振沖碎石樁在渠基液化處理中的應用

何 俊，齊仁貴

（1.中國華水水電開發(fā)總公司，100069，北京；2.河南省水利科學研究院，450003，鄭州）

振沖碎石樁在渠基液化處理中的應用

何 俊1，齊仁貴2

（1.中國華水水電開發(fā)總公司，100069，北京；2.河南省水利科學研究院，450003，鄭州）

振沖碎石樁；地基液化；標準貫入

一、工程概況

南水北調中線安陽段樁號AY 26+892.9～AY 27+172.3 （七標段施工范圍內）為高填方段，最大填土高度達11m。該段渠基和渠堤基土層自上而下為輕粉質壤土，在地面以下7m深度內，存在飽和少黏性土地震液化問題。該區(qū)地震動峰值加速度為0.15 g，相當于地震基本烈度為Ⅶ度。經充分研究論證和方案比較，該渠段地基處理采用強夯置換法。

安陽段區(qū)域有一道距地面最低處為17.6m的220 kV高壓線穿過，而強夯設備高達24.4 m。經過計算，受高壓線影響不能進行強夯置換施工部位的寬度為62.8m，面積共10 222.44m2。

經類比同類工程及參考相關規(guī)范，處理地基液化的施工方法還有換填法和擠密法。換填法及擠密法都能減少強夯施工對高壓線的影響，在施工方法上都為技術可行方案。兩方案主要工程量和投資費用測算，換填土投資費用為409.61萬元；擠密碎石樁投資費用301.97萬元，且換填方案中還沒有包括施工降水及棄土造成的臨時增地費用。綜合比較，擠密方案比換填方案少投資107.63萬元，并且考慮到降水費用及降水時間、施工的工作面及施工進度、便利等施工因素，對不能采用強夯法處理范圍的渠基改為振沖碎石樁方案施工。

設計變更建議書要求，樁體材料可用碎石、卵石、粗砂、礫砂等硬質材料，含水量不大于5%，最大粒徑不大于50mm(為了方便施工和質量控制，現(xiàn)場實際采用 20～40mm的碎石)，樁位為正三角形布置；施工前先選取試驗區(qū)進行試驗，試驗結束后進行標貫檢驗，標準貫入擊數(shù)不低于臨界貫入擊數(shù)，最后選取能消除液化最大樁間距的試驗數(shù)據(jù)作為大面積施工參數(shù)使用。

二、振沖碎石樁試驗

1.試驗目的

①通過試驗檢測振沖碎石樁的處理效果，為施工提供依據(jù)。②核查處理后的標貫擊數(shù)是否能夠達到液化判別標貫擊數(shù)臨界值。③根據(jù)所選擇的振沖施工機具設備，確定施工工藝及施工參數(shù)。④確定有關質量控制的技術要求和檢測方法。

2.樁間距計算

《建筑地基處理技術規(guī)范》（JG 79—2002）中松散粉土和砂土地基可根據(jù)擠密后要求達到的孔隙比來確定擠密砂石樁的樁間距。經計算及參照安陽段其他標段液化砂石擠密樁工程經驗，最終選取樁徑0.8 m，樁長 6.5m，樁間距 2.0 m，樁位為正三角形布置。上述參數(shù)均為理論計算值，應根據(jù)現(xiàn)場試驗最終調整設計參數(shù)。

3.試驗過程及效果檢測

在需要振沖碎石樁處理區(qū)域的一角選定3個試驗小區(qū)，共400m2，樁位為正三角形布置。2008年3月20日開始試驗，3月28日試驗結束，歷時9天。2008年4月25日進行標準貫入法試驗及取樣檢測，每個試驗小區(qū)選擇3個部位進行標貫試驗及取樣，共取樣9組。

4.試驗成果分析及結論

①根據(jù)對土樣顆粒分析結果，計算出臨界貫入擊數(shù)Ncr和現(xiàn)場標準貫入擊數(shù) N63.5（見表 1），除Ⅲ區(qū) 3號點位4m深處外，N63.5均大于Ncr，判定樁間距1.5m和1.8m的試驗小區(qū)處理后液化現(xiàn)象已全部消除。間距2.0m的試驗小區(qū)處理后，有一個點位液化現(xiàn)象不能完全消除。為了滿足地基承載力的要求和節(jié)省投入，采用樁間距為1.8m振沖碎石樁的試驗參數(shù)，作為大面積施工使用。

②采用ZCQ55型振沖器，根據(jù)試驗得出如下施工參數(shù)：

表1 振沖碎石樁試驗區(qū)標貫臨界值計算表

a.造孔電流：45～55A；

b.加密電流：75～80A；

c.留振時間≥10 s，采用自動控制系統(tǒng)控制，依據(jù)地層進行調整；

d.加密段長度：30～150 cm；

e.水壓：0.8 MPa（依據(jù)情況進行調整）；

f.樁體施工采用排孔法施工，即按布樁圖逐排由一端開始，逐步造孔制樁到另一端，填料采用分批投料法，每批不宜加填太多，采取“少吃多餐”的原則；

g.振沖器貫入速度：0.5～2m/min。

三、渠基處理質量檢測數(shù)據(jù)分析

振沖碎石樁處理液化渠基大面積施工結束后，按設計要求進行標貫檢測，并取土樣作顆粒分析計算Ncr，共檢測點位36個，所有現(xiàn)場標準貫入值均大于臨界標準貫入計算值，說明地基液化現(xiàn)象已全部消除。

為了探索地基深度h與土的黏土顆粒含量PC、臨界標貫計算值Ncr和現(xiàn)場標貫實測擊數(shù)N63.5的相關性，將檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，用最小二乘法計算，h 與 PC、Ncr和 N63.5的相關曲線均為對數(shù)曲線，相關系數(shù)R的絕對值在0.84～0.92之間，說明相關性良好。隨著深度h的增加，土的黏土顆粒含量PC減少，相應砂性土顆粒增加，液化程度增加，而需要達到一定承載力的臨界標貫值也增加。地基經過振沖碎石樁處理后，通過振動擠密和排水固結，土的密實性和摩擦角增大，地基承載力提高，砂性軟土液化消除，故現(xiàn)場標貫實測值增大，并超過臨界標貫值。

四、結 語

①通過不同樁間距試驗區(qū)試驗確定樁間距，為正式施工提供參數(shù)。

②渠基經過振沖碎石樁法處理后，通過標貫檢測，消除了飽和液化軟土，為南水北調總干渠提供了牢固穩(wěn)定的地基。

③振沖碎石樁樁體質量可通過加密電流、填料量和留振時間的合理設計來保證，這是現(xiàn)場監(jiān)理控制質量的關鍵。

④通過數(shù)理統(tǒng)計分析，得出了振沖碎石樁處理深度 h 與 PC、Ncr、N63.5的相關曲線方程。

[1]樂平，劉獻剛，邵忠心.地震液化產生的原因及對應措施探討[J].中國勘察設計，2008(10).

[2]周正義，謝杰華.振沖碎石樁在處理液化地基中的應用[J].南昌工程學院學報，2007(6).

TU471.8+TV223.22

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1000-1123（2011）02-0049-02

2010-11-25

何?。?983—），男，工程師。

責任編輯 張瑜洪