振沖碎石樁工藝處理吹填土地基的效果分析

趙光偉

（中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司 湖北武漢 430080）

引言

近年來火力發(fā)電廠建設(shè)中，由于圓形儲(chǔ)料場(chǎng)場(chǎng)地利用率高、儲(chǔ)量大、更加的環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用的越來越多。由于圓形儲(chǔ)料場(chǎng)對(duì)地基承載力要求較高，一般天然地基無法滿足要求，需進(jìn)行地基處理。本文結(jié)合某電廠圓形儲(chǔ)料場(chǎng)地基處理工程，分析了利用振沖碎石樁工藝處理吹填土地基及消除地基土液化的效果。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)述

擬建場(chǎng)原為北東走向的帶狀沙島，原始地貌屬濱海灘涂，后經(jīng)吹填造地，目前該場(chǎng)地較平坦、開闊。擬建圓形儲(chǔ)料場(chǎng)直徑內(nèi)徑90m，采用振沖碎石樁工藝進(jìn)行地基處理。

1.2 地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地主要由第四系全新統(tǒng)海相沉積和第四系上更新統(tǒng)海陸交互沉積的吹填土、黏性土和砂土層組成，場(chǎng)地經(jīng)過強(qiáng)夯預(yù)處理，表層土承載力約200kPa。本次振沖碎石樁工藝處理深度范圍內(nèi)地層分別敘述如下：

第四系全新統(tǒng)海相沉積（Q4m）層

①吹填土：淺灰～灰色，很濕～飽和，呈松散～稍密狀態(tài)。主要成分為粉、細(xì)砂，其厚度為3.20～6.00m，層底埋深為3.20～6.00m，底板標(biāo)高-1.14～1.51m。

②粉土：灰～深灰色，濕，呈稍密狀態(tài)。土質(zhì)不均勻，砂質(zhì)感較強(qiáng)，含較多有機(jī)質(zhì)及貝殼碎片，其壓縮系數(shù)a1-2=0.511MPa-1，屬高壓縮性土，其厚度為 0.90～4.80m，層底埋深為 4.90～10.80m，底板標(biāo)高-5.94～-0.22m，主要在場(chǎng)地北側(cè)及東南角處分布。

③粉細(xì)砂：灰黑色，飽和，呈稍密～中密狀態(tài)。砂質(zhì)不純凈，分選性一般，級(jí)配一般，其壓縮系數(shù)a1-2=0.197MPa-1，屬中壓縮性土，其厚度為0.90～15.50m，層底埋深為 6.40～20.00m，層底標(biāo)高為-15.23～-0.65m。

④層：本層巖性以粉質(zhì)黏土為主，巖性相變較頻繁，土質(zhì)不均，分布一定厚度的粉土，局部含粉土和砂土夾層。該層分布較為廣泛，按巖性及物理力學(xué)性質(zhì)可將該層分為4個(gè)亞層：

④1粉土：灰～深灰色，呈中密狀態(tài)。土質(zhì)不均勻，含有機(jī)質(zhì)及貝殼碎片，具腥臭味，局部含粉質(zhì)黏土或粉細(xì)砂夾層或透鏡體（局部呈互層狀），其壓縮系數(shù)a1-2=0.329MPa-1，屬中壓縮性土，其厚度為1.10～9.20m，層底埋深為 10.70～21.70m，層底標(biāo)高為-16.93～-5.42m。

④2粉質(zhì)黏土：灰～深灰色，呈軟塑狀態(tài)。土質(zhì)不均勻，含有機(jī)質(zhì)及貝殼碎片，具腥臭味，局部含粉土或粉細(xì)砂夾層或透鏡體（局部呈互層狀），其壓縮系數(shù)a1-2=0.427MPa-1，屬中等偏高壓縮性土，其厚度為1.00～20.00m，層底埋深為 15.00～29.00m，層底標(biāo)高為-24.50～-10.22m。

④3粉質(zhì)黏土：淺灰色，以可塑為主，局部呈軟塑狀態(tài)。土質(zhì)不均勻，含少量有機(jī)質(zhì)及貝殼碎片，局部分布有互層狀態(tài)的粉土和粉砂薄層，其壓縮系數(shù)a1-2=0.377MPa-1，屬中壓縮性土，其厚度為1.50～13.50m，層底埋深為 25.00～35.00m，層底標(biāo)高為-29.81～-21.17m。

④4粉砂：淺灰～灰色，飽和，呈稍密狀態(tài)。砂質(zhì)不純凈，分選性一般，級(jí)配良，其壓縮系數(shù)a1-2=0.170MPa-1，屬中壓縮性土，本層分布不均勻，部分地段缺失，其最大厚度為5.50m。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，上述第四系全新統(tǒng)海相沉積層（包括①、②、③、④1、④2、④3和④4層）的沉積厚度一般為28.40～35.00m，層底埋深為28.40～35.00m，層底標(biāo)高為-29.81～-23.54m。

1.3 場(chǎng)地處理前液化評(píng)價(jià)

根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)地范圍內(nèi)存在的①層吹填土、②層粉土（分布極少）和③層粉細(xì)砂均為可液化土，場(chǎng)地地基的液化等級(jí)暫按嚴(yán)重液化考慮。

2 施工概況

本項(xiàng)目振沖碎石樁施工選用75kW振沖器，采用等邊三角形布樁，樁間距2.4m，樁徑1100mm，樁長(zhǎng)18.0～19.0m。

2.1 樁位測(cè)量定位

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行樁位測(cè)量，每個(gè)樁位均以竹簽作標(biāo)志，竹竿長(zhǎng)度不小于1m，入土深度不小于0.5m，上部系上布條并標(biāo)記樁號(hào)。

2.2 造孔

施工前采用鋼尺測(cè)量，在導(dǎo)向管上每0.5m用8mm盤條焊接刻度，核對(duì)無誤后作為孔深控制的依據(jù)，保證孔深偏差在±200mm。造孔時(shí)先開啟壓力水泵，振沖器末端噴水后，振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位，對(duì)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于50mm。再啟動(dòng)振沖器，待振沖器運(yùn)行正常后開始造孔。振沖器以1～2m/min的速度下沉，造孔過程中振沖器應(yīng)處于懸垂?fàn)顟B(tài)，造孔電流60～70A，造孔水壓0.4～0.5MPa，最大造孔速度控制在2m/min。振沖器在下沉過程中，隨時(shí)觀察振沖器電流變化。當(dāng)下沉過程中電流超過電機(jī)額定電流值時(shí)，必須減速或停止下沉，或者向上提起振沖器，待電流下降后再繼續(xù)下沉。

2.3 清孔

成孔后孔內(nèi)泥漿比重較高，甚至有泥塊，填料在孔內(nèi)下降速度變慢，甚至造成堵塞，不利于制樁。因此成孔后要留置一定時(shí)間（一般1～2min）清孔。清孔時(shí)振沖器應(yīng)“快放滿提”，使孔口返出泥漿變稀，振沖孔順直通暢以利于填料沉落。

2.4 成樁

在成樁過程中，將振沖器留在孔內(nèi)，連續(xù)向孔內(nèi)填料，填料自動(dòng)沉落至孔底并被擠密，直至設(shè)計(jì)要求標(biāo)高，加密時(shí)均應(yīng)從孔底開始，逐段向上，中間不得漏振。連續(xù)填料要求填料速度和數(shù)量能保持孔中不缺填料。若缺乏填料或填料不足，振沖器在孔中振動(dòng)和壓力水沖刷，孔徑不斷擴(kuò)大，難以加密成樁。遇到石料在振沖器上蓬積，振沖器工作電流長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到密實(shí)電流時(shí)，采用強(qiáng)迫填料法，即利用振沖器的自重和振動(dòng)力將孔上部填料送到孔的下部。填料振沖加密控制采用加密電流、留振時(shí)間、加密段長(zhǎng)度綜合指標(biāo)法。振密水壓0.2～0.4MPa，密實(shí)電流85～95A，留振時(shí)間15S，每次加密段高0.3m。振動(dòng)加密至設(shè)計(jì)高度時(shí)樁體形成，再虛填1.5m左右高度碎石，并用振沖器下壓，保證樁頭強(qiáng)度。

3 施工檢測(cè)結(jié)果

本次儲(chǔ)料場(chǎng)區(qū)域振沖碎石樁共布樁1149根，通過碎石樁樁身重型動(dòng)力觸探、單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等方法的綜合檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)儲(chǔ)料場(chǎng)地基的處理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)論如下：

（1）碎石樁樁身動(dòng)探共檢測(cè)46根碎石樁樁，通過對(duì)重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)修正錘擊數(shù)數(shù)據(jù)分析，擊數(shù)少于20擊/10cm的樁段未連續(xù)出現(xiàn)三次，單樁平均擊數(shù)均不少于30擊/10cm，滿足設(shè)計(jì)要求；每10cm修正錘擊數(shù)最小值為14擊，最大值為45擊，判定樁體密實(shí)度為中密～密實(shí)，碎石樁施工質(zhì)量較好。

（2）樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)共檢測(cè)23個(gè)點(diǎn)，通過對(duì)樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可液化土層（①層吹填土、②層粉土和③層粉細(xì)砂層）實(shí)測(cè)貫入擊數(shù)均大于液化臨界擊數(shù)，判定該部位樁間土可液化土層液化現(xiàn)象已消除。

（3）單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)共檢測(cè)12個(gè)點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的p～s曲線形態(tài)都呈緩變形態(tài)（詳見圖1），當(dāng)加載至最大加載量830kPa時(shí)未出現(xiàn)承載力極限狀態(tài)，承載力特征值不小于415kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 p～s曲線

4 結(jié)論

本文通過分析某電廠圓形儲(chǔ)料場(chǎng)振沖碎石樁地基處理前后的地基土試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，分析得出了振沖碎石樁工藝用于吹填土地基處理時(shí)，其復(fù)合地基承載力可達(dá)到400kPa及以上，可有效消除處理深度范圍內(nèi)的可液化土的液化現(xiàn)象。

施工過程中對(duì)于造孔、清孔、成樁各工藝，要采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，嚴(yán)格控制影響樁身密實(shí)的振密水壓、密實(shí)電流、留振時(shí)間、加密段長(zhǎng)度等關(guān)鍵施工參數(shù)，過程中做好樁身自檢工作，保證樁體密實(shí)度達(dá)到中密～密實(shí)狀態(tài)，以期達(dá)到振沖碎石樁的地基處理效果。

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