港口工程建設(shè)中的振沖砂施工技術(shù)

楊磊

摘 要：振沖法被廣泛應(yīng)用于港口工程加固軟土層施工當(dāng)中，文章結(jié)合某港口工程項(xiàng)目，以振沖法為研究對象，闡述其施工特點(diǎn)以及工藝流程，其中涉及地基處理、施工方法選擇、振沖成孔、填料密實(shí)等內(nèi)容，并提出試驗(yàn)檢測以及質(zhì)量控制措施，希望為相關(guān)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：港口工程 振沖密實(shí)法 振沖成孔 填料

振沖法的主要原理就是將振沖器自身的產(chǎn)生的振動(dòng)以及擠密產(chǎn)生的力，以此讓原本較軟的砂土地基有所穩(wěn)固。另一種效果就是通過將地基的碎石樁進(jìn)行加固來達(dá)到加固軟土地基的作用。此種方法又名振動(dòng)水沖法。

1.工程概況

某港口工程采用連片式布置，總長238.55m，碼頭前沿設(shè)計(jì)底高程-7.3m，碼頭面高程+l0.0m。碼頭平臺(tái)基礎(chǔ)為10～100kg拋石基床和10～500kg拋填塊石，基礎(chǔ)持力層為粘土層、粉質(zhì)粘土層、殘積粘土層、含泥碎石、全風(fēng)化花崗巖層及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，拋石基床厚3.8～24.6m，基床頂高程為-7.3m。

2.振沖法的特點(diǎn)

振沖法擁有其他傳統(tǒng)施工方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用在土壤粘性的地基當(dāng)中，采用振沖法可以實(shí)現(xiàn)地基土壤的置換作用.振沖法的優(yōu)點(diǎn)所在就是可以在用振動(dòng)器在土層中開始工作的同時(shí)逐段填入新的碎石或土壤，兩者結(jié)合起來可以改善軟土地基，增加地基的密實(shí)程度[1]。針對一些砂性地質(zhì)的土壤來說，此方法就是利用振動(dòng)器的作業(yè)對土地起到擠密的作用，此施工方法根據(jù)其工作原理可稱之為振沖擠密。深層次來說其具體步驟有兩步，都是針對砂質(zhì)的土壤進(jìn)行的：（1）先讓砂層達(dá)到飽和效果；（2）將該工藝產(chǎn)生的一些孔隙利用水平振動(dòng)的作用變小，變得更加緊實(shí)。

3.地質(zhì)分析及工藝選擇

振沖密實(shí)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的介紹如下，先選取位置，再進(jìn)行壓實(shí)工作。因?yàn)樵摷夹g(shù)所產(chǎn)生的振動(dòng)效果，加上飽和度的作用，會(huì)對地基中存在的較深的砂粒的位置產(chǎn)生深度的影響甚至發(fā)生改變，最終的效果都是讓地基更加緊實(shí)。此技術(shù)最適宜在含有細(xì)微材料的地質(zhì)，且粘土含量<2%中的地基中使用。

在開始施工前，要先了解地基的土質(zhì)情況，進(jìn)行具體的勘測工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中有兩種主要材質(zhì)：（1）一些細(xì)微材料；（2）少量淤泥。針對此種地質(zhì)，進(jìn)行密實(shí)作業(yè)中會(huì)產(chǎn)生非常好的效果。為了讓整個(gè)工程達(dá)到更好的效果，針對此地質(zhì)便開始實(shí)行振沖密實(shí)技術(shù)。

4.施工具體流程

4.1地基處理深度

確定該技術(shù)所施展的具體位置時(shí)，是一個(gè)比較復(fù)雜的工序，要依據(jù)回填料的厚度、地質(zhì)深度等一系列的條件進(jìn)行計(jì)算，深度約在8m處最為合適。施工方案中有如下幾點(diǎn)，填土工作要在地下+4m以下的層土進(jìn)行，而且整個(gè)施工采用振沖密實(shí)技術(shù)。一般情況下，經(jīng)歷以上步驟后，土質(zhì)的厚度會(huì)發(fā)生5%～10%的減小現(xiàn)象。

在該過程中所用工具及技術(shù)參數(shù)為：履帶吊的型號(hào)為50T，振沖機(jī)械利用到的是功率為132KW的ZCQ-132B。進(jìn)行振點(diǎn)的相關(guān)布置時(shí)先注意是雙振點(diǎn)，其次以2.5m的等邊三角形為基礎(chǔ)進(jìn)行布點(diǎn)。

4.2振沖施工方法選用

依據(jù)施工流程的不同將振沖成孔的具體階段進(jìn)行分類，有排孔、跳打、圍幕三種方式。

（1）排孔法：將地基依據(jù)之前設(shè)計(jì)好的位置進(jìn)行打孔工作，打孔要按順序進(jìn)行，由此確認(rèn)每個(gè)孔位都進(jìn)行打孔作業(yè)，對整個(gè)施工作業(yè)起到了良好的輔助作用。但是要注意不能將孔打的太密，因?yàn)檫@樣做會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的打孔工作很難開展，出現(xiàn)偏移。

（2）跳打法：即不按順序打孔，在相間隔的進(jìn)行打孔。這種方法可以讓振沖效果明顯，可是缺點(diǎn)是會(huì)發(fā)生漏打現(xiàn)象。

（3）圍幕法：利用到的是由外及里的方式進(jìn)行打孔，最后匯集到中心的打孔方式。此方法也是隔圈開展工作，此方式的優(yōu)點(diǎn)是降低其他孔的打孔工作產(chǎn)生的對另外的孔的負(fù)面影響。此方法適宜較大工程。

以上方法選擇時(shí)要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行，因?yàn)楸竟こ讨猩婕白鳂I(yè)面范圍比較狹長，所以利用排孔法較為合適。

4.3振沖成孔

此環(huán)節(jié)中，為了保證施工質(zhì)量，振沖器進(jìn)行工作的時(shí)候要垂直施工，要注意保持設(shè)備需保持在水平位置不傾斜的情況下作業(yè)。該過程中，為了防止噴嘴堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，要讓噴嘴一直處于水流狀態(tài)。

4.4振沖填料密實(shí)

填筑的過程中，先將振沖器進(jìn)行向上位移，再從孔周圍向下填料，與此同時(shí)保持設(shè)備是處于工作狀態(tài)。其目的是為了讓地基的下半部分更加密實(shí)穩(wěn)定。之后將振動(dòng)器再向上位移0.5m，繼續(xù)之前的工作，完成全部的填料。具體如圖1所示。

在該過程中地面標(biāo)高因?yàn)檎駝?dòng)的影響，會(huì)出現(xiàn)偏移，導(dǎo)致地面出現(xiàn)凸凹現(xiàn)象。為了緩解這一現(xiàn)象的發(fā)生，事后要利用鏟車進(jìn)行地面處理。

4.5試驗(yàn)檢驗(yàn)

根據(jù)方案可知，施工過程中，測試相應(yīng)的承載力時(shí)其基礎(chǔ)是在2500m2地基。進(jìn)行具體的測試之后，在7個(gè)工作日內(nèi)，要依據(jù)專業(yè)人員進(jìn)行再次的位置測試。該試驗(yàn)要求如下所示：

（1）負(fù)荷施加壓力值，最大值需時(shí)壓力的2倍，將承載壓力設(shè)置為300kN/m2。遞增過程依據(jù)最大負(fù)荷的20%進(jìn)行。

（2）荷載增加，要循序進(jìn)行，地基下沉的速度<0.25mm/h。

（3）加載試驗(yàn)區(qū)域的最小橫向?qū)挾取?.0m。

（4）驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：若所施加設(shè)計(jì)值1.5倍荷載的時(shí)候，地基出現(xiàn)的下沉<25mm；另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是形成了>20000kN/m3的反力模量。

整個(gè)工程利用振沖密實(shí)技術(shù)后，依據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核查，得出此時(shí)地基具體的承載力等相關(guān)數(shù)值，經(jīng)檢驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.施工質(zhì)量控制

水量的控制以及對于振沖時(shí)間的把握就是工程施工的關(guān)鍵所在。這是因?yàn)榍罢邔τ诘鼗纳巴涟l(fā)生明顯的液化現(xiàn)象，只要水量合適即可。對后者進(jìn)行精準(zhǔn)掌控的話，會(huì)在砂土液化完畢后，進(jìn)行重新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列，以此讓地基的密實(shí)性增強(qiáng)。當(dāng)然針對不同的地基，所進(jìn)行的施工當(dāng)然也會(huì)存在不一樣的地方。若地質(zhì)以粉細(xì)砂為主，調(diào)料工作要在產(chǎn)生位移的振沖器之后進(jìn)行。要注意，因?yàn)檫@時(shí)孔中存在傳力介質(zhì)，會(huì)讓整個(gè)地基的密實(shí)效果更加顯著。若地質(zhì)以中粗砂為主，產(chǎn)生位移的振沖器會(huì)導(dǎo)致孔壁發(fā)生大幾率的坍塌意外，此時(shí)不需要進(jìn)行調(diào)料就可以讓地基更加密實(shí)。若地質(zhì)中是比較厚的干砂時(shí)，為了施工的方便，可以先選擇進(jìn)行補(bǔ)水工作，讓砂土處于飽和狀態(tài)。

完成了振沖作業(yè)之后，因?yàn)榇藭r(shí)會(huì)出現(xiàn)地下1m處的土質(zhì)的承載力不達(dá)標(biāo)的問題，為了解決該問題，可以選擇進(jìn)行緊急壓緊工序。

此工程設(shè)計(jì)具體要求，巧擊不能大于標(biāo)貫擊數(shù)。根據(jù)相應(yīng)的測試結(jié)果可知，其是完全符合的，因?yàn)閱慰讚魯?shù)的最小平均值都是>15擊的。

6.結(jié)語

本文具體結(jié)合了一個(gè)工程實(shí)例，對于振沖法的相關(guān)工藝在港口中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳盡的分析。也是對該技術(shù)的一個(gè)發(fā)展完善的過程。振沖法的應(yīng)用價(jià)值十分大，在港口工程或者其他水下工程中都有自己的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[3]熊祥俊.振沖加固技術(shù)在港口地基處理中的應(yīng)用[J].山西建筑，2017（25）：87-88.