南水北調(diào)潴龍河倒虹吸振沖碎石樁施工與檢驗(yàn)

邢九平

（河北省水利工程局，石家莊050021）

1 工程概況

潴龍河倒虹吸是南水北調(diào)中線邢石段中的大型河渠交叉建筑物，其進(jìn)口、出口漸變段地基為壤土和中砂，天然地基土承載力較低，不能滿足上部建筑物對(duì)地基承載力的要求，需要進(jìn)行地基加固處理。

潴龍河倒虹吸進(jìn)、出口漸變段（樁號(hào)196+084～196+129 和196+339～196+387）翼墻地基處理設(shè)計(jì)采用振沖碎石樁施工，振沖樁樁徑0.8m，樁位正方形布置，共設(shè)樁618 根。其中進(jìn)口段樁距1.8m，設(shè)樁372根；出口段樁距2.2m，設(shè)樁246 根。碎石樁均伸入地下泥礫層0.5m，最大樁深11.5m。

2 振沖樁施工原理

碎石樁利用振動(dòng)器振動(dòng)貫入，以端部高壓水流邊振邊沖，在軟土基中成孔，在孔內(nèi)分批填入碎石加以振密制樁，通過(guò)在地基中形成密實(shí)樁體和擠密作用，與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，從而達(dá)到提高地基承載力、減少沉降和不均勻沉降的作用。

3 主要設(shè)備和材料

3.1 主要設(shè)備

振沖器BJ377-130kW、汽車起重機(jī)25T、裝載機(jī)ZL30（轉(zhuǎn)喂料設(shè)備）及高壓水泵22kW 各1 臺(tái)；泥漿泵22kW、泥漿泵7.5kW 各2 臺(tái)；控制電源操作臺(tái)、電流表、電壓表等。

3.2 樁體填充材料

采用含泥量小于5%的卵石，最大粒徑不大于15cm。使用填料級(jí)配良好，不均勻系數(shù)大于5，曲率系數(shù)1～3。

4 施工準(zhǔn)備

4.1 料場(chǎng)設(shè)置

在倒虹吸的進(jìn)口、出口施工區(qū)附近空地位置各設(shè)置一個(gè)臨時(shí)碎石備料場(chǎng)，儲(chǔ)量100m3。施工所需碎石料按設(shè)計(jì)要求技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制，施工時(shí)利用裝載機(jī)端料至制樁部位直接喂料。

4.2 供水供電系統(tǒng)

在現(xiàn)場(chǎng)非施工部位挖一個(gè)20m3的集水池，自生活營(yíng)區(qū)采用埋地管道引水至施工現(xiàn)場(chǎng)集水池，采用22kW 離心泵供水。用電從生活營(yíng)地變壓器引線接至工作面，從現(xiàn)場(chǎng)配電室內(nèi)的配電箱引出，接引用現(xiàn)場(chǎng)用電設(shè)備，施工用電功率為180kW。

4.3 場(chǎng)地整修

平整施工場(chǎng)地，施工場(chǎng)地強(qiáng)度較低不能滿足施工機(jī)械行走壓力要求時(shí)，鋪設(shè)墊層進(jìn)行硬化。

4.4 污水排放系統(tǒng)

在振沖樁施工范圍外設(shè)置排污坑，規(guī)格為4m×3m×0.6m（長(zhǎng)×寬×高），坑內(nèi)鋪設(shè)塑料布防止泥漿外流。在施工場(chǎng)地內(nèi)設(shè)排污溝形成排污網(wǎng)，將施工過(guò)程中排出的淤泥漿通過(guò)排污溝流入排污坑，再用泥漿泵將淤泥漿通過(guò)準(zhǔn)6.67cm 管抽入基坑外的沉淀池，棄漿摻拌干土后運(yùn)往渣場(chǎng)堆放。

5 振沖試驗(yàn)

根據(jù)工程實(shí)際，采用試驗(yàn)樁和工程樁相結(jié)合的方式，在進(jìn)口漸變段左側(cè)施工區(qū)選擇9 根臨時(shí)樁作為試驗(yàn)樁，接受檢測(cè)論證。試驗(yàn)前先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選出振沖試驗(yàn)施工參數(shù)，再按照振沖工藝流程進(jìn)行試樁施工，在試驗(yàn)過(guò)程中詳細(xì)記錄沖孔、洗孔、制樁時(shí)間和深度，記錄沖水量、水壓、填入碎石量和電流的變化等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)分析原因并調(diào)整參數(shù)。

振沖試驗(yàn)完成10d 后，會(huì)同監(jiān)理、設(shè)計(jì)等有關(guān)部門進(jìn)行試樁驗(yàn)收檢測(cè)，完成振沖試驗(yàn)報(bào)告，對(duì)試樁成果進(jìn)行分析論證，確定最終振沖碎石樁的施工技術(shù)參數(shù)為：造孔電流80～256A，造孔水壓0.4～0.6MPa，加密電流135A，加密水壓0.2～0.4MPa，留振時(shí)間8s，加密段長(zhǎng)度50cm 等。

6 振沖樁施工流程

6.1 測(cè)量布樁

場(chǎng)地平整后由測(cè)量人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，復(fù)核確定標(biāo)準(zhǔn)控制點(diǎn)，再根據(jù)控制點(diǎn)按照設(shè)計(jì)圖紙用鋼尺放線布樁（控制樁位偏差不大于0.2m），并測(cè)量孔位標(biāo)高。每個(gè)樁點(diǎn)用木樁固定并標(biāo)以醒目標(biāo)記，編制樁號(hào)，填寫布樁記錄。

6.2 調(diào)試設(shè)備

組裝調(diào)試振沖設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)照明系統(tǒng)安裝、安裝水泵和排污泵、挖排污溝同時(shí)進(jìn)行。汽車吊按設(shè)計(jì)位置就位，連接振沖器和導(dǎo)桿，確定振沖標(biāo)尺，連接控制線路，吊起振沖器，接通電源，啟動(dòng)上水泵，開啟振沖器，記錄空載運(yùn)行參數(shù)，按照試驗(yàn)樁確定的振沖碎石樁施工技術(shù)參數(shù)，調(diào)整電控系統(tǒng)、上水系統(tǒng)到正式施工狀態(tài)。

6.3 造孔

汽車吊操作工操作吊車使振沖器尖端對(duì)準(zhǔn)布置好的樁位，豎直緩慢下降至離地面30cm 以內(nèi)，由主控室人員開啟高壓清水泵，注入高壓水，待振沖器下端射水口出水的水壓、水量達(dá)到工藝施工參數(shù)時(shí)，開啟振沖器。待振沖器內(nèi)的偏心塊達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，下沉振沖器貫入地層進(jìn)行造孔。造孔過(guò)程中控制吊車卷?yè)P(yáng)繩的下放速度，一般不超過(guò)2m/min，并始終保持振沖器豎直地打孔，按導(dǎo)桿標(biāo)尺打至設(shè)計(jì)深度，振沖器偏斜控制在樁長(zhǎng)的3%以內(nèi)。

振沖器每貫入1～2m 孔段，記錄一次造孔電流、水壓和時(shí)間，直至貫入到施工圖紙規(guī)定的造孔深度。

6.4 清孔

造孔完畢后，將振沖器全部吊出后再對(duì)準(zhǔn)孔位，保持豎直狀態(tài)貫入孔底，視打樁實(shí)際成孔排漿情況進(jìn)行1～2 次清孔排漿，要求孔口返出泥漿變稀為止。

6.5 制樁

清孔后，電控柜改用加密電流、加密水壓參數(shù)，采取連續(xù)填料、分段加密的制樁辦法。將振沖器提離孔底40～50cm，用裝載機(jī)向孔內(nèi)填碎石骨料，待石料沿孔邊進(jìn)入孔底，再緩下振沖器加密孔底樁體，重復(fù)以上過(guò)程直至制樁完成。每樁施工均填寫施工記錄表。

6.6 施工中常見問(wèn)題及處理

6.6.1 造孔

如果振沖器貫入速度過(guò)慢，可適當(dāng)加大水壓；如果振沖器電流過(guò)大，可減慢振沖器貫入速度并減小振動(dòng)力；如果孔口回水少，可能是孔內(nèi)有堵塞部分或遇強(qiáng)透水層，根據(jù)具體情況可采取增大孔徑進(jìn)行清孔或采取加大供水量的方法處理。發(fā)現(xiàn)孔位有偏移現(xiàn)象，可在偏移一側(cè)倒入適當(dāng)填料，調(diào)整振沖器的垂直度。

6.6.2 填料

如果孔內(nèi)有堵塞段，造成填料不暢，可用振沖器擴(kuò)孔，鏟去孔口泥土；如果填料把導(dǎo)管卡住造成填料不暢，可暫停填料，慢慢上下活動(dòng)振沖器，直至消除石料卡住導(dǎo)管的現(xiàn)象。

6.6.3 加密

如果振沖器電流過(guò)大，則可以減慢填料速度，放慢振沖器下降速度；對(duì)加密好的部位，及時(shí)上提振沖器，防止電流超過(guò)額定電流跳閘埋住振沖器。

6.6.4 振沖器電流過(guò)大

振沖器電流過(guò)大造成跳閘停電或振沖器電機(jī)損壞，可能會(huì)造成振沖器埋在孔中。處理措施：吊車提住振沖器，啟動(dòng)振沖器慢慢上提，可多次啟動(dòng)振沖器直至提出。若一時(shí)不能提出振沖器，暫停電機(jī)運(yùn)行，繼續(xù)水沖，過(guò)2～3h 待石料束縛振沖器及導(dǎo)管的應(yīng)力解除后再按上述步驟提拔。

7 質(zhì)量檢驗(yàn)

7.1 樁體檢測(cè)

根據(jù)監(jiān)理指示現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)選擇1 根振沖樁，采用現(xiàn)場(chǎng)樁體的容重試驗(yàn)確定振沖樁體振密程度；采用重型動(dòng)力觸探檢測(cè)樁體密實(shí)度，要求動(dòng)力觸探錘擊數(shù)大于等于20 擊，小于標(biāo)準(zhǔn)值為不密實(shí)樁。

7.2 樁間土處理效果檢測(cè)

采用成樁前后的現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試，選用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動(dòng)力觸探等試驗(yàn)進(jìn)行。

7.3 復(fù)合地基承載力試驗(yàn)

主要采用樁土復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，測(cè)定其復(fù)合土體承載力及沉降量。

復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)采用單樁豎向抗靜壓載試驗(yàn)進(jìn)行。在成樁后，對(duì)單樁復(fù)合地基通過(guò)一剛性承壓板（承壓板直徑0.8m 與樁徑一致）逐級(jí)施加豎向壓力（荷載），觀測(cè)試驗(yàn)承壓板隨時(shí)間產(chǎn)生的沉降量，以確定復(fù)合地基承載力特征值。

7.3.1 試驗(yàn)配備

反力裝置：地錨裝置；加荷觀測(cè)系統(tǒng)：載荷試驗(yàn)鋼梁1 套，千斤頂1 臺(tái)，高壓油泵1 臺(tái)，大量程機(jī)械百分表2支，高精度油壓表1塊。

7.3.2 加載方式

試驗(yàn)反力系統(tǒng)采用壓重平臺(tái)反力裝置，試驗(yàn)加載方式采用慢速維持荷載法。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最大加載量按復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值的2倍進(jìn)行，故本次試驗(yàn)最大加荷量為560kPa。荷載值通過(guò)壓力傳感器測(cè)量（或通過(guò)壓力表測(cè)量，再由千斤頂?shù)臉?biāo)定曲線換算給出，測(cè)試儀自動(dòng)記錄），試樁沉降則通過(guò)承壓板四邊對(duì)稱架設(shè)的機(jī)械式百分表 （位移傳感器，測(cè)試儀自動(dòng)記錄）測(cè)量。

單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)共分8 級(jí)，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定（即1h 內(nèi)沉降量小于0.1mm）后加下一級(jí)荷載。試驗(yàn)采用人工加荷觀測(cè)系統(tǒng)。

7.3.3 加載觀測(cè)

（1）加荷分級(jí)。按最終加載量的1/8 分級(jí)施加。

（2）沉降觀測(cè)。每級(jí)加荷前后各讀記一次沉降，以后每隔30min 測(cè)讀一次，每次觀測(cè)值記入試驗(yàn)記錄表。沉降量測(cè)采用在承壓板周圍的50mm 行程對(duì)稱安裝百分表測(cè)定。

（3）沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。每小時(shí)的沉降量小于0.1mm，則認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，可以施加下一級(jí)荷載。

（4）終止加載條件。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止加載：①沉降急驟增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的裂縫；②累計(jì)的沉降量已大于承壓板寬度或板直徑的6%；③當(dāng)達(dá)不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設(shè)計(jì)要求壓力值的兩倍。

8 結(jié)語(yǔ)

潴龍河倒虹吸振沖碎石樁施工結(jié)束后，通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)，樁體密實(shí)度及復(fù)合地基承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。

實(shí)踐證明，振沖碎石樁施工具有技術(shù)可靠、工藝簡(jiǎn)單、節(jié)約材料、加速地基固結(jié)等優(yōu)點(diǎn)，處理軟弱地基后能使地基承載力提高1.2～1.3 倍。

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