振沖碎石樁在引河閘工程地基處理中的應(yīng)用

李致成，魏建強(qiáng)

（河北省大清河河務(wù)管理處，河北 保定 071051）

振沖碎石樁在引河閘工程地基處理中的應(yīng)用

李致成，魏建強(qiáng)

（河北省大清河河務(wù)管理處，河北 保定 071051）

以新蓋房樞紐引河閘重建工程為工程實(shí)例，探討了實(shí)踐中振沖碎石樁施工工藝、施工方法、質(zhì)量檢驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)建議等。

振沖碎石樁；施工工藝；施工方法

1 概述

1.1 工程概況

新蓋房水利樞紐工程位于海河流域大清河水系北支南拒馬河與白溝河匯流點(diǎn)以下2km處的雄縣新蓋房村北，校核過洪流量5000m3/s，屬大（1）型水利樞紐工程。該樞紐工程與白溝河左堤共同承擔(dān)保護(hù)京、津兩市，京滬、京九鐵路，榮烏、大廣高速公路，華北油田及下游廣大地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重任。引河閘是新蓋房樞紐工程的重要組成部分，是為大清河系北支向白洋淀輸水、調(diào)洪的唯一控制性工程，關(guān)系到京津冀協(xié)同發(fā)展，直接影響白洋淀區(qū)域防洪安全。

本次重建新蓋房樞紐引河閘閘室結(jié)構(gòu)采用整體式結(jié)構(gòu)，長18.0m，共7孔，每孔凈寬8.0m，共3聯(lián)，兩側(cè)兩孔一聯(lián)，中間3孔一聯(lián)；閘底板頂高程7.90m，厚1.4m；閘墩頂高程18.39m，邊墩厚1.4m，中墩厚1.3m，縫墩厚2.21m；閘室內(nèi)設(shè)平面定輪直升式工作鋼閘門，閘室上部設(shè)機(jī)架橋和交通橋；交通橋?qū)?.5m，頂高程18.39m，機(jī)架橋?qū)?.8m，其上設(shè)啟閉機(jī)室；閘室上下游兩側(cè)設(shè)扶壁式鋼筋混凝土翼墻，閘室及兩岸翼墻采用振沖碎石樁對(duì)砂性土進(jìn)行地基處理，碎石樁直徑80cm，間距2.5m，深15m，梅花型布置，共計(jì)布設(shè)473根，總計(jì)7890m。

1.2 工程區(qū)域地質(zhì)

該區(qū)地貌上屬于太行山東部沖洪積平原區(qū)，地形平坦、開闊，地面高程8.0～17.0m，白溝引河由西北到東南經(jīng)此處流向白洋淀，河底高程6.0～8.0m，地下水高程4.4～7.8m。本區(qū)季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍埋深0.55m。工程區(qū)地表出露及鉆孔揭露的地層巖性均為第四系，主要為第四系全新統(tǒng)人工填土（QS），巖性為素填土和混凝土；第四系全新統(tǒng)上段沖洪積，巖性主要為壤土、砂壤土、粉砂；第四系全新統(tǒng)中段湖沼積，巖性主要為壤土、砂壤土、粉砂、中砂、細(xì)砂、黏土；第四系全新統(tǒng)下段沖洪積，巖性主要為壤土、粉砂。

工程區(qū)地下水屬第四系孔隙潛水，主要賦存于砂壤土及粉細(xì)砂層中。地下水主要依靠大氣降水補(bǔ)給。地下水對(duì)普通混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

根據(jù)中國地震局制定、國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的GB18306—2001《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》劃分，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.15g，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40s，屬中硬場(chǎng)地。大部分砂層具飽和砂土地震液化潛勢(shì)，建議采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?/p>

1.3 工程內(nèi)容及主要工作量

本區(qū)域地基處理振沖碎石樁，施工主要工程量如表1。

表1 施工主要工程量

1.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)

根據(jù)鉆探結(jié)論，需對(duì)本工程軟土地基區(qū)域進(jìn)行處理。選用振沖碎石樁復(fù)合地基處理的方法可以改善軟土的力學(xué)性能，且軟基處理需要的施工工期和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，初擬碎石樁設(shè)計(jì)參數(shù)。

（1）樁徑。 80cm，平均樁長15m。

（2）樁位布置?？v向、橫向樁距2.5m，等腰三角形布置。

（3）樁體材料。含泥量小于5%的碎石，禁止使用已風(fēng)化及易腐蝕、軟化的石料。最大粒徑50mm。

2 施工工藝及施工方法

2.1 施工準(zhǔn)備階段

2.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備階段現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理部要組織圖紙會(huì)審，充分熟悉圖紙；施工項(xiàng)目部要組織施工相關(guān)人員學(xué)習(xí)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使施工人員掌握施工工藝、質(zhì)量控制及檢查方法，編制專項(xiàng)施工方案并進(jìn)行技術(shù)交底。

2.1.2 機(jī)械、人員進(jìn)場(chǎng)

施工項(xiàng)目部要對(duì)進(jìn)場(chǎng)施工機(jī)械進(jìn)行檢修，保證機(jī)械的完好率，并保持機(jī)械充足，及時(shí)入場(chǎng)施工；及時(shí)組織施工人員進(jìn)場(chǎng)并安排安全技術(shù)交底。

2.1.3 水、電、備料及場(chǎng)地平整

（1）水。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，就近采用河道水作為水源，保證振沖施工所需用水。

（2）電。在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)發(fā)電機(jī)組，供應(yīng)施工用電，合理布置發(fā)電機(jī)位置。

（3）備料。在施工區(qū)附近設(shè)置若干個(gè)料場(chǎng)，避免發(fā)生停工待料的現(xiàn)象，料場(chǎng)位置選擇做到運(yùn)距短，且又不干擾施工作業(yè)。

（4）場(chǎng)地平整。施工現(xiàn)場(chǎng)要根據(jù)設(shè)計(jì)要求的樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行平整，根據(jù)實(shí)際情況，按要求填挖土方。場(chǎng)地地下的障礙物必須清除，防止振沖器貫入后被破壞。

2.1.4 測(cè)量準(zhǔn)備

在施工區(qū)域建立標(biāo)高控制點(diǎn)，隨時(shí)對(duì)施工過程進(jìn)行控制。根據(jù)樁位平面布置圖使用木樁，布設(shè)樁位，測(cè)放軸線。

2.1.5 試樁試驗(yàn)

根據(jù)施工規(guī)范要求，施工前須進(jìn)行試樁試驗(yàn)，試樁試驗(yàn)選擇在振沖碎石樁施工范圍內(nèi)布置，每臺(tái)機(jī)組施工前都必須進(jìn)行試驗(yàn)樁施工，且每機(jī)組不小于3根。施工時(shí)應(yīng)密切注意對(duì)周圍結(jié)構(gòu)物的影響。

2.2 施工方法

（1）用全站儀，將樁位用木樁固定在地面上，并標(biāo)上樁號(hào)。

（2）布置設(shè)備。在合適位置放置吊機(jī)，連接導(dǎo)桿和振沖器并將振沖標(biāo)尺進(jìn)行標(biāo)注，連接控制電路；吊起振沖器，接通電源，啟動(dòng)上水，開啟振沖器，記錄空載各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)；按試樁確定的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行上水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)的調(diào)整后，正式進(jìn)入到開工狀態(tài)。

（3）測(cè)量放線與定位。測(cè)量放線并將吊車布置就位，緩慢吊起振沖器距地面10～20cm，觀察水壓、電壓和振沖器電流是否正常，并將振沖器尖端對(duì)準(zhǔn)樁位。

（4）造孔。振沖器緩慢吊起后，緩慢下降振沖器至樁位正上方到地面25cm以內(nèi)，利用清水泵供水，待振沖器下端射水口出水的水壓、水量達(dá)到工藝要求時(shí)，啟動(dòng)振沖器，防扭繩索拉緊；振沖器內(nèi)的偏心塊達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，利用重力下沉振沖器貫入土層；為避免造成斜孔，吊機(jī)卷揚(yáng)繩的下放速度控制在0.5～2m/min之間，始終使振沖器保持在懸掛狀態(tài)；遇到堅(jiān)硬土層，電流值超過電機(jī)的額定電流時(shí)，減速或暫停下沉振沖器，也可上提一段距離，借助高壓水沖松土層后再繼續(xù)下沉造孔；當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，上提振沖器。造孔過程中要及時(shí)記錄各深度的水壓、造孔電流等變化及相應(yīng)時(shí)間。

（5）清孔。為清除孔內(nèi)泥土，保證填料暢通，減小樁體含泥量，在造孔完畢后，往復(fù)2～3次將振沖器提出孔口，然后再次下沉振沖器到孔底，使孔口泥漿變稀，達(dá)到清孔目的。

（6）填料、振密、制樁。采取連續(xù)填料，分段振密的制樁方法，單樁的充盈系數(shù)1.2～1.5。填料過程中，振沖器應(yīng)提至離孔口1.0～1.5m，利用裝載機(jī)向孔內(nèi)倒石料，視土質(zhì)條件確定每次的填料數(shù)量，一般每次填料高度為0.5～0.8m。石料沉入孔底后緩慢下沉振沖器，振密孔底樁體，當(dāng)振沖器工作電流達(dá)到規(guī)定的密實(shí)電流后，留振12s。按照以上工序進(jìn)行下一段樁體的壓密，直至完成整個(gè)制樁過程。

（7）完成一個(gè)樁體后關(guān)機(jī)、停水，振沖器移位至下一樁位。

（8）清泥排污。在制樁過程中，施工現(xiàn)場(chǎng)的排泥溝要安排人力清理，排泥網(wǎng)絡(luò)要保持暢通，避免泥漿外溢。

（9）填料記錄。每樁施工均填寫施工記錄表，施工過程中要對(duì)單樁的成孔電流、密實(shí)電流、成孔時(shí)間、留振時(shí)間、填料量等進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤記錄作為質(zhì)量評(píng)定的主要依據(jù)。

2.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）監(jiān)理人員及時(shí)對(duì)各項(xiàng)施工記錄進(jìn)行檢查核對(duì)，發(fā)現(xiàn)有遺漏或不符合技術(shù)要求的樁段，要及時(shí)采取措施補(bǔ)救。

（2）振沖施工結(jié)束后，對(duì)樁的數(shù)量、樁徑、樁位偏差、樁體密度、樁間土處理效果等進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收。檢測(cè)驗(yàn)收嚴(yán)格執(zhí)行DL/T5214—2005《水電水利工程振沖法地基處理技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。

（3）對(duì)砂土和粉土地基，振沖碎石樁施工后7d進(jìn)行施工質(zhì)量檢驗(yàn)。

（4）振沖樁的施工質(zhì)量檢驗(yàn)采用單樁載荷試驗(yàn)，對(duì)樁體采用重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)樁間土可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等原位測(cè)試方法進(jìn)行檢測(cè)。

（5）振沖處理后地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。

3 結(jié)語

（1）要結(jié)合地質(zhì)條件選取典型部位點(diǎn)進(jìn)行試樁以確定各項(xiàng)工藝參數(shù)，施工過程中參照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合試樁經(jīng)驗(yàn)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。

（2）在水利水電工程振沖法地基處理相關(guān)技術(shù)規(guī)范中，建議增加單樁樁體密實(shí)度和樁群總體質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，便于規(guī)范質(zhì)量管理與評(píng)定。

（3）對(duì)于大面積振沖樁群，碎石樁頂部1.0m范圍內(nèi)的松散段可通過振動(dòng)碾壓處理，以增加碎石樁密實(shí)度，既簡便又降低造價(jià)。

（4）以新蓋房樞紐引河閘重建工程為例，介紹了振沖碎石樁施工工藝、施工方法、質(zhì)量檢驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)建議等內(nèi)容，旨在不斷總結(jié)振沖碎石樁施工經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)施工技術(shù)和管理方法。

［1］JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］DL/T 5214—2005，水電水利工程振沖法地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］新蓋房樞紐引河閘重建工程施工技術(shù)要求［Z］.2016.

［4］新蓋房樞紐引河閘重建工程初步設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘查報(bào)告［R］.2016.

［5］何廣訥.振沖碎石樁復(fù)合地基（第二版）［M］.北京：人民交通出版社，2012.

（責(zé)任編輯：姜彤宇）

Application of vibro-replacement stone column in Xingaifang hub dam reconstruction project

LI Zhi-cheng，WEI Jian-qiang
（Management Office of Daqinghe River in Hebei Province， Baoding 071051， China）

Taking Xingaifang hub dam reconstruction project as an example， the construction technology， construction method，quality inspection and experience in practice of vibro-replacement stone column is discussed.

vibro replacement stone column； construction technology； construction method

TV223

B

1672-9900（2017）03-0040-03

2017-05-17

李致成（1979-），男（漢族），河北保定人，工程師，主要從事水利工程建設(shè)與管理工作，（Tel）13932299986。