厚覆蓋層壩基處理工藝中振沖碎石樁的應用探討

王 勇

(安徽省六安市舒城縣水利局，安徽 六安 231300)

振沖碎石樁施工工藝具有良好的加固效果，尤其是在水庫基層處理的過程當中，具有非常明顯的加固效果，在現(xiàn)代水利工程當中應用廣泛。除此之外，該種施工技術還可以應用在道路修建，橋梁修建等多個工程領域，起到良好的加固效果。

1 工程概況

四川大涼山某水壩施工工程位于我國四川省西南部，主要的施工目的是灌溉，服務當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，本質上來說屬于水利惠民工程。除此之外，該工程也是當?shù)厝擞米餍钏喔鹊囊行凸こ?。設計圖紙中顯示該工程容量共計1 950萬 m3，主體工程包含大壩和放水洞。本次進行基礎施工的水庫為三期工程，包含建筑四座，次要建筑五座，防洪標準為50 a一遇，消能防沖標準為30 a。從整體的大壩施工上來看，土質為軟土沙，大壩下游設置了多個十棱體用作排水設計。除此之外，大壩上游和下游還分別采用了砼澆筑結構，澆筑形式為六方塊作為護坡。在整體的大壩基礎施工當中，采用振沖碎石樁進行大體加固。除此之外，在大壩的基礎部分和壩肩部分還采用了帷幕灌漿防滲技術，避免在大水漫灌的作用之下水泥砼結構出現(xiàn)滲漏情況。

從前期準備獲得的數(shù)據(jù)來看，大壩整體內部有機植土層分布比較厚，超過3 m。且土體的蠕動性比較強，屬于飽水軟土，只有進行加固，通過地基優(yōu)化施工處理工藝才能提高地基的強度，滿足后續(xù)的施工要求，并且提高防洪等級，提高消能防沖等級保障，后續(xù)大壩施工之后可以滿足施工應力要求，延長施工壽命。從這個角度來看，使用有效的地基加固技術，不僅是住把土體荷載的實際要求，也是當?shù)亟?jīng)濟和農(nóng)業(yè)發(fā)展的實際要求，因此本工程采用振沖碎石樁施工來處理施工當中的難點，把握施工當中的重點，提高整體的加固水平[1]。

2 振沖碎石樁施工的具體應用

2.1 振沖碎石樁施工方法概述

2.1.1 振沖碎石樁施工原理

振沖碎石樁施工工藝是一種在飽水軟土地區(qū)、土層較厚地區(qū)進行地基加固作業(yè)的常見施工方法，該方法主要應用大規(guī)模的振沖器來提高土體的硬度，加大土體的密度，在振沖碎石樁作業(yè)的過程當中，可以對土體進行成孔施工，并應用其他密度的填料將這些軟土更換。這樣的施工方式成本較低，可以用振搗密實之后的填料替換原有的飽水軟土，從而形成更加堅固的碎石樁，這些碎石樁可以與打出的土孔嚴密結合在一起。這種施工方法處理之后形成了一個具有荷載能力的復合型地基，可以與天然地基的整體性不相上下，具有非常強的承載能力，經(jīng)處理之后的地基不僅通過打孔提升了整體的排水性，方便土體的蠕動性進一步下降，還有利于地基的穩(wěn)固提升。從國家建筑部門給出的相關數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)振沖碎石樁處理過的地基，95%以上不會再發(fā)生不均勻沉降的問題，這極大提高了建筑地基的穩(wěn)固、建筑耐用性以及使用壽命。

圖1 振沖碎石樁施工原理

2.1.2 振沖碎石樁的施工工序

振沖碎石樁的施工工序一般按照從里到外、由左至右的施工原則來進行，當然這個左右并不一定按照這個順序，而是強調由一側到另一側順序進行。這種嚴密的施工順序控制方法可以起到提高基礎強度的作用，并且在這種施工安排整體的施工效率比較高，可以應用密實的、具有一定強度的碎石樁，將打孔部分的軟土有秩序地排除出去。避免替換的過程當中發(fā)生遺漏或者其他的控制性的問題，而出現(xiàn)整體控制不良的效果，在后續(xù)放置的過程當中也可以按照原本的施工計劃來順次進行。例如，在地質強度極低的地區(qū)進行碎石樁的施工，就可以采用間隔振沖的方式來控制施工的強度以及施工的順序，這種施工方式可以有效避免在施工的過程當中土質出現(xiàn)明顯的變化和積水情況嚴重成施工的實際質量受到影響。

從整體上來看，振沖碎石樁的施工工藝主要包含：(1)測量高程放線定樁位，經(jīng)過現(xiàn)場調試振沖碎石樁之后，確定相關的工藝參數(shù)，放置好振沖碎石樁的位置達到就位。開啟作業(yè)電機之后進行造孔施工，當然這個造孔要符合設計的相關深度，并保障孔內的清潔。(2)放入填料之前要控制好材料的進場工作以及材料的檢驗工作，只有達到施工的強度標準、應力標準和密度標準，才能夠進行填料施工，在填料施工的過程當中還要邊振邊加料，直到達到施工設計的荷載要求。在密實樁這個施工流程當中，要設計好密實的電流，確保樁體的承受能力符合相關的設計要求，完成這一步施工工序之后，還要做好泥漿的排放工作，避免出現(xiàn)淤堵影響整體的施工質量。對于已經(jīng)出現(xiàn)的一位問題進行修復，并再次確認現(xiàn)場試裝的參數(shù)來對一位問題進行控制。完成上述施工作業(yè)之后，進行自我檢查，并提交給現(xiàn)場施工監(jiān)理人員進行監(jiān)理檢查。

2.1.3 振沖碎石樁施工作業(yè)的要點

(1)在施工之前要進行全面的準備，既要進行設備的檢查，也要進行場地的清理，只有清理之后沒有雜物才能夠接通電源和水源，避免現(xiàn)場存在其他的積水等現(xiàn)象，造成漏電等安全危險事故。

(2)在施工的過程當中，要將測量控制線放置在整個廠區(qū)醒目的位置，并按照控制線的相關要求來進行裝點的布置，只有滿足數(shù)量要求質量要求之后，才能夠達到測量控制線的相關施工作業(yè)標準。

(3)各個儀器就位之后，要對儀器的實際準備情況進行相應的調整，查看一切的參數(shù)是否設置良好，并且調整振沖器的位置或高度，使之與目前的施工設計相對應，查看振沖器是否存在過熱的問題，異常噪聲的問題以及振動頻率不良的問題，并對這些問題進行及時的修正。

(4)在制造孔洞的過程當中，要保障振沖碎石樁的樁位與振沖器的壓力，泵開啟良好，出水良好。只有確定相關參數(shù)之后再啟動振沖器開始正常造孔。開啟振沖器之后土體被緩慢的推入孔中，直到設計標底達到相關的參數(shù)。在這個施工作業(yè)的過程當中，振沖器始終處于懸垂的狀態(tài)，要保障兩者之間的距離，同時振沖器與導管之間的有效墊片橡膠不僅可以起到良好的減震作用，還可以提高清潔性，促進振沖器的偏斜程度在控制范圍之內，避免施工過程造成偏斜過大，影響整個施工的一貫性。

(5)在清孔過程當中要控制好次數(shù)，一般來說清理一到兩次就可以達到相關的施工設計技術標準，但是如果現(xiàn)場存在過多的水體問題，還要進行第三次清孔，并通過反復提拉作業(yè)確保清空有效。

(6)在填料施工作業(yè)過程當中要進行密度控制，也就是說通過加密作業(yè)保障連續(xù)施工，從孔底開始逐漸向上，達到不遺漏的施工效果。在實際施工控制的階段，可以通過加密電流和時間來確定施工的效果，指示燈亮起是可以將振沖器提拉起來進行下一階段的施工，但是這個密度和時間間隔要控制在50 cm和三秒鐘的范圍之內，重復循環(huán)上一步工作，自下而上、從左到右，直到加密滿足相關的技術設計標準。

圖2 振沖碎石樁施工工序示意圖

圖3 現(xiàn)場作業(yè)圖

2.2 施工難點與振沖碎石樁施工質量控制

2.2.1 沖擊參數(shù)設置

在本次施工設計改造之前，已經(jīng)有其他兩家單位利用過振沖碎石樁施工作業(yè)方法來對土體的蠕動性進行過控制，但是由于參數(shù)的升級問題和施工的周期問題，這兩家設計單位并沒有達到相關的要求，因此經(jīng)過第三輪實驗設計之后進行參數(shù)改造，提高了施工作業(yè)的相關標準。

經(jīng)調整之后，造孔水壓控制在0.6～0.7 MPa，氣壓控制在0.4～0.53 MPa。加密段長度控制在0.3～0.5 m，這樣的相關參數(shù)配合方法可以滿足造孔水壓，清空水壓、加密水壓的相關技術標準，同時將加密電流設定為200 a，振搗時間控制在10 s，可以起到聯(lián)合施工作業(yè)的相關要求，布樁形式采用等邊三角形布置方法見距控制在1.9 m，樁長為17.2 m，這樣的施工配合方式可以滿足當?shù)氐耐馏w蠕動性要求，增強整個土體的強度。

2.2.2 造孔難度大于解決措施

在施工的早期，施工團隊發(fā)現(xiàn)振沖施工時上部約有三米厚的土，提振沖比較困難，且由于之前的施工留有一些碎石樁頭等等，對整個的施工作業(yè)造成非常嚴重的負面影響，前期的施工速度比較慢。雖然進入有機土層之后整體的施工作業(yè)速度有所提高，但是對于整體施工質量的提升作用并不是非常明顯，隨著灌入深度的不斷增大，土體的粘度和蠕動性也在不斷增大，且為了避免對當?shù)氐纳鷳B(tài)結構造成負面的影響，振沖器的相關參數(shù)并不能調得過高。在施工的過程當中還要適應當?shù)氐耐馏w條件和地質條件。

為了提高施工作業(yè)的速度與實際的質量水平，施工團隊將造孔電流值調為115 a。水壓相對穩(wěn)定值在0.7～0.8 MPa，通過這樣參數(shù)調整的方式，進一步解決了土體黏性過大的問題，隨著灌入深度的不斷增大，與地質結構的作業(yè)適應性不斷增強，因而振沖器灌入該土體的速度明顯提升，這保障了施工的進度和施工的質量，整個造孔的時間控制在60 min以內，達到了施工的技術質量要求。整體上來看清孔作業(yè)耗時13 min，加密作業(yè)耗時25 min施工質量良好，投料總方量為18.2 m3，滿足了施工設計的整體要求。后期反饋的相關數(shù)據(jù)也可以看出，該種施工方法取得了良好的施工效果，整體評分可以達到28.9分，滿足了設計施工單位的相關要求。

3 結語

綜上所述，在有機土制的厚土層進行施工作業(yè)，對振沖碎石樁施工工藝挑戰(zhàn)較大，由于土體承載力比較弱，且施工地區(qū)的生態(tài)敏感性比較強，因而只有采用高質量的施工參數(shù)控制方法，做好水電料等要素的相關控制，才能夠達到良好的控制效果，保障施工質量。從本文分析可知，研究振沖碎石樁施工作業(yè)的應用，有利于我們從技術發(fā)展的角度看待目前整體施工工藝存在的不足，因而我們要加強參數(shù)控制，為順利施工打下良好的基礎不斷提高施工速度，降低施工成本，推廣這種先進技術在水利工程當中的應用。