振沖碎石樁在礦山排土場地基處理中的運用探討

趙 峰

（長春黃金設計院有限公司，吉林 長春 130012）

對于振沖碎石樁方法而言，一般主要被應用在砂土、粉土、粉質黏土以及素填土等地基處理工作中。如果是對不排水抗剪強度高于20kpa的飽和黏性土與飽和黃土地基進行處理時，首先在施工工作開展之前，在施工現場將相應的試驗工作進行全面落實，從而才能將振沖碎石樁方法的適用性充分發揮出來。

1 工程概況

某排土場屬于露天采場，距離西南邊大概1km的位置，是排土場的江山崠大壩。在該排土場中分布著非常多的回填土，并且厚度都比較大，在具體的回填操作過程中，所涉及到的時間比較短暫，土質呈現出了非常明顯的疏松性。存在部分范圍內的含水量比較多，所以具有非常高的壓縮性。經過嚴格的勘察工作之后了解到，該排土場的地基不能直接用作持力層，在施工工作開展之前，需要對其采取相應的加固處理措施。而在對該排土場進行加固處理時，施工人員主要是采取了振沖碎石樁的處理方法來進行。在對這種方法進行應用的過程中，可以對回填土、粉細砂以及粉砂夾粉質粘土中的液化現象進行去除[1]。在對該排土場碎石樁基工程開展相應的設計工作時，其中處理面積達到了8000㎡，樁的根數一共設定為12238根，樁間距為1.80m×1.80m，樁的長度為8.7m/根，樁徑為0.40m,樁體積為16002㎡。施工人員在向樁內填筑材料時，主要是選擇使用了碎石、卵石以及圓礫等材料，這些材料在使用時都具有比較強的硬度，礫徑在30mm左右，含泥量不高于5%，在實際的施工過程中，主要應用到了振動沉管碎石樁，同時采用了振沖器設備來完成造樁工作。

2 碎石樁復合地基加固原理

當采用振沖碎石樁對軟性土地基進行加固處理時，其原理主要是對其中的部分軟土進行置換，在砂土、粉土、粘性土、人工填土以及淤泥土等土層中成孔，將碎石料等粗粒料回填到其中，在此基礎上形成相應的樁，與原地基土進行融合之后，就形成了復合地基，從而可以達到工程建設方面所需要的承載力，同時也有助于將沉降量控制在工程規定的標準范圍之內，從而有效避免變形問題的產生，對壓縮性進行有效控制，最終對地層液化問題進行處理[2]。當采用碎石樁對地層抗液化現象進行加固處理時，所用到的基本原理主要體現在了以下幾個方面：第一，擠密作用；第二，排水作用；第三，預振作用。關于碎石樁復合地基承載力，主要是由地基中碎石樁承載力特征值與樁間土的承載力特征值共同形成的。

3 工程實例

3.1 工程設計施工內容與技術要求

將該排土場碎石樁基工程進行劃分之后，主要劃分為了三個施工范圍，總處理面積達到了8000㎡，樁的根數一共設定為12238根，樁間距為1.80m×1.80m，樁的長度為8.7m/根，樁徑為0.40m，樁體積為16002㎡。施工人員在向樁內填筑材料時，主要是選擇使用了碎石、卵石以及圓礫等材料，這些材料在使用時都具有比較強的硬度，礫徑在30mm左右，含泥量不高于5%，充盈系數為1.3，在具體的施工過程中，主要選擇使用了振動沉管碎石樁技術。

3.2 加固方法

在該排土場中，大部分都屬于回填土，土層屬于細砂，具有非常明顯的飽和性特點。在土層當中的含水量比較多，存在非常高的液化等級，在砂土、粉土、粘性土、人工填土以及淤泥土當中，通過對振沖法的應用，可以完成相應的成孔操作，然后再將碎填入到其中，最終就形成了相應的樁，與原土地基結合之后，形成了復合地基，通過這種操作可以對原土層牢固性起到非常重要的改善作用，同時對于提升土層強度、剛度、穩定性以及承載力等有著非常重要的作用。在對振沖法進行應用的過程中，對于砂類土可以發揮出非常好的擠密效果，可以對地基液化現象進行有效去除，目前在國內外實現了非常廣泛的應用。

3.3 施工依據

該排土場在實際的施工過程中，其施工依據主要是嚴格按照設計文件以及相關技術規范中的要求來進行。

3.4 施工工藝

3.4.1 施工準備

在施工工作開展之前，首先需要將前期的準備工作進行全面落實，具體主要體現在了以下幾個方面：第一，在施工之前需要完成對施工組織設計以及施工方案的編制工作，然后由監理單位對施工方案中的內容進行嚴格審批，從而才能為后期施工工作開展奠定良好的基礎條件；第二，做好施工現場清理工作，保證施工現場場地滿足一定的平整性與整潔性，對施工現場存在的雜物以及障礙物等進行全面清除；第三，做好施工現場測量放線工作，嚴格按照設計圖紙中的相關要求，完成對樁位的設置工作，對平整之后的地面標高進行準確測量；第四，做好前期各項材料準備工作，嚴格按照工程設計方案中的相關要求，當對碎石進行選擇時，宜采用級配良好、質地堅硬的碎石土，應該保證粒徑在30mm左右，其中含泥量應該控制在5%以內，最后對碎石質量進行全面檢測；第五，該碎石樁施工的具體地點，與料源之間的位置比較近，在施工工作開展之前，需要做好各項材料的準備工作，規劃好料場的位置及堆置、進料計劃，保證材料供應充足性；第六，完成對安全以及質量管理措施的編制工作，在經過相關部門審批之后，完成對方案的交底工作。

3.4.2 施工流程

在實際的施工工作開展中，其施工流程主要體現在了以下幾個方面：第一，將振沖碎石樁技術應用到其中，一般主要是采取由內向外的施工流程來進行，或者是按照由一邊轉向另一邊的施工順序來進行。通過采取這種施工流程，可以將部分軟土擠走，從而可以為制樁工作開展提供非常重要的基礎條件。當在強度比較低的軟土地基中開展相應的施工工作時，在整個制樁過程中，為了避免對樁間土產生影響，應該采用間隔振沖的施工方法來進行；第二，在振沖碎石樁施工工作開展之前，應該嚴格按照施工方案中的相關要求，選擇一塊具有代表性的工程地質范圍，在此基礎上開展相應的工藝性試驗工作，該試驗一定要保證在施工現場重要范圍內開展，單項工程工藝試驗樁數需要控制在3根以上。通過開展振沖法試驗性施工以及質量檢驗等工作，可以為振沖法地基處理方案制定提供非常重要的參考依據。對于相關的施工工作人員而言，在開展試驗性施工工作時，需要將相應的記錄工作進行全面落實，其中所記錄的內容主要包括沖孔、清孔、制樁時間與深度、沖水量、水壓以及碎石量填入等數據，在具體的試驗環節中，主要是對設計參數以及相關技術指標等進行準確驗證，從而對有效的技術參數進行選擇，在后期振沖碎石樁施工過程中，可以將其作為非常重要的控制指標。另外，施工人員還需要對技術參數以及振動沉管的阻力情況進行全面了解，在此基礎上對合適的技術方法進行選擇，從而保證擠密均勻性可以達到相應的標準要求，同時還能保證樁身施工滿足一定的連續性。

3.4.3 施工方法

在施工過程中，所選擇的施工方法主要體現在了以下幾個方面：第一，嚴格按照工程設計文件以及技術規范中的相關要求，在此基礎上完成對施工方案的編制工作，并將施工方案上報給相關部門進行審批；第二，對施工現場存在的雜物以及障礙物等進行全面清除，并結合實際情況構建出合理的施工處理方法。首先對施工現場場地斷面進行準確測量，在測量工作基礎上，完成對中心線的放出工作，同時對邊線控制樁進行合理設置，對控制樁一定要采取有效的保護措施。對樁線進行準確測量，保證樁位滿足一定的準確性與合理性，同時對樁間距進行嚴格控制，保證可以滿足設計方案中的相關要求，一般需要將誤差控制在100mm以內；第三，樁機定位。完成對樁機位置的設置工作，具體如下圖1所示。將管樁由上到下垂直放置，使樁尖可以對應所標記的樁位，然后繼續向下垂直移動樁管，保證樁尖可以進入到土層中。根據現場實際情況對樁機塔架做出調整，在成孔施工工作開展中，需要保證振沖器始終保持垂直狀態，如果在造孔過程中發現樁孔存在偏差問題時，一定要在第一時間內進行糾正，將垂直度控制在合理的范圍之內，保證可以滿足設計方案中的相關要求；第四，在沉管與灌料施工過程中，需要嚴格按照施工方案中的相關內容來進行，將造孔水壓控制在0.3MPa～0.8MPa之間，同時將造孔的速度控制在2.0m/min，當沉管滿足設計方案中的深度之后，接下來就可以開展碎石灌注施工工作，具體如下圖2所示。通過加料口，將碎石填入到樁管內部，對于灌入總量需按照設計要求以及充盈系數等進行計算。對于施工現場產生的相關數據進行準確記錄，同時做好樁碎石充盈系數的控制工作，通常將充盈系數控制為1.3。通過這種方式可以有效避免前期大后期小問題的產生，同時還能保障樁施工滿足一定能夠的均勻性與連續性等要求；第五，樁身拔管。將碎石灌入到管內部，其灌注高度應該超出管長的30%左右，然后在對其進行拔管操作，在具體的操作過程中，需要安排專門的人員來負責碎石灌入量的記錄工作，主要是為了避免超灌或者是少灌問題的產生。根據技術規范中的相關要求，對其進行拔管操作，采取邊陣邊拔的操作方式，每拔出一定的高度之后，需要停止振動操作，經過反復操作直到管完全被拔出；第六，拔管成樁。在對振動沉管碎石樁進行拔管操作時，一定要嚴格按照施工方案中的要求來進行；第七，在施工操作工作結束之后，需要對整個施工現場進行平整處理，并做好各項施工檔案記錄的整理工作。

圖2 碎石灌注

3.4.4 施工技術措施

在施工過程中，所采取的技術措施主要體現在了以下幾個方面：第一，樁位控制。在沉管施工工作開展之前，需要按照圖紙中的要求，對樁位尺寸進行準確核對，然后在樁位上畫出石灰圓圈，將樁位誤差控制在10cm以內；第二，樁的垂直度控制。當樁機安置到相應的位置之后，需要對機座的水平度進行合理調整，保證樁尖可以與標記的樁位所對應，使振沖器始終保持在懸垂的狀態，樁管上下傾斜需要低于1%的樁長。當樁管在不斷沉入的時候，施工人員一定要實時關注樁管的垂直程度，如果垂直度出現了偏差或者是傾斜等問題，一定要在第一時間內停止沉管，等到糾正之后才能繼續操作；第三，樁頂與樁底標高的控制。在這一控制環節中，需要嚴格按照建設單位提供的永久或者是臨時水準點進行控制；第四，施工現場記錄。在施工現場應該安排專門的人員來做記錄工作，主要是對整個現場產生的相關數據進行準確記載，并保證所記錄數據的真實性與完善性第五，通常情況下，在碎石樁施工過程中，可以允許存在一定的偏差，但是需要將偏差控制在合理的技術范圍之內。

3.5 質量保證措施

在振沖碎石樁施工過程中，需要將相應的質量控制以及管理工作進行全面落實，所采取的質量保證措施主要體現在了以下幾個方面：第一，嚴格按照設計圖紙中的相關以及技術規范要求開展施工工作；第二，經過批準后的施工方案，一定要保證該方案的全面實施，嚴格按照規范內容進行操作，并執行三檢制度，對施工過程中存在的質量問題進行嚴格控制。對于施工現場存在的每一位工作人員，都需要保證持有相應的崗位證書。當施工材料與施工設備進入到施工現場之前，一定要將嚴格按照報驗制度中的內容進行管理；第三，在具體的施工過程中，需要嚴格參照相關技術參數中的要求。特別是在填料處理過程中，一定要對所填入的總量進行控制。在施工現場需要構建出完善的施工質量保證體系，并制定出合理的質量計劃與質量保障措施，在現場不僅要做好質量控制工作，同時還需要對質量控制情況進行準確監測。如果是在施工效果達不到設計要求的情況下，那么施工單位需要在第一時間內聯系設計單位與相關部門，根據實際情況共同研究出有效的解決方案。當對加密電流與留振時間進行控制時，應該選擇使用自動控制系統來進行，并對控制的準確性進行全面檢測。在填料操作過程中，材料需要經過質量檢驗合格之后才能使用，保證填料的粒徑、含泥量以及江都等可以達到相應的標準要求[3]。在振沖施工工作完成之后，施工人員需要對樁的數量、樁徑、樁位偏差、樁體密度以及樁間土處理效果等開展嚴格的檢測工作，從而才能對整體施工工作進行驗收。

3.6 加固效果

在實際的施工過程中，對于任何一項工程項目而言，都需要嚴格遵守安全第一、緊抓質量的基本原則，嚴格按照設計圖紙以及技術規范中的相關要求開展施工工作，保證在規定的工期之內按時完成。在施工工作結束之后，需要保證之后的區域地面與施工前的地面相比，沒有比較明顯的凸出現象，甚至施工后的區域地面要比施工前的地面標高降低40cm左右，這說明施工工作結束之后，施工現場地基承載力得到了明顯提升，并且其強度、剛度以及穩定性等也相應得到了提升，這就在很大程度上提升了原土層的固結速度，同時加固處理效果也有了明顯提升。在該排土場項目施工過程中，最終所達到的施工質量控制效果，分別得到了建設單位、設計單位以及監理單位的高度認可，并給與了高度的評價，施工效果達到了設計方案中所提出的相關要求。

4 效果檢測

為了對地基處理后的加固效果進行準確檢測，本文采用了面積為1.5m×1.5m的載荷板進行試驗。在試驗區域內選擇了一個典型測點，測試加荷方式為分級加載法，每級荷載量均為50kN/㎡，最大測試荷載均加為承載力設計值的2倍，測試工作進展比較順利，沒有明顯沉降量增加的現象。

5 結語

由以上內容分析可以了解到，在排土場地基處理工作中，振沖碎石樁技術有著非常廣泛的應用，并且在應用過程中可以起到非常好的使用效果。主要是因為振沖法具有非常明顯的經濟性與合理性等特點，在使用過程中可以滿足一定的可實施性要求，將其應用到排土場地基處理當中之后，有利于提升現場施工效率，同時還能減少施工成本的投入。當采用振沖法對軟土地基進行處理之后，可以加速固結的速度，從而有效避免沉降問題的產生，同時提升地基強度指標，保證最終可以實現非常好的加固處理效果。在施工過程中需要引起注意的是，需要對擠土效應對施工現場可能產生的影響進行深入分析，在對現場實際情況全面了解的基礎上，制定出有效的質量控制措施，并將其應用到工程實例當中，從而可以對施工現場存在的質量問題進行合理解決，并保證最終可以取得更好的施工效果。