振沖碎石樁在斗門水庫壩基處理中的應用研究

胡奎，趙嘉偉，王思瑞，李宗蔚，趙涵章

（中電建路橋集團西北基礎設施建設有限公司，陜西 西安 710000）

1 振沖碎石樁

碎石樁是指利用振動荷載或沖擊荷載在軟土地基中成孔，在孔中灌入碎石并擠密形成大直徑碎石樁的加固基礎，該施工工藝主要適用于擠密松散的砂質土、素填土和人工雜填土地基。該工藝主要通過碎石樁對原軟弱地基土置換和擠密來達到加固的目的。

振沖碎石樁由于樁身的剛度較大，當上部施加荷載后，地基應力作用在碎石樁身上，減少對周圍土體的附加應力作用，從而減小軟弱地基的沉降，能夠實現提高地基承載力的作用。

2 設計要點

在設計振沖碎石樁復合地基時，復合地基的處理范圍、平面布置方式、樁間距及樁長等是主要考慮的影響因素，均會影響復合地基的承載力。具體按以下步驟進行。

2.1 確定處理范圍

由于振沖碎石樁是與樁間土共同工作的復合結構，其處理范圍與擬建建筑物的實際現場條件有關，一般用于多層及高層建筑時，地基外緣宜設置1～2排樁。當出現地基液化現象時，地基向外擴展外緣的寬度應不小于液化土層厚度的一半。

2.2 確定平面布置

碎石樁的平面布置方式應參考不同地層的土質分布狀況，一般采用三角形布置或四邊形布置。淤泥質土、砂性土等地層采用等邊三角形布置，粘性土層則采用三角形或四邊形布置。

2.3 確定樁間距

根據施工場地處理范圍內的地基勘查結果，樁間距的估算值一般與地基土層性質相關，當地基持力層為粉質砂土時，樁間距應不大于4.5倍樁徑，當持力層為粘性土時，樁間距應不大于3倍樁徑。在實際現場施工時，一般設計現場試驗來詳細確定樁間距，增加施工的安全性。

2.4 確定樁長

振沖碎石樁的樁長一般從地質條件、擬建建筑物的持力層等方面進行考慮，先根據處理目的和既有施工經驗初步確定。當軟土地基厚度不大時，應按軟土地基厚度確定；當相對較硬的地層埋置深度較大時，應按處理區域內建（構）筑物地基的變形允許值進行確定；對于按穩定性控制的工程，樁長應不小于最危險滑動面的深度；在可液化地基土中，則按照抗震處理深度進行確定。

當初步確定樁長后，根據設計參數，盡量組織現場試驗進行修正，盡量避免樁長的浪費也能夠提高實際承載力。

2.5 確定樁徑

振沖碎石樁的樁徑大小是影響樁承載力的重要因素，一般根據現場試驗的結果，結合現場地基土層情況和成樁的設備進行確定，分析樁徑對于提高地基承載力的影響效果。

3 工程概況

3.1 工程簡介

陜西省斗門水庫位于西安市西郊的灃河旁，原為昆明池所在地，距西安市中心約20km。斗門水庫分洪工程起點位于西漢高速下游約280m處灃河河道，分洪工程由攔河氣盾壩、分洪渠、分洪閘及灃河兩岸堤防加高培厚處理四部分組成。氣盾壩由25扇氣盾壩經3個中墩分割成4跨，壩段總長153.6m。

分洪工程由灃河攔河閘、分洪閘、分洪渠及攔河閘左右岸堤防加高培厚四部分組成，其中攔河壩及分洪閘底板基礎采用振沖碎石樁處理方式。

3.2 試驗場地布置

考慮到優先具備施工及進場條件（灃河右岸河堤路）的因素，本次振沖碎石樁試驗場地規劃為京昆高速至梁家橋灃河右岸干地氣盾壩壩基范圍。

根據碎石樁的不同樁長選擇分別試驗區，由于受地形限制，本次計劃由西向東共布置A、B兩個試驗區域，兩個試驗區域寬度擬為20m，長度擬為40m。見圖1。

圖1 試驗場地布置

3.3 試驗場地處理

因試驗區地處灃河河道，現狀地面高程399.8m，河道水面高程396.5m，設計樁頂高程395.1m，因水位高程高于設計樁頂高程，故而本次試驗樁頂高程調整為397.0m。

按照設計圖紙高程及規范要求進行基面清表及基礎開挖處理，因試樁試驗在河道干地位置，且暫未提供渣場，清表及開挖土方運至試驗區靠近河道一側，做臨時圍堰，封閉上、下游施工區域，具體填筑方量已現場實際情況為準，試驗區開挖至試驗設計高程后，基面經自檢、監理工程師檢查合格后方可進行試驗樁施工。

10t自卸汽車配合1m3反鏟對試驗區進行清表開挖，清表深度不小于50cm，開挖至396.8m后，基面鋪設20cm厚碎石墊層用推土機進行整平，碾壓。試驗區的平整度需滿足要求，并將大的塊石等不利于試驗的物體揀出試驗區，以免影響試驗效果。

試驗單元周圍保證足夠寬度，供施工機械調整位置。

4 方案設計

試驗方案選用參數為：樁位布設為梅花形布置，樁心距為2m，樁徑0.8m。本次試驗區設置40m×40m，具體方案設計布置分為以下兩種：

方案一：（A試驗區，20m×40m）樁長設計10m，共制樁7根。

方案二：（B試驗區，20m×40m）樁長設計15m，共制樁7根。

A、B試驗區具體布置如圖2所示。

圖3 振沖碎石樁試驗工藝流程圖

4.1 機具選擇

本次試驗主要設備為75kW振沖設備、25t汽車吊、φ245導桿、22kW泥漿泵，15kW空壓機。

4.2 試驗參數

振沖碎石樁試驗使用參數如右表。

4.3 試驗工藝

振沖碎石樁試驗工藝流程見圖3。

圖2 振沖碎石樁試驗平面布置圖

5 振沖碎石樁質量要求

5.1 樁位偏差控制

樁位偏差控制以孔口指揮為責任人，吊車司機全面配合。

振沖碎石樁試驗使用參數

①制樁前孔口指揮應負責檢查樁位的情況，發現樁位不準確應及時量測校正，不準確樁位不允許施工。

②在造孔時，孔口指揮應負責指揮振沖器對準樁位，對準偏差小于100mm，吊車司機必須聽從孔口指揮人員的指揮。

③在造孔過程中孔口指揮應負責觀察樁位偏位情況，發現超過規定應指揮糾偏，若經糾偏仍不能滿足要求應找出原因，并做好記錄，及時向項目經理匯報。

④樁位偏差允許值小于D/5。

5.2 孔深度質量控制

為保證孔深符合設計要求，振沖器導管應有明顯、準確標志。在施工前振沖操作手和孔口指揮應用鋼尺丈量校核。

當出現下述情況，孔深未達設計深度要求可結束造孔；但應必須做好記錄，及時向設計、監理匯報情況，并應得到認可；或采用其他措施解決。

①在設計孔深度以內有障礙物，振沖器不能穿透；

②在設計孔深度以內有堅硬地層或自動加密的粗砂、粗砂礫等地層，造孔時振沖器電流超過電機額定電流。當施工過程中地面淤積抬高時，造孔深度應加淤積厚度。

5.3 填料質量控制

填料應符合設計要求，若無設計要求，填料應符合有關規范要求。

①填料的質量由項目質量部負責檢查，進場采購的石料應有石料質量合格證。

②向孔內投料填料的質量由現場質檢員負責，現場技術員孔口指揮監督，不符合質量要求的石料不允許倒入孔內。

5.4 加密過程質量控制

加密過程是保證工程質量的關鍵環節，在施工中嚴格按設計要求執行。吊車司機、孔口指揮、電工對加密質量負主要責任。

①當加密標準以加密電流（或油壓）、留振時間、加密段長度作為加密控制標準，為保證加密電流（或油壓）、留振時間、加密長度的準確性，振沖器的空載電流應先測定并符合要求，空載電流過高的振沖器應檢修，未檢修不許施工；加密段長度由吊車司機負責，孔口指揮負責核實檢查加密段長度的正確性，發現加密段長度過大，應指揮吊車司機糾正，吊車司機應聽從指揮。

②當加密電流、留振時間、加密長度作為加密控制標準時，填料的數量僅作參考標準，當發現填料數量與設計要求相差較大，則應分析原因，若由于地層原因，應及時向設計、監理單位反映情況，并確定措施，以保證工程施工質量。

③當填料作為加密標準，加密電流應作為參考標準，發現加密電流過高或過低，則應分析原因，應及時向設計單位、監理反映，并確定措施以保證工程施工質量。

6 結論及建議

文章以陜西省斗門水庫工程為例，提出利用振沖碎石樁加固壩基的設計方案。對振沖碎石樁加固地基設計兩種方案，同時，還對振沖碎石樁的質量提出針對性的控制措施。文章的方案設計和質量要求可以為類似的工程設計提供有益借鑒。