振沖基礎(chǔ)處理在惠州東江水利樞紐一期工程中的應(yīng)用

張　猛　李　平

摘要：振沖法具有無震動(dòng)、施工噪音小的特點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用于對(duì)軟基的基礎(chǔ)處理中。廣東惠州東江水利樞紐一期工程閘壩和船閘引航道設(shè)計(jì)為砂卵石基礎(chǔ)，由于天然地基承載力無法滿足設(shè)計(jì)要求，采用振沖法進(jìn)行了置換及加密處理，取得了良好的效果，達(dá)到了預(yù)期目的。

關(guān)鍵詞：振沖；基礎(chǔ)處理；應(yīng)用；惠州東江水利樞紐

1 概述

廣東省惠州東江水利樞紐工程位于東江干流惠州下游泗湄洲處，該地段地面平坦，工程區(qū)地層巖性較簡(jiǎn)單,主要為第四系沖積層,和燕山四期花崗巖及燕山二期二長(zhǎng)花崗巖。第四系沖積層層底高程為5.66～-28.43m，厚度一般10～15m，自上而下依次為沖積粘土、粉質(zhì)粘土，細(xì)～中粗砂、含礫中粗砂和砂卵礫石層。壩址河床第四系沖積砂、砂礫卵石層厚度15～18m，自上到下分為2-2～2-4層，2-2層為粉細(xì)砂，松散狀，標(biāo)貫擊數(shù)一般3~10擊；2-3層為含礫中粗砂，松散稍密狀，標(biāo)貫擊數(shù)5~25擊；2-4層為砂礫卵石層，中密～密實(shí)狀。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件規(guī)定，2-2層、2-3層地基密實(shí)度稍差，一期工程閘壩、船閘引航道基礎(chǔ)不宜直接采用天然地基。為減少地基沉降變形量，提高地基承載力，閘壩、閘壩下游消力池、引航道基礎(chǔ)范圍，采用振沖置換及振沖密實(shí)處理，處理深度穿越2-2、2-3層進(jìn)入2-4砂卵石層或全風(fēng)化層。

2 設(shè)計(jì)方案

工程前期為了取得真實(shí)、可靠、可以指導(dǎo)實(shí)際施工的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了振沖試驗(yàn)樁施工。具體試驗(yàn)樁及施工工程樁布設(shè)參數(shù)如下：

試驗(yàn)樁 共進(jìn)行四組振沖試驗(yàn)樁，每組14根，其中碎石樁兩組，樁間距2.0m，梅花型布置；砂樁兩組，樁間距3.0m，梅花型布置。

工程樁 碎石樁布樁間距2.5m，等邊三角形布置；消力池砂樁布樁間距3.0m，梅花型布置，其它施工區(qū)域砂樁布樁間距2.5m，梅花型布置。

3 技術(shù)要求

施工振沖器功率不小于75KW，填料粒徑20mm～80mm；振沖孔深穿過2-3層進(jìn)入2-4層或全風(fēng)化層1m；樁中心與設(shè)計(jì)值偏差不大于50mm；樁身應(yīng)保持連續(xù)和垂直，垂直度偏差不大于1.5%；樁頂碎石墊層采用振動(dòng)碾壓實(shí)；閘壩段振沖碎石樁復(fù)合地基允許承載力不小于0.3MPa，消力池振沖砂樁復(fù)合地基允許承載力不小于0.2MPa；閘壩段基礎(chǔ)部分振沖樁樁間土重Ⅱ型動(dòng)力觸探平均擊數(shù)不小于12擊，消力池、上游引航道部分振沖樁樁間土重Ⅱ型動(dòng)力觸探平均擊數(shù)不小于10擊。

4 工程施工

工程試驗(yàn)于2005年1月28日開始，采用55Kw振沖器試振，由于貫入深度有限，先后換用75Kw、125Kw振沖器試驗(yàn)均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最終試驗(yàn)選用150Kw液壓式振沖器，達(dá)到設(shè)計(jì)要求處理深度。

工程于2005年6月11日竣工，依次先后施工了試驗(yàn)樁、上游引航道、上游導(dǎo)航墩、消力池段、閘室段振沖樁，共計(jì)完成振沖樁2000根，總進(jìn)尺18791.28m，其中振沖砂樁983根，進(jìn)尺8583.45m，振沖碎石樁1017根，進(jìn)尺10207.83m。

本次工程施工的特點(diǎn)：地質(zhì)條件復(fù)雜，施工技術(shù)難度大；工期緊，工作量集中；地層復(fù)雜，局部存在硬層，穿透難度大；

4.1振沖樁施工流程

4.2振沖樁施工工藝

清理場(chǎng)地，接通電源、水源；施工機(jī)具就位，起吊振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位，使噴水口對(duì)準(zhǔn)樁孔位置，偏差小于50mm；先開啟壓力水泵，振沖器末端出水口噴水后，再啟動(dòng)振沖器，待振沖器運(yùn)行正常開始造孔, 使振沖器徐徐貫入，直至設(shè)計(jì)深度；造孔過程中振沖器應(yīng)處于懸垂?fàn)顟B(tài)。發(fā)現(xiàn)樁孔偏斜應(yīng)立即糾正，防止振沖器偏離貫入方向；造孔速度和能力取決于地基土質(zhì)和振沖器類型及水沖壓力等，造孔速度不宜超過2.0m/min，施工過程中須嚴(yán)格控制造孔速度；填料加密：采用強(qiáng)迫填料制樁工藝。制樁時(shí)應(yīng)連續(xù)施工，不得中途停止，以免影響制樁質(zhì)量。加密從孔底開始，逐段向上，中間不得漏振。當(dāng)達(dá)到規(guī)定的加密油壓和留振時(shí)間后，將振沖器上提繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)段加密，每段加密長(zhǎng)度應(yīng)符合施工參數(shù)要求；重復(fù)上一步驟工作，自下而上，直至加密到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高；關(guān)閉振沖器，關(guān)水，制樁結(jié)束。

4.3施工參數(shù)

振沖樁施工技術(shù)參數(shù)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定如下施工技術(shù)參數(shù)：

4.4施工中的難點(diǎn)及處理措施

本次工程施工存在許多困難，如地質(zhì)條件復(fù)雜，地層穿透難度大，施工中抱卡導(dǎo)桿等，在施工中及時(shí)采取一些措施予以解決。

本工程振沖施工涉及的地層貫穿難度大，且施工過程中較易發(fā)生抱卡導(dǎo)桿的情況，影響施工工效和質(zhì)量，采用穿透能力很強(qiáng)的液壓HD225型150KW振沖器，解決貫穿難度集中，減少抱卡；施工中當(dāng)出現(xiàn)抱卡導(dǎo)桿的跡象時(shí)，及時(shí)停止下放振沖器，讓振沖器停留在原深度，加大水壓預(yù)沖一段時(shí)間，然后緩慢下放振沖器, 在該地段附近多次上下提拉振沖器, 防止卡孔,實(shí)現(xiàn)穿透。

在施工中以加密油壓為主導(dǎo)控制參數(shù)，留振時(shí)間等作為輔助控制參數(shù)。為保證樁頭質(zhì)量，在加密至樁頭時(shí)，在樁頭頂面堆填高1.0m左右的填料，并且減小水壓，振沖器反復(fù)振搗；而且當(dāng)造孔較為順利時(shí)，保證工作面飽水作業(yè)。

4.4.1振沖試驗(yàn)樁

Ⅰ、Ⅱ試驗(yàn)區(qū)振沖試驗(yàn)樁施工中共有14根樁沒有打到預(yù)定的深度，其中Ⅰ區(qū)4根（樁長(zhǎng)5.0～5.3m），Ⅱ區(qū)10根（3.0～5.6m）。分析其原因可能有幾種情況：首先是此區(qū)域存在一硬層，密度較高，使振沖器難以穿透；其次，遇到難穿透的部位，在穿透過程中，耗時(shí)越長(zhǎng)，其結(jié)果對(duì)周邊土層的擠密作用增大，致使土層強(qiáng)度越來越高，并且砂層塌落 "抱死"振沖器；第三，在振沖樁施工過程中，振沖器的振動(dòng)力必然對(duì)周邊未施工振沖樁的土層會(huì)形成振密效果。

4.4.2工程樁施工

施工閘室段（壩0+739.561～壩0+724.561，壩上6.15～壩下16.50）時(shí)，還是有局部地段未能穿透，在靠近試驗(yàn)一區(qū)附近，有74根振沖碎石樁樁長(zhǎng)4～7m。經(jīng)過重Ⅱ型動(dòng)力觸探自檢，7m以上重Ⅱ型動(dòng)力觸探擊數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，7m以下重Ⅱ型動(dòng)力觸探擊數(shù)較低，平均8擊左右，該處是閘室段的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。在該區(qū)域進(jìn)行載荷試驗(yàn)后，證明承載力符合設(shè)計(jì)要求。

4.5施工機(jī)械配置

第一批振沖樁施工共投入2套液壓HD225型150KW振沖機(jī)組作為主導(dǎo)設(shè)備，并配備相應(yīng)的吊車、裝載機(jī)、水泵等設(shè)備。具體配置如表2：

5 工程自檢

為了準(zhǔn)確判斷振沖處理效果，在工程施工的同時(shí)，采取重Ⅱ型動(dòng)力觸探進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，共檢測(cè)振沖樁間土32根，樁體5根，天然土9根。其中閘室段樁間土檢測(cè)18根，平均擊數(shù)為12～18擊；消力池檢測(cè)14根，平均擊數(shù)為10～16，滿足設(shè)計(jì)要求。

通過本次重（Ⅱ）型動(dòng)力觸探自檢來看，本次施工區(qū)域天然土差異較大，強(qiáng)弱不均，地層復(fù)雜；經(jīng)過振沖處理后樁間土平均擊數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，而且差異性明顯減??；樁體連續(xù)且密實(shí)度非常好（詳見《惠州東江水利樞紐地基振沖處理工程重（Ⅱ）型動(dòng)力觸探自檢記錄》）。

另一方面，根據(jù)重（Ⅱ）型動(dòng)力觸探自檢數(shù)據(jù)顯示，消力池0～3m的重（Ⅱ）擊數(shù)較差，分析其原因如下：第一，由于上部沒有上覆層施加壓力，在地面以下一定范圍內(nèi)的振沖加密效果要比下部要差，出現(xiàn)這種情況是不可避免的；第二，施工使用的振沖器為液壓150kw型，設(shè)備在地層中穿透能力非常強(qiáng)，但在樁體上部加密過程中，效果不明顯。

結(jié)論

振沖施工完成后，分別采用重Ⅱ型動(dòng)力觸探和靜載壓板試驗(yàn)進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

根據(jù)重Ⅱ型動(dòng)力觸探自檢，重（Ⅱ）擊數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求；

在閘室段振沖碎石樁施工區(qū)（壩0+739.561～壩0+724.561，壩上6.15～壩下16.50）附近，有部分樁樁長(zhǎng)在4～7m左右，由于該局部地段無法穿透，下部未能有效處理，但該部位靜載壓板試驗(yàn)效果還是達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以滿足工程使用要求。

檢測(cè)結(jié)果表明振沖處理的效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。