劉建偉：振沖碎石樁技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

【摘要】水利工程是結(jié)合國計(jì)民生的基礎(chǔ)性建設(shè)項(xiàng)目，在水利工程施工過程中，地基處理是其間較為重要的一道工序。地基承載力是水利建筑物的基礎(chǔ)部分，質(zhì)量的好壞，關(guān)于全部水利工程項(xiàng)目的質(zhì)量操控具有決定性作用。這篇文章首要針對(duì)振沖碎石樁技術(shù)在水利工程中的運(yùn)用進(jìn)行扼要剖析。

【關(guān)鍵詞】振沖碎石樁；技術(shù)；水利工程；應(yīng)用

振沖碎石樁施工前，施工人員一定要根據(jù)地質(zhì)詳勘報(bào)告、基礎(chǔ)施工圖和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況編制切實(shí)可行施工組織設(shè)計(jì)，建立完善的質(zhì)量、安全及環(huán)境保證體系，保證工程安全環(huán)保有序的進(jìn)行。近年來由于填海造陸項(xiàng)目越來越多，振沖碎石樁施工造價(jià)低，質(zhì)量好，工期快等特點(diǎn)的體現(xiàn)會(huì)被越來越廣泛的采用到填海造陸等軟弱工程上來。

1、工程案例

某工程節(jié)制閘進(jìn)出口上下游翼墻下地基為粉細(xì)砂地層，由于承載力不足、地震液化現(xiàn)象較嚴(yán)重等問題，需要進(jìn)行地基加固。通過分析收集到的相關(guān)鉆孔資料數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域自然地理狀況，對(duì)軟土的地質(zhì)特征及分布進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，結(jié)果表明：軟土主要形成于第四紀(jì)全新世晚期，巖性主要為淤泥質(zhì)粘性土，天然孔隙比（e）=1.361～1.723，屬欠固結(jié)土；軟土主要發(fā)育在地表淺部（距地面25m以內(nèi)），主要在古黃河沿岸區(qū)域展布；軟土埋深一般5～15m，厚度一般3～10m，由上至下可分別為表土層、淤泥層和底土層。設(shè)計(jì)要求對(duì)閘室段上下游采用槽孔鋼筋砼進(jìn)行地基處理；對(duì)上下游翼墻采用振沖碎石樁進(jìn)行處理。翼墻振沖碎石樁布置為6排，孔位為梅花型布置，樁深10～15m。在振沖碎石樁頂部鋪設(shè)1.0m厚的碎石排水墊層，使碎石樁連成整體，形成良好的豎直和水平通道。

施工地段確定后，選擇了有代表性的地段結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行工藝試驗(yàn)，以確定振沖碎石樁的施工參數(shù)。工藝試驗(yàn)樁徑采用了500mm、600mm、800mm三種規(guī)格，樁距采用了2.0m、2.2m、2.5m三種尺寸。現(xiàn)場(chǎng)試樁后分別采取了取土試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、人工開挖等檢測(cè)手段，對(duì)不同施工參數(shù)下的地基加固效果進(jìn)行評(píng)定，最終確定振沖碎石樁直徑為800mm、樁距為2.0m。

2、水利大壩地基振沖碎石樁處理施工工藝

2.1 機(jī)械就位

施工機(jī)具就位，振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位，開動(dòng)水泵，待振沖器下端水口出水后，起動(dòng)振沖器，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常。

2.2 成孔

啟動(dòng)起吊機(jī)械，使振沖器以1-2m/min的速度下沉。成孔過程中應(yīng)使振沖器保持鉛直狀態(tài)，并觀察振沖器電流的變化，其電流的最大值不得超過電機(jī)的額定電流值：當(dāng)下沉過程中電流值超過額定電流值時(shí)，必須減速或者停止下沉，或者向上提起振沖器，待電流下降后繼續(xù)下沉。在成孔過程中要記錄電流值、成孔速度和返水情況。當(dāng)孔口不返水時(shí)，應(yīng)加大水量。當(dāng)振沖器達(dá)到設(shè)計(jì)處理深度以下0.3-0.5m時(shí)，開始往上起，直到孔口。

2.3 清孔

成孔后孔內(nèi)泥漿比重較高，甚至有泥塊，填料在孔內(nèi)的下降速度將減慢，甚至造成淤塞，不利于制樁，因此成孔后要留一定時(shí)間（一般1-2min）進(jìn)行清孔。清孔時(shí)將振沖器在孔底適當(dāng)留振，將泥漿沖出孔口，再將振沖器提起，上下往返1-2次，使孔道通暢。

2.4 填料

清孔后，將振沖器提出孔口，即可開始自下而上逐段填料。填料一般有三種方式：一種是把振沖器提出孔口往孔內(nèi)加料，然后再放入振沖器振密，每次往孔內(nèi)倒入約0.15-0.5m石料，分段填料分段振密，直到制樁結(jié)束；另一種是振沖器不提出孔口，只是往上提一些，使振沖器離開原來振密過的地方，然后往下倒料，再放下振沖器進(jìn)行振密；第三種方式是連續(xù)加料：即振沖器只管振密，而填料是不斷往孔內(nèi)添加，只要在其深度上達(dá)到規(guī)定的振密標(biāo)準(zhǔn)后就往上提振沖器，再繼續(xù)進(jìn)行振密。

2.5 振密加固

利用振沖器將填入樁孔的石料不斷擠入側(cè)壁土層，同時(shí)使樁身填料密實(shí)。振密加固時(shí)應(yīng)該記錄時(shí)間、投料數(shù)量和振沖器潛水電機(jī)所反映的電流值。無論哪種填料方式都應(yīng)保證振密自孔底開始，以每段30-50cm長度逐段自下而上直至孔口。振密加固到孔口時(shí)樁體形成，先關(guān)閉振沖器，再關(guān)閉水泵。加固區(qū)的碎石樁全部施工完畢后，再進(jìn)行表面清理。

2.6 成樁檢測(cè)

在一個(gè)施工段完成后進(jìn)行，需檢測(cè)樁體密實(shí)度，檢測(cè)方法采用重型Ⅱ動(dòng)力觸探，檢測(cè)頻率不少于碎石樁總數(shù)的3%。對(duì)樁間土的檢測(cè)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，檢測(cè)頻率每500m2不少于3個(gè)。檢測(cè)成果顯示：樁身重型動(dòng)力觸探擊數(shù)均大于10擊，樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)均大于8擊，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，取得了良好的加固效果。

3、水利大壩地基振沖碎石樁施工質(zhì)量控制

3.1 振沖碎石樁試驗(yàn)段施工

振沖碎石樁施工前，根據(jù)施工規(guī)范要求施工前須通過試驗(yàn)段的施工，記錄沖孔、清孔、制樁時(shí)間和深度、記錄沖水量、水壓、填入碎石量及電流的變化等，驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)和施工控制的有關(guān)參數(shù)，選定科學(xué)合理的技術(shù)參數(shù)作為振沖碎石樁施工的控制指標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試樁的結(jié)果，需要取得如下的施工技術(shù)參數(shù)：造孔電流、造孔水壓、加密電流、加密水壓、留振時(shí)間、填料量和加密段長度等。施工時(shí)應(yīng)密切注意對(duì)周圍結(jié)構(gòu)物的影響。試樁施工直接在振沖碎石樁施工范圍內(nèi)進(jìn)行布置，根據(jù)振沖碎石樁施工圖設(shè)計(jì)的分區(qū)要求，每區(qū)段振沖碎石樁施工前都必須進(jìn)行試驗(yàn)樁施工。

3.2 振沖碎石樁

振沖碎石樁施工過程的質(zhì)量控制主要有3個(gè)方面：造孔質(zhì)量控制、清孔質(zhì)量控制、填料的質(zhì)量控制。造孔的質(zhì)量控制：主要為孔位中心偏差、孔斜、孔徑、孔深等方面，應(yīng)結(jié)合不同項(xiàng)目的具體情況，采取切實(shí)可行的保證措施；清孔的質(zhì)量控制：主要為保證清孔時(shí)間和回水時(shí)間，不同的地層應(yīng)區(qū)別對(duì)待，靈活掌握；填料的質(zhì)量控制：主要為原材料質(zhì)量、每次加料量的控制（一般最大不超過成樁0.5m）、制樁水壓、密實(shí)電流、留振時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)或規(guī)范要求執(zhí)行。

3.3 嚴(yán)格控制水壓、電流和振沖器

在固定深度位置的留振時(shí)間。水量要充足，使孔內(nèi)充滿水，防止塌孔，使制樁工作得以順利進(jìn)行；水壓視土質(zhì)及其強(qiáng)度而定，一般對(duì)強(qiáng)度較低的軟土，水壓小一些；對(duì)強(qiáng)度較高的土，水壓大些；成孔過程中水壓和水量盡可能大，當(dāng)接近設(shè)計(jì)加固深度時(shí)，降低水壓，以免影響樁底以下的土；加料振密過程中水壓和水量均小些。 振沖碎石樁施工完成四個(gè)星期后即可做單樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn)，按每300根隨機(jī)抽取1根進(jìn)行檢驗(yàn)，但總數(shù)不得少于3根。樁體密實(shí)度抽查5%；復(fù)合地基承載力抽查5%，采用重Ⅱ型動(dòng)力觸探測(cè)試。碎石樁軟基處理經(jīng)檢測(cè)符合有關(guān)規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求后，（下轉(zhuǎn)第頁）

（上接第頁）

經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)方可轉(zhuǎn)下一道工序。

3.4 施工技術(shù)參數(shù)控制

施工技術(shù)參數(shù)有加密電流、留振時(shí)間、加密段長、水壓、填料量；采用加密電流，留振時(shí)間，加密段長作為綜合指標(biāo)，填料數(shù)量受上述指標(biāo)所約束。施工中應(yīng)確保加密電流，流振時(shí)間和加密段長都已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則不能結(jié)束一個(gè)段長的加密；定期檢查電器設(shè)備，不合格，老化，失靈的原器件應(yīng)及時(shí)更換；振沖器電氣自動(dòng)控制裝置出用于施工配電外，還具有控制施工技術(shù)指標(biāo)功能，可控制造孔電流、加密電流、留振時(shí)間等。

4、施工體會(huì)

振沖碎石樁在施工中，對(duì)場(chǎng)地要求少、工程造價(jià)低，效果明顯，故在軟土地基加固處理中應(yīng)廣泛推廣應(yīng)用。施工前有必要對(duì)施工地段的地層進(jìn)行復(fù)勘，以便準(zhǔn)確掌握地層結(jié)構(gòu)和各層土的性狀，用以指導(dǎo)、調(diào)整施工技術(shù)參數(shù)。在振沖碎石樁施工時(shí)，要分序施工，至少分二序次施工，要隔樁、隔排跳打，避免出現(xiàn)土體抬動(dòng)、樁體錯(cuò)斷、斜孔等現(xiàn)象。樁體頂部以下1.0m左右的土層加固要加強(qiáng)，在地面采用振動(dòng)碾壓或挖除加墊層進(jìn)行處理，防止地基與建筑物結(jié)合處存在薄弱面。填料不宜過猛過快，原則上要“少吃多餐”，均勻下料，每次填料量不超過成樁0.5m，且填料后保證振沖器能貫入到原提起前的深度，以免漏振。應(yīng)準(zhǔn)確、詳細(xì)記錄施工中制樁時(shí)間、制樁水壓、沉樁深度、填料量、密實(shí)電流、留振時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)質(zhì)量的可追溯性。

綜上所述，在水利工程大壩地基施工時(shí)，能夠運(yùn)用振沖碎石樁技術(shù)。由于運(yùn)用了這種施工技術(shù)能夠確保地基施工的作用，并且還能讓地基在加固的時(shí)候有良性反響。

參考文獻(xiàn)：

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[2]姜波.振沖碎石樁在地基處理中的應(yīng)用[J].中國煤炭地質(zhì)，2015，（8）：46-47，67.

作者簡(jiǎn)介：姓名：劉建偉，出生年月：1971年3月3日出生，民族：漢族，職稱：高級(jí)工程師，研究方向：水利工程施工