實墊層。

（5）墊層處理。為使基底壓力比較均勻地作用于復合地基上，改善基礎與復合地基的接觸狀況，防止“脫空”現象，經過樁體頂部處理后的復合地基上面需要鋪設一層厚30～50 cm的砂礫或碎石的振動碾壓墊層，以構建基底排水層，加速復合地基的排水固結。

2 資源配置

振沖碎石樁施工主要配套機械設備有振沖器（ZCQ-13、 ZCQ-30、 ZCQ-55、 BJ-75等 4種類型）、吊車（16、25 t）、 裝載機（ZL30型等）、 高壓水泵（5.5 kW等）、電器控制箱、泥漿泵、潛水泵、電焊機以及其他配套設備。這些設備可根據施工場地及施工進度安排配置。

3 質量檢測及控制

3.1 質量控制

振沖碎石樁施工的質量控制一是數量方面，主要控制樁數、樁長及樁偏位；二是樁體質量。樁體質量的好壞與施工中的用水、用電、用料密切相關。

（1）用水。主要是控制水量和水壓。水量需充足，使樁內充滿水，但水量亦不宜過多。水壓需視土質強度而定，軟土用較小水壓，強度較高的土用較高的水壓。

（2）用電。加密電流和留振時間是控制碎石樁樁體密實度的主要因素。不能將振沖器剛接觸填料的瞬間電流作為加密電流。電流穩定后，電流值超過規定的加密電流時，該段樁體方為加密完畢。

（3）用料。填料量達到一定的數量方能保證設計所需的置換率，滿足設計要求。填料不宜過猛，每批不宜加填太多，應采取 “少吃多餐”的原則。此外，由于底部存在軟弱土層，可能出現樁孔底部的填料遠遠超量。

3.2 質量檢測

從碎石樁的質量和復合地基的功效兩個方面進行質量檢測。

（1）基本原則。砂土類14 d后檢測，粘土類28 d后檢測。選擇能反映一般情況和控制情況的樁點進行檢驗。單樁荷載試驗按每200～400根樁隨機抽取一根進行試驗，但總數不能少于3根；單樁復合地基或多樁復合地基的荷載試驗，檢驗數量按處理面積大小取2～4組；檢驗樁體密實度的驗樁數量宜為總數的2%～4%，單項工程不少于3根；樁間土的工程性能檢驗，每一建筑地段不宜少于3個孔。

（2）復合地基的荷載試驗。荷載試驗要點：復合地基荷載試驗的承壓板為剛性，高程宜接近基礎底面設計高程，每加一級荷載前后均應讀記承壓板的沉降值，以后每0.5 h讀記一次。當出現沉降急劇增大，土被擠出，或承壓板周圍出現明顯的隆起，或承壓板的累計沉降量已大于其寬度或直徑的10%，或沒有達到極限荷載而最大荷載壓力已大于設計要求壓力值的2倍時，即可終止試驗；卸載級數可為加載的一半，等量卸載，每卸一級，讀記回彈量，直至變形穩定；從而確定復合地基承載力基本值及復合地基變形模量與壓縮模量。

施工完成后，項目部委托黃河物探研究院有限公司對振沖碎石樁進行了單樁動力觸探、單樁靜荷載、復合地基承載力、樁間土標準貫入檢測，主要檢測結果如下：

（1）動力觸探試驗。動探試驗值均在7～15擊之間，樁身密實度滿足要求。

（2）單樁靜荷載試驗。承載力特征值為290～340 kPa，滿足設計要求。

（3）復合地基試驗。地基承載力特征值為160～255 kPa，滿足復合地基設計要求。

4 安全保證措施

（1）項目經理是安全生產第一責任人；主管生產的副經理作為安全生產直接責任人，承擔安全生產的領導責任；安全生產委員會辦公室負責處理有關的業務工作。

（2）成立以項目經理為組長的安全領導小組，項目設專職安全員，班組設兼職安全員，專、兼職安全員有職有責，嚴格管理。

（3）認真貫徹執行安全生產方針，切實加強管理，保證職工生產活動中的安全與健康。

（4）健全管理機制，認真落實安全生產責任制。

（5）進入施工現場，必須戴好安全帽。

（6）施工現場必須按規定設置安全標志和安全紀律牌，現場作業人員必須認真執行安全紀律。安全紀律牌與施工總平面布置圖示牌對稱懸掛在工地入口處。各種機械設備上要明掛操作規程。

（7）堅持做好三級安全教育，特殊工種人員持證上崗。

5 環境保護措施

加強全體職工崗前、崗中環保培訓教育，提高職工的環保意識。對所有參與施工管理的人員，在上崗之前進行一次系統的環保教育。

（1）將施工現場等地的廢棄物及施工垃圾等堆放在指定地點進行處理。

（2）施工場地邊坡及水土流失防護應按照合同或標書要求，作好計劃和部署，防護措施落實到位。

（3）做好泥漿現場管理，污水可排入施工現場東側的一廢棄池塘中。

（4）采取開挖排水溝、修排水坡等措施，防止在施工利用或占用的土地上發生土壤沖蝕，不得隨意向周圍農田排放泥漿。

6 結語

在南水北調穿漳工程地基處理中，振沖碎石樁達到了加固地基的效果，滿足了設計要求，還取得了較好的經濟效益。在進行振沖碎石樁施工時，應注意以下幾個方面：

（1）當需要加固的土體中含有大量大塊石、建筑垃圾等，則難以成孔與構筑樁體。

（2）若軟土強度過低，土的阻力不能平衡填料的擠入力，則無法形成樁體。

（3）振沖施工過程中置換出大量泥漿，要特別做好排污工作，文明施工，滿足環保要求。