振沖砂樁和碎石樁在護(hù)岸陸域回填地基中的應(yīng)用

莊輝明

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門(mén)分公司，福建廈門(mén) 361000）

華錦港區(qū)4#泊位在護(hù)岸后方回填砂區(qū)域需進(jìn)行振沖處理，但部分已回填區(qū)域回填料未滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)地質(zhì)勘查報(bào)告分析與鉆探揭露，該回填區(qū)域主要填料為素填土，無(wú)法用振沖砂正常地基處理。從工程的實(shí)際情況出發(fā)，將該工程的回填區(qū)劃分成為兩種類(lèi)型：以素填土為主要填料，處理地基時(shí)使用的主要方法為振沖碎石樁；以海砂為主要填料，處理地基時(shí)使用的主要方法為振沖砂樁。

1 工程概況

該工程的護(hù)岸總長(zhǎng)度達(dá)950 m，結(jié)構(gòu)類(lèi)型為斜坡式或半直立式。10～300 kg堤心石是擋墻基礎(chǔ)的主要材質(zhì)，使用厚度為3.5 m的干砌塊石保護(hù)堤心石的外面，使用50～100 kg塊石圍護(hù)坡腳，擋墻后回填10～100 kg拋石棱體。

2 振沖砂樁施工工藝

2.1 工藝流程

施工流程：準(zhǔn)備施工材料→測(cè)量放樣→布置振沖點(diǎn)→定位振沖→振沖至設(shè)計(jì)標(biāo)高→提升并留振→樁管撥出→移機(jī)下一個(gè)振沖點(diǎn)。

2.2 振沖試驗(yàn)及施工工藝

在振沖砂樁施工以前，事先將回填砂的預(yù)留沉降量、振沖效果、留振時(shí)間和振沖密實(shí)電流等參數(shù)確定好，該回填區(qū)域最大振實(shí)深度為3.2 m。振沖器的主要型號(hào)為ZCQ100型，數(shù)量為1臺(tái)，將操作柜和電控箱配備齊全。

ZCQ100型振沖器的主要技術(shù)性能如表1所示。

表1 ZCQ100型振沖器主要技術(shù)性能

其他施工機(jī)具包括50 t履帶吊、高壓水泵、潛水泵。以回填砂振沖施工進(jìn)度和密實(shí)度的要求為基礎(chǔ)，使用100 kW振動(dòng)錘對(duì)回填區(qū)域進(jìn)行施工，準(zhǔn)備一臺(tái)同樣型號(hào)的振動(dòng)錘備用。振沖施工的過(guò)程中，使用50 t履帶吊吊起振動(dòng)錘，以等邊三角形的方式布置振沖點(diǎn)，兩點(diǎn)之間的間距為2.5 m。

振沖施工的順序?yàn)樽陨隙拢捎梅磸?fù)施工的辦法，振沖錘的下沉速率為1.5 m/min。

試驗(yàn)區(qū)的振沖技術(shù)參數(shù)：（1）回填砂層與振沖深度的有效距離為3 m；（2）貫入和上拔速度為1.5 m/min；（3）水壓為0.2～1 MPa；（4）每段提升高度為0.5～1 m；（5）密實(shí)電流為100～120 A。

試驗(yàn)施工采用的操作步驟為：下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高→振密→上提1 m→下沉半米→振密→重復(fù)操作→撥出砂面。

振沖試驗(yàn)注意要點(diǎn)：（1）振密振沖電流，以設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，使振沖密實(shí)電流滿足設(shè)計(jì)的要求；（2）振沖加密施工時(shí)，留振施工的時(shí)間必須要達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，嚴(yán)格控制提升速度，高效控制振沖時(shí)間短和漏振等問(wèn)題；（3）控制貫入速度（控制在1.5 m/min左右）；（4）樁位平面偏差控制在半個(gè)振沖器直徑內(nèi)，施工過(guò)程中，采取措施控制垂直度、分段提升高度和振沖深度，使其達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

采取事先試驗(yàn)的方式確定振沖施工的相關(guān)參數(shù)，如水壓、留振時(shí)間、液化電流和地基加固密實(shí)電流等。振沖試驗(yàn)結(jié)束后可立即進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目只需做標(biāo)貫即可。以《水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS 146—2012）為基礎(chǔ)，貫入錘擊的數(shù)量保持在17擊以上。

完成基槽回填砂振沖試驗(yàn)后，依據(jù)振沖試驗(yàn)參數(shù)來(lái)開(kāi)展各項(xiàng)工作任務(wù)，施工方法要與試驗(yàn)段的完全一致。樁位間距控制在2.5 m左右，使用等邊三角形的方式布置孔位，振沖深度為回填砂層底部。

振沖記錄：記錄好每個(gè)振沖孔的施工信息，具體內(nèi)容包括施工時(shí)間、日期、振沖深度、孔號(hào)、密實(shí)電流、施工電壓、障礙、留振時(shí)間和修機(jī)情況等信息。

3 振沖碎石樁施工工藝

3.1 設(shè)計(jì)要求

針對(duì)部分已回填區(qū)域的地質(zhì)情況全面分析，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在處理部分已回填素填土區(qū)域地基時(shí)，使用的主要處理方法為振沖碎石樁，碎石樁的半徑為0.4m,設(shè)計(jì)的樁長(zhǎng)要與輝綠巖殘積黏性土以及殘積礫質(zhì)黏性土充分接觸。

3.2 測(cè)量放樣

使用GPS完成樁位的測(cè)量放線工作，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)控制點(diǎn)進(jìn)行核查，并依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和控制點(diǎn)完成放線布樁施工，使用木樁固定每個(gè)樁點(diǎn)，并將其標(biāo)記好。振沖使得孔深和孔位偏差滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)孔偏差不大于0.1 m；造孔深度不淺于設(shè)計(jì)處理深度以上0.3 m；樁位偏差不大于0.2 m。

3.3 設(shè)備組裝

組裝好的現(xiàn)場(chǎng)照明系統(tǒng)、振沖設(shè)備和施工設(shè)備及時(shí)進(jìn)行調(diào)試，振沖器的型號(hào)為ZCQ100型，數(shù)量為1臺(tái)，同時(shí)將操作柜和電控箱配齊，使用的其他設(shè)備還包括小型裝載機(jī)、排污泵、上水泵和50 t履帶吊等。依據(jù)設(shè)計(jì)位置將汽車(chē)吊停好，將導(dǎo)桿和振沖器連接在一起，調(diào)試振沖標(biāo)尺，連接控制線路，吊起振動(dòng)器，將振沖器和上水泵開(kāi)啟，登記空載運(yùn)行參數(shù)，以試樁的振沖碎石樁施工參數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)上水系統(tǒng)和電控系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，同時(shí)做好相關(guān)的信息登記工作。

3.4 振沖樁施工作業(yè)

（1）造孔。

使用吊車(chē)將振沖器尖端與設(shè)置好的樁位對(duì)齊，緩慢下降到距離地面30 cm位置停止，將高壓清水泵打開(kāi)；振沖器下端射水口的出水水壓滿足施工參數(shù)后，將振沖器打開(kāi)；振沖器偏心塊轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)值后，將振沖器下沉到底層中完成造孔施工；振沖器貫入2 m以后，對(duì)造孔時(shí)間、水壓和電流進(jìn)行登記，貫入施工達(dá)到設(shè)計(jì)值后，停止施工。

（2）清孔。

造孔施工結(jié)束以后，將振沖器吊出，將振沖器對(duì)準(zhǔn)孔位豎直再次貫入孔底，依據(jù)實(shí)際的施工情況確定清孔排漿的次數(shù)，孔口返出稀泥漿后，方可停止施工。

（3）填料、振密、制樁。

清孔施工完成后，電控柜更改使用加密水壓和加密電流，采取分段加密、連續(xù)填料的制樁方法。施工程序?yàn)槎ㄎ?、造孔、成孔、填料、振沖制樁、完成制樁。振沖器提高50 cm后，使用裝載機(jī)將碎石骨料填入孔洞中，石料順著孔邊進(jìn)入孔底后，振沖器下降，對(duì)孔底樁體采取加密處理。

（4）制樁記錄。

施工過(guò)程中記錄樁體留振時(shí)間、填料量、密實(shí)電流和成孔電流時(shí)，使用的主要設(shè)備為振沖器上自帶的振沖碎石樁施工自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)記錄儀，該設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)信息也是監(jiān)理和設(shè)計(jì)部門(mén)驗(yàn)收的依據(jù)。

（5）造孔制樁。

安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)的排水溝清理任務(wù)，確保排污管道暢通，使淤泥可以及時(shí)排出，確保施工場(chǎng)地干凈、整潔。

3.5 泥漿池、排水溝布置

設(shè)置3個(gè)尺寸為4 m×4 m×1.5 m泥漿池，分別為1#、2#、3#泥漿池，排水溝的尺寸設(shè)計(jì)為0.2 m×0.2 m，振沖區(qū)域四周的排水溝將泥漿引入泥漿池中。泥漿池水位到達(dá)一定程度后用泥漿車(chē)運(yùn)至指定位置排放，邊坡采用1∶1比例放坡，泥漿池頂四周布置安全防護(hù)欄，設(shè)置安全警示標(biāo)語(yǔ)，振沖碎石樁施工結(jié)束后，采取分層碾壓的方式，將原土回填到開(kāi)始施工的位置，使其恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

3.6 特殊情況處理

（1）造孔過(guò)程。

如果出現(xiàn)貫入遲緩的情況，可以加大水壓來(lái)沖破阻力；如果在振沖器的電流出現(xiàn)過(guò)大的情況，可以降低振沖器的振動(dòng)力和貫入速度；如果孔口的回水不多，說(shuō)明孔內(nèi)有堵塞的情況或者是透水層的強(qiáng)度增加，可以將供水量變大或孔徑增加；如果出現(xiàn)孔位錯(cuò)位的情況，說(shuō)明振沖器的垂直度出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)振沖器的鑿空位置進(jìn)行整振，將填料加入偏移一側(cè)，調(diào)整垂直度后再次施工[1]。

（2）填料施工。

出現(xiàn)填料不通暢的情況，孔中有堵塞物或者是孔口過(guò)窄，使用振沖器擴(kuò)孔或者是挖除孔口泥土；石料粒徑比較大時(shí)，適當(dāng)采取措施減小粒徑；填料較多將振沖器導(dǎo)管堵塞后，停止填料施工，活動(dòng)振動(dòng)器，使石料抱管問(wèn)題得以及時(shí)處理。

（3）加密階段。

電流上升速度比較慢，加大填料量和水壓，如果加密電流的標(biāo)準(zhǔn)比較高，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。振沖器的電流過(guò)大，減慢振沖器施工速度或?qū)λ畨哼M(jìn)行增加，處理土層過(guò)硬的問(wèn)題；加密性能符合施工標(biāo)準(zhǔn)的地段，及時(shí)上提振沖器，有效控制電流超出額定電流的情況。

（4）振沖器被埋。

電流過(guò)大導(dǎo)致跳閘停電，將振沖器用吊車(chē)提起，多次啟動(dòng)振動(dòng)器并緩慢提出；如果振沖器提升困難，需要停機(jī)沖水，3 h后再進(jìn)行提升作業(yè)。振沖器電機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題后，吊車(chē)無(wú)法提出，可采取四周打孔的方法降低阻力。

4 結(jié)語(yǔ)

本文全面分析了在碼頭護(hù)岸后方陸域不同填料類(lèi)型的回填區(qū)域中，使用振沖砂樁和振沖碎石樁施工的具體情況，不同的施工技術(shù)獲得的振沖地基處理效果存在差異。對(duì)二者的應(yīng)用條件、應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用效果進(jìn)行了分析，以期為相似工程提供參考建議。