振沖碎石樁在排土場地基處理中的應(yīng)用

朱學(xué)光

（安徽省地礦局327地質(zhì)隊(duì)，安徽合肥230011）

1 工程概況

XX排土場位于福建省XX縣，XX排土場位于露天采場的北口山谷，其西南側(cè)約1km處是排土場的江山崠大壩。該排土場以回填土為主，且厚度大，回填時(shí)間短，土質(zhì)松散，部分區(qū)域含水率較高，存在高壓縮性。經(jīng)勘察論證，該排土場地基不能直接作為持力層，需進(jìn)行加固處理；該排土場地層加固采取振沖碎石樁法進(jìn)行處理。采用振沖法對軟土地層進(jìn)行處理，消除回填土、粉細(xì)砂及粉砂夾粉質(zhì)粘土的液化。XX排土場碎石樁基工程設(shè)計(jì)，處理面積86000m2，設(shè)計(jì)樁根數(shù)13271根，樁間距1.80m×1.80m，樁長9.60m，樁徑0.40m，樁延米127401.6m，樁體積16002m3。樁填注材料采用碎石、卵石、圓礫等硬質(zhì)材料，礫徑20～50mm，含泥量不得大于5%，充盈系數(shù)取1.3，施工工藝采用振動(dòng)沉管碎石樁。

2 碎石樁復(fù)合地基加固的原理

振沖碎石樁加固軟性土地基的原理主要是置換部分軟土，在砂土、粉土、粘性土、人工填土、淤泥土等土層中成孔,然后回填碎石等粗粒料形成樁，和原地基土組成復(fù)合地基，以滿足工程要求的承載力，并使沉降度小于工程規(guī)定的限值，減少變形，降低壓縮性，消除地層液化。碎石樁加固地層抗液化的原理主要有3個(gè)方面：①擠密作用；②排水作用；③預(yù)振作用。碎石樁復(fù)合地基承載力是由地基中碎石樁的承載力特征值fspk和樁間土的承載力特征值fsk共同組成。

3 工程實(shí)例

3.1 工程設(shè)計(jì)施工內(nèi)容及技術(shù)要求

XX排土場碎石樁基工程，分3個(gè)施工區(qū)域，處理面積86000m2，設(shè)計(jì)樁根數(shù)13271根，樁間距1.80m×1.80m，樁長9.60m/根，樁徑0.40m，樁延米127401.6m，樁體積16002m3。樁填注材料采用碎石、卵石、圓礫等硬質(zhì)材料，礫徑20～50mm，含泥量不得大于5%，充盈系數(shù)取1.3，施工工藝采用振動(dòng)沉管碎石樁。

3.2 加固方案

該排土場主要是回填土，土層存在飽和的細(xì)砂，土層含水率較高，液化等級較重，采用振沖法在砂土、粉土、粘性土、人工填土、淤泥土等土層中成孔,然后回填碎石等粗粒料形成樁，和原地基土組成復(fù)合地基，改善原土層的穩(wěn)定性，提高其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、承載力。振沖法對砂類土具有良好的擠密作用，是國內(nèi)外消除地基液化的有效方法。

3.3 施工依據(jù)

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工。

3.4 施工工藝

3.4.1 施工準(zhǔn)備

（1）編寫施工組織設(shè)計(jì)和施工方案報(bào)批，經(jīng)監(jiān)理審批后進(jìn)行施工。

（2）進(jìn)行施工場地的平整清理，使施工場地具備三通一平，清除施工場地地面和高空障礙物。

（3）測量放線，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，放出樁位；測量整平后施工場地地面標(biāo)高。

（4）材料準(zhǔn)備，根據(jù)本工程設(shè)計(jì)，碎石選用規(guī)格為粒徑40～50mm，含泥量不大于5%，碎石經(jīng)檢驗(yàn)合格。

（5）碎石樁施工位置距離料源較近，施工前備料充足，且能夠充足供應(yīng)材料。

（6）編寫安全、質(zhì)量管理措施，經(jīng)審批后進(jìn)行交底實(shí)施。

3.4.2 施工順序

（1）振沖碎石樁一般采用“由里向外”順序施工，或“由一邊向另一邊”的順序施工。這種順序容易擠走部分軟土，便于制樁。在強(qiáng)度較低的軟土地基中施工時(shí)，為減少制樁過程對樁間土的擾動(dòng)，宜采用間隔振沖的方式施工。

（2）振沖碎石樁施工前，根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范要求施工前在建設(shè)場地工程地質(zhì)條件有代表性的區(qū)域進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，工藝試驗(yàn)應(yīng)在建（構(gòu)）筑物非重要部位進(jìn)行，單項(xiàng)工程工藝試驗(yàn)樁數(shù)不少于3根。進(jìn)行的振沖法試驗(yàn)性施工及質(zhì)量檢驗(yàn)，為振沖法地基處理方案提供設(shè)計(jì)依據(jù)。試驗(yàn)性施工中要記錄沖孔、清孔、制樁時(shí)間和深度、記錄沖水量、水壓、填入碎石量填入量參數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)和施工控制的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，選取科學(xué)合理的技術(shù)參數(shù)作為振沖碎石樁施工的控制指標(biāo)。掌握滿足設(shè)計(jì)要求的技術(shù)參數(shù)；掌握振動(dòng)沉管的阻力情況，選擇合理的技術(shù)措施，確保擠密的均勻性和樁身的連續(xù)性。

3.4.3 施工方法

（1）根據(jù)該工程設(shè)計(jì)文件和相關(guān)技術(shù)規(guī)范制定施工方案報(bào)經(jīng)批準(zhǔn)后執(zhí)行。

（2）査清施工場地內(nèi)的地上、地下設(shè)施及障礙物，制定相應(yīng)的施工處理措施，先進(jìn)行施工前的施工區(qū)域的場地?cái)嗝鏈y量，測量放出中心線及邊線控制樁，做好控制樁保護(hù)，進(jìn)行樁位測放，確定樁位，確保樁間距及布置形式符合設(shè)計(jì)要求，樁位允許偏差不大于100mm。

（3）樁機(jī)定位：將樁機(jī)就位（詳見圖1），將管樁向下垂直，使樁尖對準(zhǔn)樁位標(biāo)記，繼續(xù)向下垂移樁管使樁尖入土。調(diào)整樁機(jī)塔架，造孔過程中，應(yīng)保持振沖器處于懸垂?fàn)顟B(tài)，發(fā)現(xiàn)樁孔偏斜應(yīng)立即糾正，垂直度控制符合相關(guān)技術(shù)要求。

（4）沉管和灌料嚴(yán)格按照施工方案執(zhí)行，造孔水壓宜控制在0.3～0.8MPa，造孔速度不宜超過2.0m/min，沉管達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，方可進(jìn)行碎石灌注作業(yè)（圖2），將碎石由加料口注入樁管內(nèi)，灌入量按設(shè)計(jì)要求和充盈系數(shù)計(jì)算。做好現(xiàn)場施工記錄，嚴(yán)格控制每根樁的碎石充盈系數(shù)，充盈系數(shù)一般控制在1.3。避免先期大后期小現(xiàn)象發(fā)生，確保樁的均勻性和連續(xù)性。

（5）樁身拔管：管內(nèi)灌入碎石高度需大于管長的30%，可開始拔管，應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)碎石灌入量的記錄，防超灌或少灌。嚴(yán)格按照其相關(guān)技術(shù)規(guī)范參數(shù)要求進(jìn)行拔管操作，邊振邊拔，每拔高度一定高度后停振，照此反復(fù)操作直至全管拔出。

（6）拔管成樁：振動(dòng)沉管碎石樁的拔管作業(yè)嚴(yán)格按照施工方案要求執(zhí)行。

（7）施工完畢，整平場地，整理施工記錄存檔備查。

圖1 機(jī)具定位

圖2 碎石灌注

3.4.4 施工技術(shù)措施

（1）樁位控制,沉管前,必須根據(jù)圖紙核對樁位尺寸,在樁位上畫上石灰圓圈,使樁位偏差不得大于10cm。

（2）樁的垂直度控制，樁機(jī)就位后,要調(diào)整機(jī)座的水平度，使樁尖對準(zhǔn)樁位標(biāo)記，保持振沖器處于懸垂?fàn)顟B(tài)，樁管上下傾斜不得超過1%樁長。樁管沉入過程中,應(yīng)隨時(shí)注意觀察其垂直度,發(fā)現(xiàn)有偏移和傾斜情況,應(yīng)及時(shí)停止沉管,待糾正后再沉入。

（3）樁頂、樁底標(biāo)高控制，根據(jù)建設(shè)單位提供的永久(或臨時(shí))水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行控制。

（4）施工現(xiàn)場記錄,現(xiàn)場記錄必須由專人負(fù)責(zé),記錄必須確保客觀、真實(shí)，完整。

（5）碎石樁施工允許偏差符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

3.4.5 施工工藝流程圖

詳見圖3施工工藝流程圖。

圖3 施工工藝流程圖

3.5 質(zhì)量保證措施

振沖碎石樁施工質(zhì)量控制及管理措施：①嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求施工；②嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)批準(zhǔn)施工方案，規(guī)范操作，執(zhí)行三檢制；嚴(yán)格控制相關(guān)施工質(zhì)量，施工人員持證上崗，進(jìn)場材料和施工設(shè)備嚴(yán)格執(zhí)行報(bào)驗(yàn)制度。③施工中嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求。尤其是填料要注意加料不過猛，原則上“少吃多餐”，勤加料。應(yīng)建立完善的施工質(zhì)量保證體系，制定質(zhì)量計(jì)劃或質(zhì)量保證措施，施工應(yīng)進(jìn)行施工質(zhì)量控制與監(jiān)測，做好各項(xiàng)施工記錄。當(dāng)處理效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)會(huì)同設(shè)計(jì)單位及有關(guān)部門研究解決。加密電流和留振時(shí)間應(yīng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)控制，并及時(shí)檢査其準(zhǔn)確性。填料應(yīng)經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)方可使用，填料的粒徑、含泥量及強(qiáng)度等指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。振沖施工結(jié)束后，應(yīng)對樁的數(shù)量、樁徑、樁位偏差、樁體密度、樁間土處理效果、復(fù)合地基承載力及變形模量等進(jìn)行檢測與驗(yàn)收。

3.6 加固效果

施工中我們堅(jiān)持安全第一、保證質(zhì)量、搶抓工期，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求施工。施工后的區(qū)域地面較施工前的地面不僅沒有凸出，反而施工后的區(qū)域地面較施工前的地面標(biāo)高下降約30～50cm，充分證明了該施工區(qū)域地基承載力得到了提高，強(qiáng)度和剛度、穩(wěn)定性得到了提高，加速了原土層的固結(jié)，加固處理效果顯著（詳見圖4）。我們的施工方案和施工質(zhì)量效果得到了建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位的認(rèn)可和一致好評。施工質(zhì)量效果達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，效果良好。

圖4 加固效果

4 結(jié)論

事實(shí)證明振沖法加固軟土地基適用性廣，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行，施工效率高，成本低。軟土地基經(jīng)振沖處理后加快了固結(jié)，減少了沉降，提高了強(qiáng)度指標(biāo)，加固效果良好，效果顯著。