淺談振沖法在加固地基中的應用

李國江

甘肅鼎龍水利水電有限公司

淺談振沖法在加固地基中的應用

李國江

甘肅鼎龍水利水電有限公司

振沖法是在樁孔中填入碎石等堅硬材料來置換部分地基軟土、軟弱砂類土、軟弱砂粒石，以達到加固地基的目的，此法稱振沖加固法。近年來振沖加固地基施工在市政、水電、公路、鐵路、機場等工程建筑中廣泛使用，具有加固效果好、成本低和進度快等優(yōu)點，并提高了工程基礎抗震防液化。在此，我就參與的理塘縣木里河上通壩水電站攔河壩工程大壩壩基處理采用振沖置換法加固地基施工進行了總結(jié)。

振沖法；加固地基；施工工藝術(shù)

1 工程背景

工程大壩位于理塘縣境內(nèi)，大壩水庫正常蓄水位3144m，閘(壩)頂高程3145.70m，壩高45，壩頂全長132.12m。為混凝土重力壩，擋水建筑物沿壩軸線呈一直線布置，從左至右布置非溢流壩段、儲門槽段、泄洪沖沙閘段、排污閘段、右岸接頭壩段。

壩址工程地質(zhì)，上部上Ⅲ(孤)漂塊卵石夾砂層，上Ⅱ-5、上Ⅱ-4(粉)細砂層、上Ⅱ-3淤泥質(zhì)壤土層，允許承載力低，不能滿足設計要求，且(粉)細砂層存在地震液化問題。河床覆蓋層總厚25～50m，如全部挖除難度大，進度慢、成本高。

經(jīng)工程參建各方反復查勘，討論研究對大壩基礎采用振沖擠密法加固處理措施，處理深度應根據(jù)地基應力、允許變形量等綜合確定，間距2m*2m，梅花形布置，樁徑0.8m。共198根樁。

2 施工特點

本工法施工機械設備和施工工藝簡單，便于操作；施工工效較高，工期短，不受季節(jié)限制；機械化程度高，節(jié)省勞力，可就地取材，綜合經(jīng)濟效益好；工程造價低，施工進度快。

3 施工原理

3.1 在振沖器的重復振動和側(cè)向擠壓作用下，土層的結(jié)構(gòu)破壞，孔隙水壓力迅速增大，在樁管下沉過程中，沉管對四周土層產(chǎn)生側(cè)向壓力，樁管把土擠向周圍地層，使周圍土的孔隙率減小，密度增大，達到擠密的效果，提高地基承載力。

3.2 消除液化的作用。樁管起拔時，放入以拌好的堅硬碎石和中細砂，通過多次反復上下插入振動，部分碎石振入周圍土層，再次擠密周圍土。碎石和砂形成了周圍土的“蓄水池”， “蓄水池”和地表水連成流水通道，使得樁周圍水順暢流出，有效地消散了周圍土超靜孔隙水壓力，防止了砂土液化，加快地基排水。樁間土所受到的剪應力由于樁體的剪應力集中而減小，增加了土體的抗剪強度，碎石樁對樁間土起到了減震效應，有效的消除液化。

4 施工工藝

4.1 施工要點：本施工方法作20m長的樁，工效一般為5～10m/h。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)：本施工工法的關(guān)鍵技術(shù)是造孔、加密、成樁和質(zhì)量檢測。

4.3 施工參數(shù)通過現(xiàn)場試驗來確定。

4.4 振沖前應按設計圖在現(xiàn)場定出孔位，編好孔號，將施工用水管路和電力線路引到現(xiàn)場，處理好污水、泥漿的排放設施(一般排到污水池、泥漿池)。

4.5 為防止保護已成型的樁，施工時采用“一端推向另一端推進的施工方式”。

4.6 提管速度控制在0.5-1m/s之間，且要多次反插入振搗，使得充盈系數(shù)＞1.36；當振沖器到達孔底以上0.5m時，要將振沖器提到孔口，再放下，如此反復1～3次，升降速度為6～7m/min，然后將振沖器停在孔底以上0.5-1m處，開始清孔，3-5分鐘后提出振沖器，準備填碎石。沖孔采用高壓水，從振沖器沖出，將孔內(nèi)泥漿、浮渣、粉砂等清出。

4.7 每次填料不宜超過0.6m。當電流達到規(guī)定值時，應穩(wěn)定10～20秒再提升，否則應繼續(xù)加料振密。填料采用人工配合ZL50裝載機填料。

4.8 對每根樁的電流、水壓、樁深、樁的直徑和填料高度等參數(shù)作詳細記錄。

4.9 墊層。碎石樁施工結(jié)束后，由于樁頭碎石密實度一般達不到設計要求，應將所有樁頭清除50cm左右，再加30cm石墊層，其作用是使上部的荷載更加均勻地傳遞到復合地基上，形成水平的排水通道與樁柱的直排水通道連接。墊層必須平整。

5 質(zhì)量安全標準

5.1 質(zhì)量標準

5.1.1 控制好填料(碎石、礫石、卵石)規(guī)格，一般粒徑為2-5cm，含泥量不超過5%。填料最好用堅硬的碎石。

5.1.2 嚴格控制好樁位中心線與樁底標高，噴水中心與樁孔中心的偏差小于5.0cm，成孔中心與設計中心的偏差小于8.0cm，成樁樁頂中心與設計中心的偏差小于0.20D。在填料前測量成孔深度。

5.1.3 樁體垂直度偏差不得大于0.1%。

5.2 質(zhì)量控制措施

振沖樁成樁質(zhì)量由成孔質(zhì)量和振密質(zhì)量決定。

5.2.1 成孔質(zhì)量由以下因素決定：① 孔位必須符合設計要求；②孔徑0.8m、距離為2*2m，梅花形布置；③水量水壓不小于0.5MPA；④孔深符合設計要求。

5.2.2 振密質(zhì)量由以下因素決定：① 填料規(guī)格(碎石粒徑20～50mm，含泥量＜5%，新鮮，砂以河沙為主，含泥量＜5%)和加填筑量；②振密電流(50～55A)；③留振時間(5～15s)。

6 機具設備

采用ZCQ85型振沖器成孔， 15t自卸汽車運料至作業(yè)面， QY32汽車吊起吊振沖器振沖；人工輔助ZL50裝載機填料；水泵的供水壓力不宜低于0.6MPa，供水量應大于25m3/h。還需配備控制電流操作臺，其上需附有150A以上的電流表(或自動記錄電流計)和500V電壓表等。具體以實際施工采用的滿足設計要求的設備為準。

7 效益分析

通過試驗分析，振沖法加固軟土地基，承載力可提高3-5倍。與預制混凝土樁基礎相比，可節(jié)省工程費用50%左右。對粒徑過大的含量過多的礫卵石，一般應通過現(xiàn)場試驗確定施工方法。對含有較多漂石或塊石的地層，應慎重使用。

[1]《地基處理手冊》編寫委員會.地基處理手冊(第二版).北京：中國建筑工業(yè)出版社，200.226～229.

[2]李燕杰，李金軒等.碎石樁復合地基設計方法的探討.土工基礎，2006，20(6)：41-43.

[3]舒懷珠.振沖碎石樁處理砂土液化地基的設計與應用.人民長江，2008，39(18)：51/81.

[4]童列成.太平湖軟基的干振碎石樁加固.土工基礎，2006，20(4)：2-3.

國江(1976年12月～)，男，漢族，籍貫甘肅；畢業(yè)于西安科技大學水利水電工程專業(yè)，現(xiàn)工作于甘肅鼎龍水利水電工程有限公司。