水利大壩地基振沖碎石樁處理施工技術(shù)探討

邢軍+宋光華

摘 要：地基作為水利大壩工程的基礎(chǔ)，對(duì)工程建筑穩(wěn)固性、可靠性、安全性等的提高都具有重要的作用。因此，相關(guān)工作人員必須提高重視，運(yùn)用科學(xué)、合理、適宜的施工技術(shù)，以優(yōu)化地基施工設(shè)計(jì)，提高地基施工的效果。目前應(yīng)用效果較好的地基處理技術(shù)是振沖碎石樁技術(shù)，不僅能夠提高施工效率，縮短工期，同時(shí)，經(jīng)過(guò)振沖碎石樁技術(shù)處理的地基，可以有效地滿足工程建筑對(duì)承載力的要求，提高工程建筑的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水利大壩；地基施工；振沖碎石施工

水利工程是國(guó)家基礎(chǔ)工程，在各個(gè)地方都得到重視，其工程質(zhì)量更是重中之重，振沖碎石樁地基處理技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在水利地基加固工程中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。廣泛適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜填土等軟弱地基。并且在工程中施工速度快，質(zhì)量容易控制，是一種有效、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的地基施工方法。文章結(jié)合工程資料和現(xiàn)場(chǎng)考察結(jié)果，對(duì)工程地基采用了振沖法來(lái)進(jìn)行地基處理，在施工中嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，結(jié)合工程實(shí)際，制定詳盡適合的施工方案，以便不斷提高施工水平。

1 工程案例

某工程節(jié)制閘進(jìn)出口上下游翼墻下地基為粉細(xì)砂地層，由于承載力不足、地震液化現(xiàn)象較嚴(yán)重等問(wèn)題，需要進(jìn)行地基加固。通過(guò)分析收集到的相關(guān)鉆孔資料數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域自然地理狀況，對(duì)軟土的地質(zhì)特征及分布進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，結(jié)果表明：軟土主要形成于第四紀(jì)全新世晚期，巖性主要為淤泥質(zhì)粘性土，天然孔隙比（e）=1.361～1.723，屬欠固結(jié)土；軟土主要發(fā)育在地表淺部（距地面25m以內(nèi)），主要在古黃河沿岸區(qū)域展布；軟土埋深一般5～15m，厚度一般3～10m，由上至下可分別為表土層、淤泥層和底土層。設(shè)計(jì)要求對(duì)閘室段上下游采用槽孔鋼筋砼進(jìn)行地基處理；對(duì)上下游翼墻采用振沖碎石樁進(jìn)行處理。翼墻振沖碎石樁布置為6排，孔位為梅花型布置，樁深10～15m。在振沖碎石樁頂部鋪設(shè)1.0m厚的碎石排水墊層，使碎石樁連成整體，形成良好的豎直和水平通道。

施工地段確定后，選擇了有代表性的地段結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行工藝試驗(yàn)，以確定振沖碎石樁的施工參數(shù)。工藝試驗(yàn)樁徑采用了500mm、600mm、800mm三種規(guī)格，樁距采用了2.0m、2.2m、2.5m三種尺寸。現(xiàn)場(chǎng)試樁后分別采取了取土試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、人工開挖等檢測(cè)手段，對(duì)不同施工參數(shù)下的地基加固效果進(jìn)行評(píng)定，最終確定振沖碎石樁直徑為800mm、樁距為2.0m。

2 水利大壩地基振沖碎石樁處理施工工藝

1、機(jī)械就位

施工機(jī)具就位，振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位，開動(dòng)水泵，待振沖器下端水口出水后，起動(dòng)振沖器，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常。

2、成孔

啟動(dòng)起吊機(jī)械，使振沖器以1-2m/min的速度下沉。成孔過(guò)程中應(yīng)使振沖器保持鉛直狀態(tài)，并觀察振沖器電流的變化，其電流的最大值不得超過(guò)電機(jī)的額定電流值：當(dāng)下沉過(guò)程中電流值超過(guò)額定電流值時(shí)，必須減速或者停止下沉，或者向上提起振沖器，待電流下降后繼續(xù)下沉。在成孔過(guò)程中要記錄電流值、成孔速度和返水情況。當(dāng)孔口不返水時(shí)，應(yīng)加大水量。當(dāng)振沖器達(dá)到設(shè)計(jì)處理深度以下0.3-0.5m時(shí)，開始往上起，直到孔口。

3、清孔

成孔后孔內(nèi)泥漿比重較高，甚至有泥塊，填料在孔內(nèi)的下降速度將減慢，甚至造成淤塞，不利于制樁，因此成孔后要留一定時(shí)間（一般1-2min）進(jìn)行清孔。清孔時(shí)將振沖器在孔底適當(dāng)留振，將泥漿沖出孔口，再將振沖器提起，上下往返1-2次，使孔道通暢。

4、填料

清孔后，將振沖器提出孔口，即可開始自下而上逐段填料。填料一般有三種方式：一種是把振沖器提出孔口往孔內(nèi)加料，然后再放入振沖器振密，每次往孔內(nèi)倒入約0.15-0.5m石料，分段填料分段振密，直到制樁結(jié)束；另一種是振沖器不提出孔口，只是往上提一些，使振沖器離開原來(lái)振密過(guò)的地方，然后往下倒料，再放下振沖器進(jìn)行振密；第三種方式是連續(xù)加料：即振沖器只管振密，而填料是不斷往孔內(nèi)添加，只要在其深度上達(dá)到規(guī)定的振密標(biāo)準(zhǔn)后就往上提振沖器，再繼續(xù)進(jìn)行振密。

5、振密加固

利用振沖器將填入樁孔的石料不斷擠入側(cè)壁土層，同時(shí)使樁身填料密實(shí)。振密加固時(shí)應(yīng)該記錄時(shí)間、投料數(shù)量和振沖器潛水電機(jī)所反映的電流值。無(wú)論哪種填料方式都應(yīng)保證振密自孔底開始，以每段30-50cm長(zhǎng)度逐段自下而上直至孔口。振密加固到孔口時(shí)樁體形成，先關(guān)閉振沖器，再關(guān)閉水泵。加固區(qū)的碎石樁全部施工完畢后，再進(jìn)行表面清理。

6、成樁檢測(cè)

在一個(gè)施工段完成后進(jìn)行，需檢測(cè)樁體密實(shí)度，檢測(cè)方法采用重型Ⅱ動(dòng)力觸探，檢測(cè)頻率不少于碎石樁總數(shù)的3%。對(duì)樁間土的檢測(cè)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，檢測(cè)頻率每500m2不少于3個(gè)。檢測(cè)成果顯示：樁身重型動(dòng)力觸探擊數(shù)均大于10擊，樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)均大于8擊，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，取得了良好的加固效果。

3 水利大壩地基振沖碎石樁施工質(zhì)量控制

1、振沖碎石樁試驗(yàn)段施工 振沖碎石樁施工前，根據(jù)施工規(guī)范要求施工前須通過(guò)試驗(yàn)段的施工，記錄沖孔、清孔、制樁時(shí)間和深度、記錄沖水量、水壓、填入碎石量及電流的變化等，驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)和施工控制的有關(guān)參數(shù)，選定科學(xué)合理的技術(shù)參數(shù)作為振沖碎石樁施工的控制指標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試樁的結(jié)果，需要取得如下的施工技術(shù)參數(shù)：造孔電流、造孔水壓、加密電流、加密水壓、留振時(shí)間、填料量和加密段長(zhǎng)度等。施工時(shí)應(yīng)密切注意對(duì)周圍結(jié)構(gòu)物的影響。試樁施工直接在振沖碎石樁施工范圍內(nèi)進(jìn)行布置，根據(jù)振沖碎石樁施工圖設(shè)計(jì)的分區(qū)要求，每區(qū)段振沖碎石樁施工前都必須進(jìn)行試驗(yàn)樁施工。

2、振沖碎石樁施工過(guò)程的質(zhì)量控制主要有3個(gè)方面：造孔質(zhì)量控制、清孔質(zhì)量控制、填料的質(zhì)量控制。

（1）造孔的質(zhì)量控制：主要為孔位中心偏差、孔斜、孔徑、孔深等方面，應(yīng)結(jié)合不同項(xiàng)目的具體情況，采取切實(shí)可行的保證措施；

（2）清孔的質(zhì)量控制：主要為保證清孔時(shí)間和回水時(shí)間，不同的地層應(yīng)區(qū)別對(duì)待，靈活掌握；

（3）填料的質(zhì)量控制：主要為原材料質(zhì)量、每次加料量的控制（一般最大不超過(guò)成樁0.5m）、制樁水壓、密實(shí)電流、留振時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)或規(guī)范要求執(zhí)行。

3、嚴(yán)格控制水壓、電流和振沖器在固定深度位置的留振時(shí)間。水量要充足，使孔內(nèi)充滿水，防止塌孔，使制樁工作得以順利進(jìn)行；水壓視土質(zhì)及其強(qiáng)度而定，一般對(duì)強(qiáng)度較低的軟土，水壓小一些；對(duì)強(qiáng)度較高的土，水壓大些；成孔過(guò)程中水壓和水量盡可能大，當(dāng)接近設(shè)計(jì)加固深度時(shí)，降低水壓，以免影響樁底以下的土；加料振密過(guò)程中水壓和水量均小些。 振沖碎石樁施工完成四個(gè)星期后即可做單樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn)，按每300根隨機(jī)抽取1根進(jìn)行檢驗(yàn)，但總數(shù)不得少于3根。樁體密實(shí)度抽查5%；復(fù)合地基承載力抽查5%，采用重Ⅱ型動(dòng)力觸探測(cè)試。碎石樁軟基處理經(jīng)檢測(cè)符合有關(guān)規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求后，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)方可轉(zhuǎn)下一道工序。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，振沖法加固軟體地基適用性廣，尤其適用于組成性質(zhì)不同的多層軟弱地基。軟土地基經(jīng)振沖處理后可加快固結(jié)，減少沉降，提高強(qiáng)度指標(biāo)、抗震性能。振沖法施工速度快，質(zhì)量容易控制，是一種有效、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的地基加固方法。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇瑋.振沖碎石樁在金康水電站中的應(yīng)用[J].四川水力發(fā)電.2012（02）

[2]呂起云，楊紹江.振沖碎石樁在出流改道工程中的應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì).2012（04）[3]李連喜，楊軍，張?jiān)鰸?振沖碎石樁在某工程中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理.2008（08）

[4]季鈺.振沖碎石樁在發(fā)生渠進(jìn)水閘工程中的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì).2013（08）