振沖碎石樁地基處理技術(shù)在汾河新二壩工程中的應(yīng)用

李 棟 范銳謙

（山西省汾河流域管理局山西太原030002）

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

汾河流域生態(tài)修復(fù)汾河新二壩工程位于太原市小店區(qū)劉家堡鄉(xiāng)，項(xiàng)目實(shí)施后將形成濕地水面163 hm2，蓄水總量315.8 萬(wàn)m3，同時(shí)實(shí)現(xiàn)太原汾河公園至汾河二壩之間汾河游船通行。工程建設(shè)內(nèi)容主要包括：1 道壅水閘壩建筑物（5 孔弧形閘和4 孔鋼壩閘）和1 座通航建筑物（船閘）、1 座門(mén)庫(kù)、近閘壩處主槽及岸坡防護(hù)以及相應(yīng)的金屬結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備的制作安裝等。

1.2 工程地質(zhì)

壩址區(qū)及蓄水區(qū)發(fā)育地層為現(xiàn)代人工堆積物（QS）和第四系全新統(tǒng)河流相洪沖積物（Q4pal）。自上而下依次為：1）現(xiàn)代人工堆積（QS），主要由級(jí)配不良砂、粉土質(zhì)砂、含砂低液限粉土、局部夾低液限粉（黏）土層組成；2）全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal），主要由巖性上部的粉土質(zhì)砂、含細(xì)粒土砂層和下部的低液限粉（黏）土層組成。

壩基巖性上部為粉土質(zhì)砂、含細(xì)粒土砂，局部夾低液限粉土層，厚10.5～15.8 m，下部為低液限粉（黏）土。蓄水區(qū)正常蓄水后地基處于飽和狀態(tài)，且本區(qū)地震烈度為8 度區(qū)，地震動(dòng)峰值加速度為0.20 g。該壩基土在地震烈度為8 度時(shí)可產(chǎn)生地震液化，存在地震液化問(wèn)題，液化土層厚度12.3～16.2 m。

2 基礎(chǔ)處理的基本情況

2.1 振沖碎石樁地基處理的目的

為消除地基液化并提高閘壩地基承載力，基礎(chǔ)采用振沖碎石樁處理，振沖碎石樁處理范圍包括鋼壩閘、弧形門(mén)閘及船閘閘室、兩岸翼墻基礎(chǔ)。碎石樁樁徑0.8 m，等邊三角形布孔，樁距2 m，碎石樁排距1.732 m，樁端伸至不液化土層，要求按照全部清除液化和地基承載力不小于210 KPa。振沖碎石樁布置見(jiàn)圖1。

圖1 振沖碎石樁布置圖 （單位：mm）

2.2 振沖樁施工布置

振沖碎石樁總長(zhǎng)53 131 m，施工中投入2 套振沖樁機(jī)同時(shí)進(jìn)行，整體采用圍打法進(jìn)行施工，見(jiàn)圖2，并根據(jù)壩段分區(qū)布置，部分采用排打法進(jìn)行打樁，先打上游4 排樁及下游4 排樁，隨后打中間樁，見(jiàn)圖3。打樁平臺(tái)兩側(cè)設(shè)置排泥槽，流入排泥坑。原材料運(yùn)至距打樁區(qū)規(guī)劃的材料堆放場(chǎng)，主要采用裝載機(jī)進(jìn)行填料。

圖2 圍打法裝機(jī)行進(jìn)路線示意圖

圖3 排打法裝機(jī)行進(jìn)路線示意圖

3 施工準(zhǔn)備

振沖碎石樁施工是本工程的重點(diǎn)，施工中必須抓住“人”、“材”、“機(jī)”進(jìn)行合理規(guī)劃，布置暢通的施工道路，保證材料的充足及施工設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，制定合理的施工程序，以保證工程施工順利進(jìn)行。

3.1 原材料選用

填料采用卵石，含泥量不大于5%，粒徑20～200 mm。

3.2 水

振沖碎石樁用水直接自汾河河道內(nèi)抽取。

3.3 電

施工供電先采用發(fā)電機(jī)發(fā)電，變壓器安裝后采用變壓器供電，通過(guò)支線接到工作面。

3.4 場(chǎng)地及交通

在碎石樁區(qū)域四周設(shè)置泥漿溝，上游50 m 處設(shè)置泥漿池。場(chǎng)地內(nèi)已具備滿足碎石樁施工需求的臨時(shí)施工道路，并與外部道路連通。

3.5 機(jī)械設(shè)備配置

本工程振沖樁工程量大，擬投入ZCQ75 振沖器2 套，主要機(jī)械配置見(jiàn)表1。

表1 機(jī)械配置表

3.6 施工參數(shù)

根據(jù)振沖碎石樁試驗(yàn)成果報(bào)告中的試驗(yàn)結(jié)論及批復(fù)文件，振沖碎石樁的施工參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 施工參數(shù)表

4 施工方法

4.1 施工流程

4.2 測(cè)量放線及布樁

首先，根據(jù)施工圖及地質(zhì)圖，確定樁位及樁底高程。采用GPS 對(duì)碎石樁每隔10 m 進(jìn)行控制定位，中間用鋼尺測(cè)量，每個(gè)樁位均做標(biāo)志，編制樁號(hào)，以便施工人員及操作人員及時(shí)準(zhǔn)確定位。

樁點(diǎn)放線定位：嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行，由測(cè)量員配合機(jī)組人員完成樁位施放工作，主要控制點(diǎn)打方木樁，并加以保護(hù)，以備后期檢查或恢復(fù)樁位時(shí)使用，放點(diǎn)偏差不得大于100 mm。

4.3 碎石樁成樁步驟

1）就位：用吊車將振動(dòng)器中心對(duì)準(zhǔn)樁位。

2）造孔：開(kāi)動(dòng)振動(dòng)器和水泵，邊振動(dòng)邊下放振沖器，水壓采用0.7 MPa，使振沖器慢慢沉入土中，深度不淺于設(shè)計(jì)處理深度0.3～0.5 m。

3）填料及振密：采用裝載機(jī)連續(xù)填料向孔口送入石料。邊填料邊振動(dòng)，此時(shí)電流隨著填料密實(shí)而逐漸增大，達(dá)到規(guī)定密實(shí)電流值后留振6～8 s，然后提升500 mm，加密水壓宜控制在0.3 MPa。

4）成樁：重復(fù)第三步，逐步提升振沖器，自下而上制樁直至孔口。

5）關(guān)閉振沖器及水泵，將樁機(jī)轉(zhuǎn)移至下一樁位，進(jìn)行下一根樁的施工。

6）按照規(guī)范中有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)記錄的內(nèi)容，對(duì)每一樁位的序號(hào)、樁位編號(hào)、罐料量等數(shù)據(jù)，作好詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)記錄，將記錄內(nèi)容填寫(xiě)在規(guī)定表格上。

5 施工過(guò)程中注意事項(xiàng)

1）如土層中夾有硬層時(shí)，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)孔，即在硬層中將振沖器往復(fù)上下多次，使孔徑擴(kuò)大，以便于填料保證樁徑。

2）施工時(shí)注意調(diào)整水壓，造孔時(shí)水壓控制在0.7 MPa，填料時(shí)水壓調(diào)至0.3 MPa，成孔過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)實(shí)時(shí)觀察水壓對(duì)進(jìn)尺和擴(kuò)孔的影響，以掌握最佳水壓，水壓調(diào)整應(yīng)與土層變化相適應(yīng)。

3）臺(tái)前指揮和吊車司機(jī)應(yīng)密切配合，以臺(tái)前指揮口令為準(zhǔn)，根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)及儀表數(shù)值及時(shí)調(diào)整提升、下沉的速度。

4）加密段長(zhǎng)度以振沖器機(jī)身上的刻度標(biāo)識(shí)控制，留振時(shí)間及加密電流采用自動(dòng)記錄儀記錄。

5）施工各班組嚴(yán)格按照成樁步驟及各步驟參數(shù)進(jìn)行施工，并做成樁記錄和樁位記錄，做到一一對(duì)應(yīng)，避免漏打、重樁。

6 質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收

6.1 檢測(cè)項(xiàng)目及頻次

1）振沖施工結(jié)束后，對(duì)樁的數(shù)量、樁徑、樁位偏差進(jìn)行檢測(cè)。

2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求及地基處理目的，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，檢測(cè)樁間土處理效果及復(fù)合地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。

檢測(cè)頻率為：標(biāo)準(zhǔn)貫入每100 根樁檢測(cè)2 處，復(fù)合地基承載力每300 根樁檢測(cè)1 處。

6.2 檢測(cè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

1）樁間土處理效果采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)等方法進(jìn)行檢測(cè)，土工試驗(yàn)按《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2）復(fù)合地基載荷試驗(yàn)按《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》（GB/T50783-2012）、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）及《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ340-2015）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

7 結(jié)論

地基采用振沖樁處理，可滿足全部消除地基液化并提高地基承載力，此項(xiàng)施工技術(shù)可為今后水利工程處理類似問(wèn)題提供借鑒。