振動(dòng)水沖碎石樁在大型油罐軟土地基中的應(yīng)用

陳楊 盧強(qiáng) 重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院

振動(dòng)水沖碎石樁在大型油罐軟土地基中的應(yīng)用

陳楊 盧強(qiáng) 重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院

振動(dòng)水沖碎石樁的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是施工方式簡(jiǎn)單，工期短，在各種軟地基上皆能使用，而且需要的材料也都是比較低廉的砂子、卵石和礦渣等，成本較低。振動(dòng)水沖碎石樁工藝的整個(gè)流程可以分為五個(gè)步驟：檢測(cè)振沖碎石樁的放樁位置；安裝好振沖器；利用振沖器的垂直和左右振動(dòng)為軟土地基造孔；利用振沖器的水沖力進(jìn)行清孔；在土層有孔的地方及時(shí)地填入砂石骨料，并在振沖器的水平作用下將填充的石料和周?chē)耐翆诱衩?，最后形成碎石樁。振沖碎石樁加固的軟黏、砂土地基，承載力可提高3倍。

振動(dòng)水沖碎石樁；儲(chǔ)油罐；軟土地基；承載力；施工

1 技術(shù)特點(diǎn)

進(jìn)行振動(dòng)水沖石樁時(shí)首先使用振沖器水沖成孔，然后再向這些間隙中填入砂石骨料，借助振沖器的上下和左右的振動(dòng)來(lái)加固砂石骨料，最后形成碎石樁，其主要目的就是增加軟土地基的承載能力。振動(dòng)水沖碎石樁的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是施工方式簡(jiǎn)單，工期短，在各種軟地基上皆能使用，而且需要的材料也都是比較低廉的砂子、卵石和礦渣等，成本較低。

2 大型儲(chǔ)油罐樁基工程概況

某罐區(qū)工程選用100 000 m3儲(chǔ)油罐8個(gè)，為T(mén)—2原油罐。儲(chǔ)油罐高17.5 m，基礎(chǔ)半徑44.5 m，占地約6 200 m2，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用振沖碎石樁與原地基土組成承載力特征值為230 kPa的復(fù)合地基。要求其振動(dòng)器功率為130 kW，水壓為0.3～0.8 MPa，加密電流大于90 A，留振時(shí)間都大于8 s，加密段長(zhǎng)度不低于0.3 m，并不超過(guò)0.5 m。

3 振動(dòng)水沖碎石樁施工工藝

3.1 工藝原理

振沖器在土層的左右振動(dòng)和高壓水強(qiáng)力的沖擊使得土層出現(xiàn)的間隙及時(shí)的填充好碎石材料，與此同時(shí)，隨著水平振動(dòng)碎石材料將會(huì)受到強(qiáng)烈的擠壓，并和周?chē)耐馏w形成一根比較堅(jiān)固的樁柱體。該樁柱體和之前的軟土地基合成復(fù)合地基，這樣地基上部產(chǎn)生的各種壓力就能夠由這個(gè)比較密實(shí)的樁體與樁周土承擔(dān)起來(lái)。也就是說(shuō)，該工藝的目的就是要提高大型儲(chǔ)油罐軟土地基的穩(wěn)定性，避免土層由于砂土液化出現(xiàn)沉降以及濕陷性黃土的濕陷等。

振沖碎石樁常常被應(yīng)用于承載能力比較弱的砂性土，非飽和性黏土，以及一些生活、生產(chǎn)產(chǎn)生的垃圾為主的雜填土，土層不密實(shí)的素填土。該應(yīng)用得到很多建筑單位的青睞主要原因就是其施工工藝簡(jiǎn)便，投資少見(jiàn)效快。相比其他的軟基加固工藝來(lái)說(shuō)，振沖碎石樁的樁徑可以達(dá)到1.3 m，而且承載力和抗液化力也是效果最好的。

3.2 工藝步驟

振動(dòng)水沖碎石樁工藝的整個(gè)流程可以分為五個(gè)步驟：檢測(cè)振沖碎石樁的放樁位置；安裝好振沖器；利用振沖器的垂直和左右振動(dòng)為軟土地基造孔；利用振沖器的水沖力進(jìn)行清孔；在土層有孔的地方及時(shí)地填入砂石骨料，并在振沖器的水平作用下將填充的石料和周?chē)耐翆诱衩埽詈笮纬伤槭瘶丁?/p>

3.3 施工準(zhǔn)備

（1）材料要求。振動(dòng)水沖碎石樁使用的填充石料比較廉價(jià)，但是不能隨意采用，最好是硬度及耐腐蝕都比較好的碎石、卵石以及礫砂等，一般來(lái)說(shuō)，粗骨料粒的直徑在20～50 mm之間比較好，最大不能超過(guò)80 mm。粗骨顆粒含泥量最好是小于5%，雜質(zhì)比較多的顆?；蛘呤情L(zhǎng)期暴露在外界被風(fēng)化了的石子不能用作填充石料。

（2）主要機(jī)具設(shè)備。振沖機(jī)具設(shè)備包括振沖器、起重機(jī)和水泵。振動(dòng)水沖碎石樁施工過(guò)程中需要用到的設(shè)備有操縱振沖器起吊的起重機(jī)、汽車(chē)吊或自行塔架等；水泵及供水管道；控制電流、電壓、供水管道和加料設(shè)施的設(shè)備。振動(dòng)水沖碎石樁施工前不僅需要有上面提到的這些設(shè)備，還需要事先進(jìn)行振沖試驗(yàn)，因?yàn)檐浲恋鼗械某煽咨疃取⑺俣群吞盍洗胧┒夹枰凑胀翆拥木唧w情況來(lái)定，且施工的電流、填料量和留振時(shí)間都需事先制定好標(biāo)準(zhǔn)。水泵及供水管道要求水壓力為400～600 kPa，流量20～30 m3/h，每臺(tái)振沖器備用1臺(tái)水泵?？刂圃O(shè)備包括控制電流操作臺(tái)、150 A電流表、500 V電壓表、供水管道和加料設(shè)備等。

3.4 振沖試驗(yàn)

施工前應(yīng)先進(jìn)行振沖試驗(yàn)，以確定成孔合適的水壓、水量、成孔速度及填料方法；達(dá)到土體密實(shí)時(shí)的密實(shí)電流、填料量和留振時(shí)間（稱(chēng)為施工工藝的三要素）。一般控制標(biāo)準(zhǔn)是：密實(shí)電流不小于50 A；填料量為每米樁長(zhǎng)不小于0.6 m3，留振時(shí)間30～60 s。

3.5 振沖施工

振動(dòng)水沖碎石樁施工之前應(yīng)先按儲(chǔ)油罐軟土地基圖定位，振沖器安裝時(shí)要仔細(xì)地對(duì)準(zhǔn)孔點(diǎn)，安裝入土的速度為1～2 m/min，并注意在進(jìn)入土層時(shí)每0.5～1.0 m就要在這段高度的土層中按照規(guī)定的速度進(jìn)行擴(kuò)孔，孔里面的泥漿都被清理出來(lái)的時(shí)候才能夠進(jìn)行下一土層高度的沉入。這樣一來(lái)，成孔的高度就維持在0.8～1.2 m，當(dāng)入土進(jìn)行到設(shè)計(jì)土層深度時(shí)需要留振并減少射水壓力，這樣才能隨著土層的深入完成清孔工作。當(dāng)然，這個(gè)時(shí)候也可以采用振沖器速度為1～2 m/min沉至設(shè)計(jì)深度以上30～50 cm，再按照3～5 m/min的均速提出孔口，并按照相同的步驟一步一步地沉至孔底。這樣反復(fù)進(jìn)行1～2次就能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔的效果。

3.6 成孔后孔內(nèi)加料

完成孔的清理和擴(kuò)展之后就需要實(shí)時(shí)地將砂石骨料填充進(jìn)去，然后利用振沖器的垂直和水平運(yùn)功將碎石樁加固，一直持續(xù)到密實(shí)電流值達(dá)到規(guī)定值才停止。按照這樣的步驟多次地提出振沖器，加入高度為0.5～0.8 m的砂石骨料，再往砂性土中沉入振沖器振密。當(dāng)然成孔過(guò)程中也可以邊振邊加料。在振密的時(shí)候最好是進(jìn)行小水量噴水，因?yàn)橛蒙倭康难a(bǔ)給水來(lái)調(diào)整孔內(nèi)泥漿密度才能讓下沉更加便利，也有助于土層的振搗密實(shí)。

振密時(shí)宜小水量補(bǔ)給噴水，以降低孔內(nèi)泥漿密度，有利于填料下沉，便于振搗密實(shí)。

4 振動(dòng)水沖碎石樁質(zhì)量檢測(cè)

振沖地基的質(zhì)量檢驗(yàn)中，填料粒徑、密實(shí)電流和地基承載力都將作為主要的項(xiàng)目進(jìn)行抽樣檢查和監(jiān)控，除此之外填料含泥量、振沖器噴水中心與孔徑中心偏差、成孔中心與設(shè)計(jì)中心偏差和孔的深度都要仔細(xì)的按照質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查和測(cè)量。振沖地基的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 振沖地基的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

成品保護(hù)與“灰土擠密樁施工工藝標(biāo)準(zhǔn)”的成品保護(hù)相同。安全措施同“灰土擠密樁施工工藝標(biāo)準(zhǔn)”、“砂樁、砂井施工工藝標(biāo)準(zhǔn)”中的安全措施。

5 施工注意事項(xiàng)

施工的過(guò)程中不僅要認(rèn)真執(zhí)行“灰土擠密樁施工工藝標(biāo)準(zhǔn)”、“砂樁、砂井施工工藝標(biāo)準(zhǔn)”中的規(guī)定的安全措施，還需要在振沖樁的各個(gè)階段還特別注意：施工完成之后，振沖最上1 m左右時(shí)由于土覆壓力小，需要利用振動(dòng)碾壓機(jī)來(lái)輔助才能確保樁的密實(shí)度；振動(dòng)施工結(jié)束后，除砂土地基外，應(yīng)不定期的進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)；振沖法用于處理黏粒含量小于10%的粗砂、中砂地基，也可以使用振沖擠密砂樁法。借助振動(dòng)和壓力水使砂層液化并壓實(shí)砂顆粒來(lái)提高砂層的承載力和抗液化能力；振沖法只能用于地下水位低、土質(zhì)比較緊致和較少含有雜物的土層。如果在霜凍天氣的時(shí)候進(jìn)行施工，需要在施工之前把表層凍土破碎后造孔，而且施工后還要及時(shí)的清理供水管和振沖器內(nèi)的水，避免由于霜凍結(jié)冰及體積膨脹而損壞供水管和振沖器。

6 結(jié)語(yǔ)

振沖法加固軟土地基具有速度快、工期短、工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、成本低、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。振沖碎石樁加固的軟黏、砂土地基，承載力可提高3倍。與其他樁基礎(chǔ)相比其投資少、見(jiàn)效快，而且工期減半；而大功率振沖器則顯現(xiàn)出有效提高復(fù)合地基承載力的良好效果。避免施工過(guò)程中出現(xiàn)漏振、加密段過(guò)長(zhǎng)及加密電流偏小等質(zhì)量問(wèn)題，是大功率振沖器加固超深地基成功的關(guān)鍵。

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.050