振沖法抗液化基礎處理在渭河咸陽城區段綜合治理工程中的應用

焦 劍

（陜西彬長煤田水務有限責任公司 陜西 咸陽 712000）

1 渭河咸陽城區段綜合治理工程及1#橡膠壩概況

渭河咸陽城區段綜合治理工程地處咸陽市區，位于渭河中游的下段。工程治理范圍：上游起點位于咸陽市西防洪渠入渭口約140m處，下游終點位于渭河咸陽二號橋下游200m，距離隴海鐵路橋上游約554m處，東西全長約4695m。工程的主要任務是治理中水流路，增強河道輸沙能力，提高城市防洪安全，并在此基礎上，結合城市規劃和生態環境治理要求，改變原來河道臟亂差的現狀，對河道及兩岸進行綜合治理，在原有的咸陽市城區段現狀渭河河道主槽內建設河道水景，增加城市景觀面積和綠地面積，改善人居環境，完善城市功能，提高城市品位，為廣大市民提供活動休閑場所，促進區域經濟和社會發展。工程總體縱向布置有南、北護岸工程及中隔墻工程，橫向布置首尾兩道橡膠壩。

工程將渭河主河槽500m寬分隔為泄洪蓄水渠和泄洪渾水渠兩部分，北側泄洪蓄水渠為淺槽，長4628m，寬260m，渠底縱坡為0.65‰，河道洪水小于2800m3/s時，泄洪蓄水渠蓄水，形成水面景觀，遇較大洪水時共同參與泄洪；南側泄洪渾水渠為深泓槽，長4695m，寬240m，其主要作用是泄洪、排沙，平時用于下泄工程治理區上游小于2800m3/s的河道來水，當上游河道來水大于2800m3/s時，與北側泄洪蓄水渠共同泄洪。在泄洪蓄水渠和泄洪渾水渠之間布置中隔墻工程，墻高4.6m，長4695m。泄洪蓄水渠上下端各設一道橡膠壩，即1#、2#橡膠壩，上游1#橡膠壩高為3.3m，壩長為262.64m，下游橡膠壩高為3.5m，壩長為260.2m，平時立壩蓄水，大洪水時塌壩行洪，從而在城區段形成長4.695km，面積1.2km2（1860畝）的水面景觀，蓄水容積約240萬m3。在泄洪渾水渠進口布設1#橡膠副壩，壩長243.77m，壩高3m，平時塌壩，敞泄河水，當蓄水渠需要蓄、補水時立壩，以保證蓄水渠蓄水。

橡膠壩和中隔墻工程作為整個工程最重要的建筑物，其直接影響著整體工程的安全平穩運行。1#橡膠壩主壩沿南北方向布置，共分為三段，主要由壩前塊石防沖槽、砼鋪蓋、壩基礎底板、壩后消能池、鋼筋砼海漫及防沖格賓石籠組成，其中壩前塊石防沖槽寬8m，深2m；鋪蓋段長5m，厚0.5m；橡膠壩基礎底板段長11m，厚1m，底板高程為384.46m；消能池段寬12m，底板厚度為0.5m；海漫段寬9m，壩后塊石防沖槽段寬5m，深1.5m。整個1#橡膠壩工程座落在渭河漫灘上，該處地形較平，根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306－2001），工程區地震基本烈度為Ⅷ度。

2 工程地質條件

根據《工程地質勘測報告》提供，渭河咸陽城區段綜合治理工程位于關中盆地，其地貌形態屬于渭河沖積平原，地面高程378m～397.5m，主要地層巖性為第四系沖洪積物及部分人工堆積。1#橡膠壩布置在渭河北岸漫灘，地層屬Q42al沖積層，以飽和細砂為主，加有粉砂和少量中砂，顆粒級配較為均勻（不均勻系數2.0～3.5左右），平均粒徑較?。ㄆ骄?.12mm～0.25mm），屬粉細砂，天然狀態下松散，天然地基承載力為130kPa，粉細砂在原來的自然條件下，極易液化。在修建橡膠壩后，如發生7度以上地震，灘面以下埋深9m內的粉細砂土，在近震、遠震下都會出現液化，要求必須采取基礎加固處理措施，改變地層構造，提高地基承載力，杜絕基礎液化發生，確保橡膠壩工程安全。

3 1#橡膠壩地基防液化設計

按照工程設計文件，1#橡膠壩的地震設計基本烈度為Ⅷ度，為保證壩基穩定和防止砂土壩基液化，采用振沖卵石樁進行地基處理，提高基礎地基承載力和減少不均勻沉陷。振沖樁主要設計參數是：樁位采用正三角形布置，樁間距為1.5m，樁徑為600cm，有效樁長為8m～12m，保護樁長1m，要求樁體穿過細沙層1m以上。振沖器功率應大于40kW,填充材料要級配良好，粒徑為20cm～50cm的堅硬卵石，含泥量小于5%，不得有風化易碎的石料；加固處理后地基的樁間砂土體的相對密度達到0.65以上，綜合地基承載力應不小于160kPa。

4 振沖法地基處理施工

4.1 前期準備

①編制施工組織設計，確定施工設備種類、施工人員人數及物資材料數量。②設備準備，包括振動樁機、裝載機、電力設備等進場。③物資材料準備，包括填充石料進場及質量檢測。④做試驗樁，確定優化施工工藝的選定和最合理的置換率、加密電流及留振時間、成樁時間等施工技術參數，確保工程質量達到設計要求。試樁分別在壩基的南端、中間、北端三個地點進行。試樁確定施工工藝和各種技術參數，經設計單位和監理單位簽字確認。

4.2 施工步驟

①施工順序及樁位放線。施工分為4個施工區，各1臺DZ-60振動樁機，先施工外圍邊樁，再逐步向中心區域制樁，并以此順序放線確定樁位。②填料進場、樁機就位、振沖器懸垂對準樁位、校核垂直度。③成孔。先啟動振沖器，由吊車緩慢下放振沖器開始造孔，待孔達設計深度后，反復提升、下放振沖器清孔，直至孔身達到設計孔徑。④成樁。按要求向孔內不斷回填卵石料，緩慢提升振沖器，使卵石擠密，自下而上逐段成樁直至孔口。

4.3 成樁質量保證

①填充卵石料的質量檢測。按每500m3抽樣檢測一次級配、粒徑、含泥量、風化性等，并抽查結果報送監理工程師。②造孔質量控制。一是確保振沖器中心對準樁位，誤差不小于10cm。二是造孔時，控制好水壓、水量、電流、上下速度、留振時間等技術參數，要符合試樁確定的參數值。三是施工中要及時測量，保證造孔深度與設計樁底標高允許偏差±20 cm。③卵石填充質量控制。按照設計樁長控制好卵石的填充量不小于計算量的1.1倍，并利用儀表自動控制加密電流、留振時間、成樁速度符合要求。

4.4 成樁地基質量檢測

經過13天的施工作業，共完成樁體1384根，總長度10595m。為了檢測地基加固處理效果，給工程質量評定提供可靠依據，由建設單位委托具有質量檢測資質的檢測單位對已成的壩基振沖樁質量進行了檢測。檢測單位共布點61個，其中載荷試驗布點11個，重型動力探布孔25個，標準貫入試驗布孔25個，采用載荷試驗、重型動力探及標準貫入試驗等不同方法進行了質量檢測。根據檢測單位出具的檢測報告總體評價：按照《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）規定，1#橡膠壩壩基振沖樁工程質量合格，壩基經處理后的相對密度達到設計要求，壩基承載力最小為206 kPa，平均承載力為228 kPa，大于設計要求，樁間土液化性也已消除，滿足了Ⅷ度地震設防抗液化要求，達到了設計預期效果。

5 結論

根據檢測結果，采用振沖法加固地基，有效地消除了1#橡膠壩基礎地層中粉細砂的液化性，同時也大大地提高了原地基的承載力，工程造價相對于整體換填、砼灌注樁、重錘強夯等處理方法也較低，且施工方法簡便易控制。經過2008年5月12日汶川8.1級地震、2010年4月14日青海玉樹7.1級地震的考驗，1#橡膠壩安全無損，運行正常。經過實踐證明：要消除建筑物基礎地層中的粉細砂液化性，保證建筑物安全穩定，選用振沖樁處理是正確和合理的，是值得在工程設計中推廣應用的。陜西水利