振沖碎石樁在出流改道工程中的應(yīng)用

呂起云 楊紹江

（云南省玉溪市星云湖撫仙湖出流改道工程建設(shè)管理局 云南玉溪 652600）

1 工程概況

星云湖、撫仙湖出流改道工程位于云南省玉溪市江川縣及紅塔區(qū)境內(nèi)，居滇中湖盆區(qū)中心，東臨南盤江峽谷，南接杞麓湖徑流區(qū)，工程由引水渠系工程 （含進(jìn)口明渠及閘室段、暗渠段、頂管段、隧洞段、出口暗渠、明渠及出口閘室段工程）、水質(zhì)凈化工程 （含挺水植物帶、人工濕地工程）及旁通泄水道工程 （含進(jìn)口明渠段、隧洞段、出口明渠段及南大溝改造工程）等部分組成，引水線路全長23．45km。工程的主要任務(wù)是：保護(hù)撫仙湖優(yōu)良的水質(zhì)免受星云湖水質(zhì)的連帶污染，利用撫仙湖水更換星云湖水、加速星云湖的生態(tài)恢復(fù)，向玉溪市提供后備水源。

2 振沖碎石樁設(shè)計

引水三標(biāo)單位工程位于引水線路進(jìn)水口，包括進(jìn)口過渡段、閘室段、閘后漸變段和進(jìn)口暗渠段，樁號K0－205～K0＋790m，全長995m。

進(jìn)口閘室段樁號K0－136～K0－124，為寬頂堰型、整體開敞式，均采用C20鋼筋混凝土襯砌，邊墻厚度1．0m，閘室底板高程1720 m，堰寬5m，閘室內(nèi)設(shè)攔污柵、檢修閘和工作閘各一道，閘門尺寸為5×3．0m。過水能力Q＝9．2m3／s。

閘室段地處湖盆沉積區(qū)，地表高程為1725．33m，表層為耕植土，層厚0．6～0．8m；第2層為第四系湖積層 （Q1）含粘土透鏡體粉砂，層厚3．0～3．3m；第3層為第四系湖積層 （Q1）高塑性粘土，層厚1．5～2．0m；第4層為第四系湖積層 （Q1）粉砂質(zhì)螺殼，層厚0．3～0．4m；底層為第四系湖積層 （Q1）細(xì)砂，第四系湖積層 （Q1）細(xì)砂為閘室及前后過渡段持力層，地基承載力fk＝80～90kPa，不滿足設(shè)計要求，且存在液化條件，設(shè)計采用碎石樁對閘室段進(jìn)行基礎(chǔ)加固處理，樁底深入液化層以下。振沖碎石樁 （樁號0－157．6 m～0－101．4 m），振沖碎石樁589棵，樁徑0．6m，孔距1．2m，先將地面開挖到1725．0m后，鋪筑厚0．35m的碎石墊層作為施工平臺，開始造孔，振沖碎石樁頂部高程為1719．700m，樁底部高程為1713．700～1714．700m，樁頂以上為非振段，樁頂至樁底為振沖段長5～6m。設(shè)計復(fù)合地基承載力≥180k Pa。

3 振沖碎石樁基礎(chǔ)處理的施工

3．1 施工前的準(zhǔn)備工作

（1）現(xiàn)場實驗

為了選擇合理的技術(shù)參數(shù) （樁徑、樁距、填料量、加密電流及留振時間等），曲靖市水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司于2005年2月24日開始施工現(xiàn)場的實驗工作，實驗樁3排9棵，樁徑0．6m，孔距1．2m，孔深11．65m （其中非振段5．65m，振沖段6．0m），振密電流110A、125A、140A，填料水壓0．3～0．4MPa。經(jīng)過近兩個月的現(xiàn)場打樁實驗并對各項實驗方案進(jìn)行檢測比較，得出設(shè)計技術(shù)參數(shù)如下：加密水壓0．4～0．5MPa，加密電流110A，單位填 料量 ＞0．9m3／m，設(shè)計 孔徑 0．6m，孔距1．2m，采用動力觸探方法，貫入量按30Cm計，第四系湖積層 （Q1）粉砂質(zhì)螺殼飽和砂土液化臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)為17擊，經(jīng)振沖處理后，含螺殼細(xì)砂層密實度由原來的錘擊數(shù)3～9擊，提高為18～29擊，平均提高23擊，故經(jīng)振沖碎石樁加密處理后的粉細(xì)砂土可初步判斷為不液化土。樁體承載力標(biāo)準(zhǔn)值為440k Pa，樁間土載力標(biāo)準(zhǔn)值為168 kPa，復(fù)合地基承載力特征值fsak為304 kPa。因此，本次試驗樁選用參數(shù)合理，施工制樁工藝正常，質(zhì)量合格，對生產(chǎn)性施工有指導(dǎo)意義，達(dá)到了預(yù)期目的。

（2）振沖器型號的選定

目前國內(nèi)常用振沖器型號有功率為30k W和75k W兩種，根據(jù)現(xiàn)場試驗提供的參數(shù)及該工程樁徑、樁距和料場石料的特點，選定75k W振沖器。

（3）變壓器的準(zhǔn)備。

考慮到75k W振沖器及配套供水每小時15～20m3的水泵及其他設(shè)備的用電量，每臺振沖機(jī)組功率不應(yīng)小于110k W，電壓為380±20V。根據(jù)施工組織安排，整個工地同時工作機(jī)組有2臺75k W振沖機(jī)組。因此，施工現(xiàn)場共配備1臺150 k VA和1臺100 k VA變壓器。

3．2 施工工藝

（1）制樁順序及填料方式。針對該工程戰(zhàn)線長、任務(wù)量大、工期短的特點，采用排打法制樁、連續(xù)填料的施工方式。

（2）制樁工藝。先由吊車將振沖器懸垂對準(zhǔn)樁位，緩慢下放振沖器，開始造孔，待造孔達(dá)設(shè)計深度后，進(jìn)入清孔階段，即反復(fù)提升、下放振沖器直至孔身平順并達(dá)到要求孔徑，最后是制樁階段，即向孔內(nèi)回填碎石料，自下而上逐段成樁直至孔口。

3．3 造孔及制樁的關(guān)鍵技術(shù)

a、施工前首先平整場地，按設(shè)計布設(shè)樁位，開挖臨時排水溝；

b、制樁石料應(yīng)選擇質(zhì)地堅硬、具有一定的強度、水穩(wěn)定性好、不易風(fēng)化且級配良好，碎石料含泥量≤5%，顆粒5～40mm，為確保料場供料質(zhì)量，每500m3石料要做一次上述各項指標(biāo)的抽樣檢測；

c、進(jìn)行振沖器空載電流、旋轉(zhuǎn)方向和水壓測試，檢查水壓、電流和振沖器的空載電流是否正常，并根據(jù)振沖試驗確定施工參數(shù)正式進(jìn)行施工；

d、振沖器對準(zhǔn)加固點，偏差應(yīng)小于10cm；

e、開動振沖器及水泵，使振沖器以2～3m／min的速度緩慢沉入地基，觀察并記錄貫入深度與電流變化，造孔過程中水壓0．4～0．5MPa，水量15～20m3／s，電流55A～110A，振沖器電流最大值不得超過110A，如超過時應(yīng)減慢或停止下沉，待電流恢復(fù)后，再按正常速度下沉。當(dāng)振沖器到達(dá)加固深度以上30～50cm時，即以5～6m／min的速度將振沖器提出孔口，如此重復(fù)振沖1～2次，最后一次停留在加固深度以上30～50cm處，停留1～2min以固結(jié)孔底，并將土渣由回水帶出孔口，孔口返出泥漿過稠時，應(yīng)進(jìn)行清孔，當(dāng)造孔深度與設(shè)計樁底標(biāo)高允許偏差±20cm，且返出泥水較清時方可制樁。

f、待返出泥水較清時制樁，制樁加密段長度≤50cm，填料量應(yīng)滿足＞0．9m3要求，加密電流90～110A，留振時間8～12s，此兩項指標(biāo)應(yīng)用儀表自動控制。其過程如下：將振沖器吊入孔內(nèi)振搗，使填料振實，并使填料擠向孔內(nèi)壁周圍的軟土內(nèi)，當(dāng)振沖器電流達(dá)到110A時 （即加密電流110A），表示該深度處的柱體已經(jīng)振實，記錄該深度標(biāo)高和電流值，將振沖器提起0．3～0．5m。加密樁體應(yīng)從孔底開始，自下而上逐段進(jìn)行，中間不得漏振，加密制樁時的水壓控制在0．4～0．5MPa。

表1 振沖地基加固后復(fù)合地基承載力和單樁承載力檢測成果

3．4 振沖碎石樁樁基檢測

2005年8月2 日由云南金廣建筑科學(xué)研究院對振沖地基加固進(jìn)行樁基檢測，承載力測試試驗分別抽檢單樁3棵，復(fù)合地基承載力按四樁承臺布置抽檢2組，試驗結(jié)果：振沖地基加固后復(fù)合地基承載力和單樁承載力均滿足設(shè)計要求。詳見振沖地基加固后復(fù)合地基承載力和單樁承載力檢測成果表1。

3．5 施工工期及完成情況

振沖碎石樁基礎(chǔ)處理2005年5月8日正式開工，于2005年6月6日竣工，歷時29d，完成振沖樁564棵（包含9棵試驗樁，555棵生產(chǎn)樁）總進(jìn)尺6185．79m，振沖段3000m，非振段3186．6m。

4 結(jié)論

通過3個月的施工及檢測，工程完全達(dá)到設(shè)計要求，該工程振沖碎石樁的施工經(jīng)驗及措施，對于淤泥質(zhì)土及粉細(xì)砂、中砂、粗砂相結(jié)合的地層，特別是第四系湖積層（Q1）細(xì)砂處理，具有一定的參考價值。