振沖碎石樁施工及常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法

武孟元

（河北省水利工程局，石家莊050021）

1 工程簡(jiǎn)介

南水北調(diào)中線元氏Ⅰ標(biāo)段位于河北省元氏縣境內(nèi)，其中潴龍河倒虹吸進(jìn)、出口漸變段原地基承載力不能滿足上部建筑物的要求，因此要對(duì)地基進(jìn)行處理。地基加固采用振沖碎石樁施工方法。樁位采用正方形布置，樁徑0.8m。其中進(jìn)口段樁距1.8m；出口段樁距2.2m。碎石樁均伸入下部泥礫層0.5m，最大樁深為11.5m。

設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力大于280kPa，出口段壓縮模量大于22MPa，進(jìn)口段壓縮模量大于18MPa，碎石樁樁體密實(shí)度要求達(dá)到錘擊數(shù)大于等于20擊。

2 地質(zhì)條件

建筑物區(qū)地層主要為壤土和礫砂。根據(jù)地層特征劃分為8個(gè)工程地質(zhì)單元：①礫砂，層厚1.5～2m；②礫石，層厚2.5～4.5m；③砂壤土，層厚1～2m；④礫砂，最大層厚大于8.5m；⑤黃土狀壤土，層厚3～5m；⑥壤土，局部為砂壤土、黏土、細(xì)砂、中砂透鏡體，層厚1～8m；⑦中砂，局部夾壤土、砂壤土、含黏土中砂、砂礫、卵石等薄層透鏡體，層厚3.5～10m；⑧泥礫，埋藏于地下深部，最大揭露層厚度大于9m。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 振沖試驗(yàn)

工程正式施工前按照有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行了振沖試驗(yàn)。目的是為了調(diào)試施工機(jī)具，掌握施工工藝；驗(yàn)證并熟悉設(shè)計(jì)確定的加密技術(shù)參數(shù)處理效果；通過(guò)試驗(yàn)成果，確定施工工藝和加密技術(shù)參數(shù)。

3.2 碎石備料場(chǎng)

在進(jìn)、出口扭坡附近各設(shè)1個(gè)碎石備料場(chǎng)，儲(chǔ)量各為150m3。施工所需碎石料按設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制，含泥量小于5%，最大粒徑不大于15cm，不均勻系數(shù)5～8，曲率系數(shù)1～3。利用裝載機(jī)運(yùn)料至制樁部位直接喂料。

3.3 排污系統(tǒng)

在施工場(chǎng)地外設(shè)置泥漿池，規(guī)格為4m×4m×0.8m（長(zhǎng)×寬×深），泥漿池內(nèi)鋪設(shè)塑料薄膜。施工場(chǎng)地內(nèi)挖設(shè)排污溝形成排污網(wǎng)，將排出的泥漿通過(guò)排污溝流入泥漿池，再用泥漿泵將棄漿通過(guò)6.7cm管抽入基坑外的沉淀池，棄漿摻拌干土后運(yùn)至棄渣料場(chǎng)堆放。

3.4 測(cè)量放線布設(shè)樁位

采用經(jīng)緯儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，按碎石樁位平面圖測(cè)設(shè)樁位軸線、定位點(diǎn)，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(xiě)布樁記錄。振沖施工的孔位偏差和孔深應(yīng)達(dá)到要求：①振沖器開(kāi)孔允許偏差不大于0.1m；②造孔深度不淺于設(shè)計(jì)處理深度以上0.3m；③樁位允許偏差不大于0.02m。

4 振沖碎石樁施工

4.1 施工設(shè)備

振沖碎石樁施工的機(jī)械設(shè)備主要包括：75kW振沖器；25t汽車吊（起吊振沖器）；ZL50（3m3）裝載機(jī)（轉(zhuǎn)、喂碎石料）；22kW高壓水泵（提供造孔、制樁的壓力水）；22kW泥漿泵和7.5kW泥漿泵 （從泥漿儲(chǔ)存池排污至基坑外的沉淀池）。

4.2 工藝流程

振沖碎石樁施工工藝流程如圖1。

圖1 振沖碎石樁施工工藝流程

4.3 施工技術(shù)參數(shù)

根據(jù)施工設(shè)備情況，按照DL/T5214—2005《水利水電工程振沖法處理地基技術(shù)規(guī)范》 要求及現(xiàn)場(chǎng)振沖試驗(yàn)取得的振沖施工技術(shù)參數(shù)（造孔電流、造孔水壓、加密電流、加密水壓、留振時(shí)間和加密段長(zhǎng)度等）如表1。

表1 振沖碎石樁施工技術(shù)參數(shù)

4.4 施工方法

4.4.1 造孔

將振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位，懸垂緩慢地下降至離地面30cm以內(nèi)，先開(kāi)啟壓力水泵，待振沖器出水的水壓、水量達(dá)到施工技術(shù)參數(shù)時(shí)，再啟動(dòng)振沖器。待振沖器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，開(kāi)始造孔。

4.4.2 清孔

如造孔時(shí)返出的泥漿較稠，孔中有狹窄或縮孔段應(yīng)進(jìn)行淸孔。將振沖器提出孔口或在需要擴(kuò)孔地段上下提拉振沖器，使孔口返出泥漿變稀，振沖孔順直通暢以利于填料沉落。

4.4.3 填料、振密、制樁

清孔結(jié)束后，將電氣控制柜改為加密電流、加密水壓參數(shù)，采取連續(xù)填料方式，分段加密進(jìn)行制樁，要保證填料速度和數(shù)量能保持孔中不缺填料。將振沖器提離孔底40～50cm，用裝載機(jī)向孔內(nèi)填碎石，待石料進(jìn)入孔底，再緩慢地下入振沖器，加密孔底樁體。加密結(jié)束時(shí)，應(yīng)先停止振沖器運(yùn)行、后停止沖水。

5 常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法如表2。

表2 常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

6 質(zhì)量檢測(cè)

6.1 平板載荷試驗(yàn)檢測(cè)碎石樁復(fù)合地基承載力

試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，即逐級(jí)加荷，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下一級(jí)荷載，直到試驗(yàn)結(jié)束。

6.1.1 分級(jí)

加荷等級(jí)分為8級(jí)，每級(jí)荷載70kPa，總加載量560kPa。

6.1.2 沉降觀測(cè)

由安裝在荷載板兩側(cè)的50mm大行程百分表量測(cè)沉降值。

6.1.3 沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

每加一級(jí)荷載（p），按間隔10，10，10，15，15min，讀記壓板沉降量（s），以后每隔0.5h測(cè)讀1次沉降量。當(dāng)連續(xù)2h內(nèi)，每小時(shí)的沉降量小于0.1mm，則認(rèn)為已趨于穩(wěn)定，即可加下一級(jí)荷載。

6.2 重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)評(píng)價(jià)樁體密實(shí)度

采用重型動(dòng)力觸探N63.5，探桿從樁體連續(xù)貫入，記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)，根據(jù)擊數(shù)分析判斷地基均勻性及密實(shí)度。

振沖碎石樁施工完成后，對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)。其檢測(cè)結(jié)果：復(fù)合地基承載力特征值大于280kPa；重型動(dòng)力觸探的錘擊數(shù)大于等于20擊，碎石樁樁體密實(shí)；進(jìn)、出口漸變段振沖碎石樁復(fù)合地基變形模量均滿足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

（1）振沖碎石樁加固地基施工機(jī)具簡(jiǎn)單、操作方便、加固質(zhì)量易控制，加固時(shí)不需要鋼材水泥，僅用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的碎（卵）石，工程造價(jià)低。

（2）振沖法處理技術(shù)在水利水電工程的應(yīng)用具有廣闊的前景，既可以處理土石堤壩及其松軟地基，又可以用于新建水利水電工程及病險(xiǎn)堤壩加固，提高堤壩及構(gòu)筑物的強(qiáng)度和抗滑、抗震穩(wěn)定性。

［1］全國(guó)水利水電施工技術(shù)信息網(wǎng).水利水電工程施工手冊(cè)（第1卷 地基與基礎(chǔ)工程）［K］.北京：中國(guó)電力出版社，2004.

［2］DL/T5214—2005，水電水利工程振沖法地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JGJ79—2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］黃梅.地基基礎(chǔ)工程施工現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)詳解［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

［5］葉書(shū)麟.地基處理工程實(shí)例應(yīng)用手冊(cè)［K］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.