淺談?wù)駴_碎石樁施工方法

張洪昌 王程玉 楊朝亮

一、概述

振沖法處理技術(shù)于20世紀(jì)30年代始創(chuàng)于德國，具有加固效果好、機具簡單和造價低等優(yōu)點。我國于上世紀(jì)70年代末引進(jìn)，目前廣泛應(yīng)用于土石堤壩及松軟地層加固、已建病險堤壩加固等工程，是較有效的地基處理方法。采-用振沖法地基處理技術(shù)，可以達(dá)到提高地基承載力、減小建（構(gòu)）筑物地基沉降量、提高土石壩（堤）體及地基的穩(wěn)定性、消除地基液化的目的。

二、振沖法加固地基的原理

振沖碎石樁工作機理是振沖器水平、垂直振動及高壓水的共同作用，在散土層成孔，并回填碎（卵礫）石等粗集料形成樁體，與原地基土形成復(fù)合地基，有效提高地基承載力、減小建筑物沉降量，消除地基液化等。其工作主要以擠密效應(yīng)、排水減壓效應(yīng)和預(yù)振效應(yīng)為主：

1、擠密效應(yīng)：依靠振動器水平震動力和側(cè)向擠壓作用，在外加填料時通過填料使砂層側(cè)向擠壓，使砂土密實度增加，孔隙率減少，干密度和內(nèi)摩擦角增大，提高承載能力，改善砂層的抗液化性能。

2、排水減壓效應(yīng)：當(dāng)飽和松散砂土受到循環(huán)荷載作用時，發(fā)生體積收縮并趨于密實。當(dāng)砂土無排水條件時，體積的快速收縮，導(dǎo)致空隙水壓力的急劇上升和有效應(yīng)力的降低，而出現(xiàn)液化問題。碎石樁樁孔內(nèi)填充碎石，形成滲透性良好的豎向排水減壓通道，促進(jìn)空隙水壓力的消散，提高砂土的排水固結(jié)能力。

3、預(yù)振效應(yīng)：振沖器以高頻率、大水平力和激振力沉入土中時，使填料和地基土在擠密的同時獲得強烈的預(yù)振，飽和砂層結(jié)構(gòu)顆粒被擠密重新排列，級配改善，孔隙減小，密度增大至緊密狀態(tài)，土層穩(wěn)定性增強，抗震能力提高。

三、適用范圍

振沖法適用于碎石土、砂土等各類地基土的加固處理，以及各類可液化土的加密及抗液化處理。

1、適用于碎石土、砂土、粉土、砧性土、人工填土及濕陷性土等地基的加固處理。對于不排水抗剪強度小于20kPa的淤泥、淤泥質(zhì)土及該類土的人工填土地基，應(yīng)通過試驗確定。

2、各類可液化土的加密和抗液化處理。

四、振沖碎石樁施工

4.1、振沖碎石樁施工準(zhǔn)備

（1）、場地平整施工：振沖碎石樁施工前先進(jìn)行場地平整，場地平整標(biāo)高為根據(jù)地形圖擬定的標(biāo)高，施工時根據(jù)“寧填勿挖”的原則進(jìn)行整平。挖除地表堅硬物體，使引孔設(shè)備能順利下鉆。

（2）、布置場內(nèi)運輸?shù)缆?、道路兩邊的排水盲溝、縱向排水溝、料場、沉淀池及清水池，準(zhǔn)備好照明設(shè)施以便夜間施工。

（3）、場地清理與掘除：在現(xiàn)場確定清理、掘除、拆除的范圍后，按施工規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行清理。

a、土及草皮在較干硬的地主要用推土機、人工配合、裝載機鏟除，自卸車運輸棄于指定棄土區(qū)。低洼潮濕的地方主要用挖掘機清除，機械無法清除的地方則用人工挖除。

b、填方路基用地范圍內(nèi)的垃圾、有機物殘渣及原地面以下至少200mm內(nèi)的草皮、樹根、農(nóng)作物的根系和表土予以清除，并符合振沖碎石樁樁頂標(biāo)高。

（4）、測量放樣及布樁。根據(jù)圖紙要求的布樁原則進(jìn)行布樁，并繪制測量放線圖，交與監(jiān)理及設(shè)計單位復(fù)核后，方進(jìn)行測量放樣，每個樁位均以鋼釬作標(biāo)志，編制樁號。

（5）、進(jìn)行施工技術(shù)交底。在施工的各項準(zhǔn)備工作完成后，施工前由技術(shù)負(fù)責(zé)人根據(jù)試樁結(jié)果及設(shè)計要求向全體施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

4.2、單孔振沖碎石樁引孔施工

4.2.1、沖擊鉆引孔

1、按施工圖紙放線確定的樁位埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒采用5mm鋼板制成，護(hù)筒高1.5m，直徑為1m，護(hù)筒埋深1.3m，頂部高出地面0.2m；護(hù)筒中心與樁位中心偏差不大于5cm，護(hù)筒埋設(shè)好后，鉆機就位、穩(wěn)固、平衡鉆機。

護(hù)筒埋設(shè)在旱地時，人工挖坑埋設(shè)，護(hù)筒就位后，外側(cè)用粘土回填夯實。護(hù)筒與工作平臺固定，避免坍孔時護(hù)筒沉落或偏斜。

護(hù)筒安裝埋設(shè)：先用PC-220挖掘機挖坑至設(shè)計深度，人工整修后，埋設(shè)護(hù)筒。在挖坑時，如果遇到滲水，用袋裝粘土固壁。

2、泥漿制備

泥漿制備采用泥漿攪拌機攪拌，泥漿選擇塑性指數(shù)大于25、小于0.005mm的粘粒含量大于50%的粘土制漿，泥漿比重控制在1.1～1.25。

3、引孔

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，鉆孔采用CZ-30型沖擊鉆機引孔，選派有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員和管理人員負(fù)責(zé)鉆孔施工。根據(jù)不同的地質(zhì)情況，以合適的鉆進(jìn)速度鉆進(jìn)，鉆孔過程中，做好鉆孔記錄，并對各地層與設(shè)計資料進(jìn)行對比，若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與設(shè)計不符對，及時通知監(jiān)理工程師并提出相應(yīng)措施， 經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后加以處理。

沖擊鉆引孔穿透壩基礎(chǔ)下方約21米處的漂木層后，換用ZCQ-130振沖器進(jìn)行引孔施工。

4.2.2、振沖器引孔

沖擊鉆引孔到位后，挪移沖擊鉆后立即進(jìn)行振沖器進(jìn)行引孔，引孔時按試驗確定的參數(shù)控制好水壓、水量及貫入速度。在引孔過程中保持振沖器處于自重懸垂?fàn)顟B(tài)，發(fā)現(xiàn)樁孔偏斜立即進(jìn)行校正，振沖器每貫入1～2米孔段，應(yīng)詳細(xì)記錄每次的電流、水壓和時間，當(dāng)接近設(shè)計深度時，振沖器射水壓力減小，并在孔底適當(dāng)停留，直到貫入施工圖紙規(guī)定并經(jīng)現(xiàn)場人員確定的終孔孔深。造孔結(jié)束后，對孔位、孔深、孔徑、孔斜進(jìn)行檢查合格后，進(jìn)行1～2遍清孔，清除孔內(nèi)土渣、石渣以確保下步施工的質(zhì)量。

4.3、填料

填料采用具有良好級配的碎石，填料含泥量不大于3%且無腐蝕性和性能穩(wěn)定的硬質(zhì)材料，填料粒徑控制在20～150mm之間，填料時宜保持小水量補給，使填料處于飽和狀態(tài)。碎石應(yīng)采用飽和抗壓強度大于40MPa的石料。振沖達(dá)到設(shè)計深度后開始填料，采用強迫填料法自下而上邊振邊填，小推車將料運到孔旁，人工用鏟子從孔口四周均勻下料，以防止制成樁體傾斜，且每次加料數(shù)量以不超過成樁0.5米為宜，但填料前必須保證振沖器能貫入到原拔起前深度，以防止發(fā)生漏振。

4.4、振密

振沖樁密實程度的好壞，直接影響到成樁的質(zhì)量，從而影響到地基的承載力，振沖樁的密實程度以振沖電機工作時顯示的電流為控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)保證各個深度樁體都達(dá)到規(guī)定的加密電流值。選用ZCQ-130振沖器，加密電流控制在90-180A，留振時間控制在10-12s，加密段長度控制在0.2-0.5米。按上述控制標(biāo)準(zhǔn)從孔底開始逐段向上進(jìn)行各個深度的樁體的振密施工，加密位置達(dá)到設(shè)計壩基開挖高程以上1.0-1.5米。在樁頭部位加密段效果不穩(wěn)定段鋪設(shè)一層10-50cm厚的碎石層，以保證樁頂密實度。

4.5、振沖記錄

造孔時振沖器每貫入1—2m，記錄一次造孔時的電流值、水壓和時間直至貫入到設(shè)計深度；填料每上升0.5m，記錄一次填料量、振密電流、制樁水壓，記錄要求準(zhǔn)確、齊全、清晰。

五、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

振沖器制樁只需填砂石料就能成樁，具有取材方便，效果明顯、節(jié)約投資等特點。在有可能液化的砂性土中進(jìn)行地基處理，則能消除地震液化，避免或減少地震對上部建筑物的影響。尤其是在處理中粗砂液化地基時，可不用填料，就地振實可液化砂層，地基處理費更低。

由此可見振沖碎石樁與預(yù)制樁、灌注樁相比，具有施工費用低，施工速度快，投產(chǎn)早，效益顯著等優(yōu)點。