振沖碎石樁在排土場地基處理中的應用

朱學光

（安徽省地礦局327地質隊，安徽合肥230011）

1 工程概況

XX排土場位于福建省XX縣，XX排土場位于露天采場的北口山谷，其西南側約1km處是排土場的江山崠大壩。該排土場以回填土為主，且厚度大，回填時間短，土質松散，部分區域含水率較高，存在高壓縮性。經勘察論證，該排土場地基不能直接作為持力層，需進行加固處理；該排土場地層加固采取振沖碎石樁法進行處理。采用振沖法對軟土地層進行處理，消除回填土、粉細砂及粉砂夾粉質粘土的液化。XX排土場碎石樁基工程設計，處理面積86000m2，設計樁根數13271根，樁間距1.80m×1.80m，樁長9.60m，樁徑0.40m，樁延米127401.6m，樁體積16002m3。樁填注材料采用碎石、卵石、圓礫等硬質材料，礫徑20～50mm，含泥量不得大于5%，充盈系數取1.3，施工工藝采用振動沉管碎石樁。

2 碎石樁復合地基加固的原理

振沖碎石樁加固軟性土地基的原理主要是置換部分軟土，在砂土、粉土、粘性土、人工填土、淤泥土等土層中成孔,然后回填碎石等粗粒料形成樁，和原地基土組成復合地基，以滿足工程要求的承載力，并使沉降度小于工程規定的限值，減少變形，降低壓縮性，消除地層液化。碎石樁加固地層抗液化的原理主要有3個方面：①擠密作用；②排水作用；③預振作用。碎石樁復合地基承載力是由地基中碎石樁的承載力特征值fspk和樁間土的承載力特征值fsk共同組成。

3 工程實例

3.1 工程設計施工內容及技術要求

XX排土場碎石樁基工程，分3個施工區域，處理面積86000m2，設計樁根數13271根，樁間距1.80m×1.80m，樁長9.60m/根，樁徑0.40m，樁延米127401.6m，樁體積16002m3。樁填注材料采用碎石、卵石、圓礫等硬質材料，礫徑20～50mm，含泥量不得大于5%，充盈系數取1.3，施工工藝采用振動沉管碎石樁。

3.2 加固方案

該排土場主要是回填土，土層存在飽和的細砂，土層含水率較高，液化等級較重，采用振沖法在砂土、粉土、粘性土、人工填土、淤泥土等土層中成孔,然后回填碎石等粗粒料形成樁，和原地基土組成復合地基，改善原土層的穩定性，提高其強度、剛度、穩定性、承載力。振沖法對砂類土具有良好的擠密作用，是國內外消除地基液化的有效方法。

3.3 施工依據

嚴格按照設計文件和相關技術規范進行施工。

3.4 施工工藝

3.4.1 施工準備

（1）編寫施工組織設計和施工方案報批，經監理審批后進行施工。

（2）進行施工場地的平整清理，使施工場地具備三通一平，清除施工場地地面和高空障礙物。

（3）測量放線，根據設計圖紙，放出樁位；測量整平后施工場地地面標高。

（4）材料準備，根據本工程設計，碎石選用規格為粒徑40～50mm，含泥量不大于5%，碎石經檢驗合格。

（5）碎石樁施工位置距離料源較近，施工前備料充足，且能夠充足供應材料。

（6）編寫安全、質量管理措施，經審批后進行交底實施。

3.4.2 施工順序

（1）振沖碎石樁一般采用“由里向外”順序施工，或“由一邊向另一邊”的順序施工。這種順序容易擠走部分軟土，便于制樁。在強度較低的軟土地基中施工時，為減少制樁過程對樁間土的擾動，宜采用間隔振沖的方式施工。

（2）振沖碎石樁施工前，根據相關施工規范要求施工前在建設場地工程地質條件有代表性的區域進行工藝性試驗，工藝試驗應在建（構）筑物非重要部位進行，單項工程工藝試驗樁數不少于3根。進行的振沖法試驗性施工及質量檢驗，為振沖法地基處理方案提供設計依據。試驗性施工中要記錄沖孔、清孔、制樁時間和深度、記錄沖水量、水壓、填入碎石量填入量參數，驗證設計參數和施工控制的有關技術指標，選取科學合理的技術參數作為振沖碎石樁施工的控制指標。掌握滿足設計要求的技術參數；掌握振動沉管的阻力情況，選擇合理的技術措施，確保擠密的均勻性和樁身的連續性。

3.4.3 施工方法

（1）根據該工程設計文件和相關技術規范制定施工方案報經批準后執行。

（2）査清施工場地內的地上、地下設施及障礙物，制定相應的施工處理措施，先進行施工前的施工區域的場地斷面測量，測量放出中心線及邊線控制樁，做好控制樁保護，進行樁位測放，確定樁位，確保樁間距及布置形式符合設計要求，樁位允許偏差不大于100mm。

（3）樁機定位：將樁機就位（詳見圖1），將管樁向下垂直，使樁尖對準樁位標記，繼續向下垂移樁管使樁尖入土。調整樁機塔架，造孔過程中，應保持振沖器處于懸垂狀態，發現樁孔偏斜應立即糾正，垂直度控制符合相關技術要求。

（4）沉管和灌料嚴格按照施工方案執行，造孔水壓宜控制在0.3～0.8MPa，造孔速度不宜超過2.0m/min，沉管達到設計深度后，方可進行碎石灌注作業（圖2），將碎石由加料口注入樁管內，灌入量按設計要求和充盈系數計算。做好現場施工記錄，嚴格控制每根樁的碎石充盈系數，充盈系數一般控制在1.3。避免先期大后期小現象發生，確保樁的均勻性和連續性。

（5）樁身拔管：管內灌入碎石高度需大于管長的30%，可開始拔管，應安排專人負責碎石灌入量的記錄，防超灌或少灌。嚴格按照其相關技術規范參數要求進行拔管操作，邊振邊拔，每拔高度一定高度后停振，照此反復操作直至全管拔出。

（6）拔管成樁：振動沉管碎石樁的拔管作業嚴格按照施工方案要求執行。

（7）施工完畢，整平場地，整理施工記錄存檔備查。

圖1 機具定位

圖2 碎石灌注

3.4.4 施工技術措施

（1）樁位控制,沉管前,必須根據圖紙核對樁位尺寸,在樁位上畫上石灰圓圈,使樁位偏差不得大于10cm。

（2）樁的垂直度控制，樁機就位后,要調整機座的水平度，使樁尖對準樁位標記，保持振沖器處于懸垂狀態，樁管上下傾斜不得超過1%樁長。樁管沉入過程中,應隨時注意觀察其垂直度,發現有偏移和傾斜情況,應及時停止沉管,待糾正后再沉入。

（3）樁頂、樁底標高控制，根據建設單位提供的永久(或臨時)水準點進行控制。

（4）施工現場記錄,現場記錄必須由專人負責,記錄必須確保客觀、真實，完整。

（5）碎石樁施工允許偏差符合相關技術規范要求。

3.4.5 施工工藝流程圖

詳見圖3施工工藝流程圖。

圖3 施工工藝流程圖

3.5 質量保證措施

振沖碎石樁施工質量控制及管理措施：①嚴格按照設計圖紙和相關技術規范要求施工；②嚴格執行經批準施工方案，規范操作，執行三檢制；嚴格控制相關施工質量，施工人員持證上崗，進場材料和施工設備嚴格執行報驗制度。③施工中嚴格執行相關技術參數要求。尤其是填料要注意加料不過猛，原則上“少吃多餐”，勤加料。應建立完善的施工質量保證體系，制定質量計劃或質量保證措施，施工應進行施工質量控制與監測，做好各項施工記錄。當處理效果達不到設計要求時，應及時會同設計單位及有關部門研究解決。加密電流和留振時間應采用自動控制系統控制，并及時檢査其準確性。填料應經過質量檢驗方可使用，填料的粒徑、含泥量及強度等指標應符合設計要求。振沖施工結束后，應對樁的數量、樁徑、樁位偏差、樁體密度、樁間土處理效果、復合地基承載力及變形模量等進行檢測與驗收。

3.6 加固效果

施工中我們堅持安全第一、保證質量、搶抓工期，嚴格按照設計圖紙和相關技術規范的要求施工。施工后的區域地面較施工前的地面不僅沒有凸出，反而施工后的區域地面較施工前的地面標高下降約30～50cm，充分證明了該施工區域地基承載力得到了提高，強度和剛度、穩定性得到了提高，加速了原土層的固結，加固處理效果顯著（詳見圖4）。我們的施工方案和施工質量效果得到了建設、設計、監理等單位的認可和一致好評。施工質量效果達到了設計的要求，效果良好。

圖4 加固效果

4 結論

事實證明振沖法加固軟土地基適用性廣，經濟合理，技術可行，施工效率高，成本低。軟土地基經振沖處理后加快了固結，減少了沉降，提高了強度指標，加固效果良好，效果顯著。