南水北調(diào)穿漳工程振沖碎石樁施工

馬玉增，陳 杰，耿慶國

（中國人民武裝警察部隊水電第一總隊第一支隊，河北 唐山 063004）

0 引言

南水北調(diào)穿漳工程全長1 082 m，地質(zhì)層主要由粉細(xì)砂、粉質(zhì)壤土、砂卵石、中砂、卵石組成。工程地下水類型為潛水，埋深淺，需要進(jìn)行地基處理以滿足工程建設(shè)的要求。由于振沖碎石樁施工速度快，費用較低，最終采取了振沖碎石樁地基處理方案。穿漳工程南岸各分部工程地基處理面積11 512 m2，共完成振沖碎石樁4 624根，平均樁長為7 m，樁長合計為32 368 m，造價約372萬元，為鋼筋混凝土預(yù)制樁費用的54%，達(dá)到了預(yù)期的效果。

1 工藝流程及操作要點

1.1 施工工藝

（1）施工順序。振沖碎石樁一般采用 “由里向外”順序，或 “由一邊向另一邊”的順序施工。這種順序易擠走部分軟土，便于制樁。若 “由外向里”或 “由兩側(cè)向中心”制樁，則中心區(qū)制樁很困難。

（2）填料方式。振沖成孔后即向樁孔內(nèi)填料制樁，自下而上逐段制樁直至孔口。填料方式有兩種：一是將振沖器提出孔口，向孔內(nèi)倒入0.15～0.5 m3的填料，再下振沖器至填料中振沖密實，待達(dá)到設(shè)計要求后提出振沖器，再下料振密，如此反復(fù)直至制樁完畢；二是振沖器不提出孔口，僅上提30～50 cm，離開原已振密過的樁段，即向孔內(nèi)連續(xù)不斷地回填石料，直至該段樁體振沖密實達(dá)設(shè)計要求后再上提30～50 cm，連續(xù)填料振沖密實，重復(fù)上述步驟。

1.2 施工作業(yè)

（1）造孔。將振沖器緩慢、穩(wěn)妥地吊起，對準(zhǔn)樁位緩慢下降振沖器至離地面30 cm以內(nèi)，啟動清水泵供水，待振沖器下端射水口出水的水壓、水量達(dá)到工藝要求時，啟動振沖器，拉緊防扭繩索。造孔過程中應(yīng)很好地控制吊機(jī)卷揚繩的下放速度，一般以0.5～2 m/min為宜，并始終保持振沖器處于懸掛狀態(tài)，以免造成斜孔。造孔過程中若遇電流值超過電機(jī)的額定電流時，應(yīng)暫停振沖器的下沉，或減速下沉，或上提一段距離，借助高壓水沖松土層后再繼續(xù)下沉造孔。當(dāng)造孔達(dá)到設(shè)計深度時，上提振沖器。造孔過程中及時記錄各深度的水壓、造孔電流等的變化以及相應(yīng)的時間，以便及時跟蹤土的強(qiáng)度變化。

（2）清孔。當(dāng)造孔達(dá)到設(shè)計深度時，即將振沖器提出孔口，然后再次下沉振沖器，往復(fù)2～3次，使孔口泥漿變稀，進(jìn)行清孔，清除孔內(nèi)泥土，保證填料暢通，減小樁體含泥量。

（3）振沖密實。①清孔后將振沖器提離孔底30～50 cm，由裝載機(jī)向孔內(nèi)連續(xù)填入碎石料，依靠振沖器的水平振動力不僅將孔內(nèi)的石料振密，還可不斷地將填料擠入孔壁土中，使樁徑擴(kuò)大。一旦樁周土的約束力與振沖器的振力相等，樁徑就不再擴(kuò)大。這時，樁體仍繼續(xù)加密，當(dāng)達(dá)到留振時間，時間繼電器又自動發(fā)出信號，標(biāo)志該段次的填料加密過程完成。②再次提升振沖器30～50 cm，重復(fù)上述填料加密過程，如此反復(fù)直至地表成樁。③當(dāng)一根碎石樁制樁結(jié)束后，移動振沖器至下一樁位進(jìn)行制樁作業(yè)。

（4）樁體頂部處理。由于地基表層約1～1.5 m處土的上覆壓力小，制樁時該處樁體的密實度難以達(dá)到要求，必須進(jìn)行處理。待施工完畢后，將頂部預(yù)留的疏松樁頭挖除。對于大范圍加固區(qū)的大量疏松樁頭，宜采用振動碾壓法振壓密實，隨后鋪設(shè)壓實墊層。

（5）墊層處理。為使基底壓力比較均勻地作用于復(fù)合地基上，改善基礎(chǔ)與復(fù)合地基的接觸狀況，防止“脫空”現(xiàn)象，經(jīng)過樁體頂部處理后的復(fù)合地基上面需要鋪設(shè)一層厚30～50 cm的砂礫或碎石的振動碾壓墊層，以構(gòu)建基底排水層，加速復(fù)合地基的排水固結(jié)。

2 資源配置

振沖碎石樁施工主要配套機(jī)械設(shè)備有振沖器（ZCQ-13、 ZCQ-30、 ZCQ-55、 BJ-75等 4種類型）、吊車（16、25 t）、 裝載機(jī)（ZL30型等）、 高壓水泵（5.5 kW等）、電器控制箱、泥漿泵、潛水泵、電焊機(jī)以及其他配套設(shè)備。這些設(shè)備可根據(jù)施工場地及施工進(jìn)度安排配置。

3 質(zhì)量檢測及控制

3.1 質(zhì)量控制

振沖碎石樁施工的質(zhì)量控制一是數(shù)量方面，主要控制樁數(shù)、樁長及樁偏位；二是樁體質(zhì)量。樁體質(zhì)量的好壞與施工中的用水、用電、用料密切相關(guān)。

（1）用水。主要是控制水量和水壓。水量需充足，使樁內(nèi)充滿水，但水量亦不宜過多。水壓需視土質(zhì)強(qiáng)度而定，軟土用較小水壓，強(qiáng)度較高的土用較高的水壓。

（2）用電。加密電流和留振時間是控制碎石樁樁體密實度的主要因素。不能將振沖器剛接觸填料的瞬間電流作為加密電流。電流穩(wěn)定后，電流值超過規(guī)定的加密電流時，該段樁體方為加密完畢。

（3）用料。填料量達(dá)到一定的數(shù)量方能保證設(shè)計所需的置換率，滿足設(shè)計要求。填料不宜過猛，每批不宜加填太多，應(yīng)采取 “少吃多餐”的原則。此外，由于底部存在軟弱土層，可能出現(xiàn)樁孔底部的填料遠(yuǎn)遠(yuǎn)超量。

3.2 質(zhì)量檢測

從碎石樁的質(zhì)量和復(fù)合地基的功效兩個方面進(jìn)行質(zhì)量檢測。

（1）基本原則。砂土類14 d后檢測，粘土類28 d后檢測。選擇能反映一般情況和控制情況的樁點進(jìn)行檢驗。單樁荷載試驗按每200～400根樁隨機(jī)抽取一根進(jìn)行試驗，但總數(shù)不能少于3根；單樁復(fù)合地基或多樁復(fù)合地基的荷載試驗，檢驗數(shù)量按處理面積大小取2～4組；檢驗樁體密實度的驗樁數(shù)量宜為總數(shù)的2%～4%，單項工程不少于3根；樁間土的工程性能檢驗，每一建筑地段不宜少于3個孔。

（2）復(fù)合地基的荷載試驗。荷載試驗要點：復(fù)合地基荷載試驗的承壓板為剛性，高程宜接近基礎(chǔ)底面設(shè)計高程，每加一級荷載前后均應(yīng)讀記承壓板的沉降值，以后每0.5 h讀記一次。當(dāng)出現(xiàn)沉降急劇增大，土被擠出，或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起，或承壓板的累計沉降量已大于其寬度或直徑的10%，或沒有達(dá)到極限荷載而最大荷載壓力已大于設(shè)計要求壓力值的2倍時，即可終止試驗；卸載級數(shù)可為加載的一半，等量卸載，每卸一級，讀記回彈量，直至變形穩(wěn)定；從而確定復(fù)合地基承載力基本值及復(fù)合地基變形模量與壓縮模量。

施工完成后，項目部委托黃河物探研究院有限公司對振沖碎石樁進(jìn)行了單樁動力觸探、單樁靜荷載、復(fù)合地基承載力、樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入檢測，主要檢測結(jié)果如下：

（1）動力觸探試驗。動探試驗值均在7～15擊之間，樁身密實度滿足要求。

（2）單樁靜荷載試驗。承載力特征值為290～340 kPa，滿足設(shè)計要求。

（3）復(fù)合地基試驗。地基承載力特征值為160～255 kPa，滿足復(fù)合地基設(shè)計要求。

4 安全保證措施

（1）項目經(jīng)理是安全生產(chǎn)第一責(zé)任人；主管生產(chǎn)的副經(jīng)理作為安全生產(chǎn)直接責(zé)任人，承擔(dān)安全生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任；安全生產(chǎn)委員會辦公室負(fù)責(zé)處理有關(guān)的業(yè)務(wù)工作。

（2）成立以項目經(jīng)理為組長的安全領(lǐng)導(dǎo)小組，項目設(shè)專職安全員，班組設(shè)兼職安全員，專、兼職安全員有職有責(zé)，嚴(yán)格管理。

（3）認(rèn)真貫徹執(zhí)行安全生產(chǎn)方針，切實加強(qiáng)管理，保證職工生產(chǎn)活動中的安全與健康。

（4）健全管理機(jī)制，認(rèn)真落實安全生產(chǎn)責(zé)任制。

（5）進(jìn)入施工現(xiàn)場，必須戴好安全帽。

（6）施工現(xiàn)場必須按規(guī)定設(shè)置安全標(biāo)志和安全紀(jì)律牌，現(xiàn)場作業(yè)人員必須認(rèn)真執(zhí)行安全紀(jì)律。安全紀(jì)律牌與施工總平面布置圖示牌對稱懸掛在工地入口處。各種機(jī)械設(shè)備上要明掛操作規(guī)程。

（7）堅持做好三級安全教育，特殊工種人員持證上崗。

5 環(huán)境保護(hù)措施

加強(qiáng)全體職工崗前、崗中環(huán)保培訓(xùn)教育，提高職工的環(huán)保意識。對所有參與施工管理的人員，在上崗之前進(jìn)行一次系統(tǒng)的環(huán)保教育。

（1）將施工現(xiàn)場等地的廢棄物及施工垃圾等堆放在指定地點進(jìn)行處理。

（2）施工場地邊坡及水土流失防護(hù)應(yīng)按照合同或標(biāo)書要求，作好計劃和部署，防護(hù)措施落實到位。

（3）做好泥漿現(xiàn)場管理，污水可排入施工現(xiàn)場東側(cè)的一廢棄池塘中。

（4）采取開挖排水溝、修排水坡等措施，防止在施工利用或占用的土地上發(fā)生土壤沖蝕，不得隨意向周圍農(nóng)田排放泥漿。

6 結(jié)語

在南水北調(diào)穿漳工程地基處理中，振沖碎石樁達(dá)到了加固地基的效果，滿足了設(shè)計要求，還取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行振沖碎石樁施工時，應(yīng)注意以下幾個方面：

（1）當(dāng)需要加固的土體中含有大量大塊石、建筑垃圾等，則難以成孔與構(gòu)筑樁體。

（2）若軟土強(qiáng)度過低，土的阻力不能平衡填料的擠入力，則無法形成樁體。

（3）振沖施工過程中置換出大量泥漿，要特別做好排污工作，文明施工，滿足環(huán)保要求。