地基加固振動水沖法施工質量問題探討

謝建強

現在地基加固施工經常會使用振動水沖法。振動水沖法簡稱振沖法,就是利用振動器水沖成孔,在孔內填以砂石骨料,借振沖器的水平及垂直振動振密填料,形成碎石樁體與原地基構成的復合地基,以提高地基的承載力。但在施工過程中容易產生振沖器下沉速度過慢、石料填不下去、振沖電流過大、縮頸、斷樁、加密效果差等質量問題。如何采取合理的處理措施是需要探討的。

1 振沖器下沉速度太慢

1.1 產生原因

產生振沖器下沉速度太慢的主要原因是:被處理的地基土質較硬,下沉阻力大;或者所選用的振沖器功率較小;或者水壓力達不到施工要求。

1.2 處理方法

防止振沖器下沉速度太慢的方法主要有以下兩種:1)加大壓力水的壓力,使水壓力能沖動被處理的地基;2)根據被處理地基的堅硬程度,選擇適宜的大功率振沖器,這是防止振沖器下沉速度太慢的根本措施。

2 振沖電流過大

2.1 產生原因

產生振沖電流過大的主要原因是:在向孔內填料過程中,出現間斷填料;或振沖器在上部造成卡殼。

2.2 處理方法

防止振沖電流過大的方法主要有以下三種:1)加大水的壓力和轉速,慢慢沖開堵塞處;2)每次填料要少;3)采用連續填料的施工工藝。

3 填料困難

3.1 產生原因

產生填料困難的原因很多,主要有以下幾種:1)孔口直徑太小。有的直徑只有10 cm～20 cm,不僅造成填料比較困難,而且降低了樁的強度,影響復合地基承載力。2)一次向孔內加料數量太多,造成孔道堵塞。由于石料規格控制不嚴,個別石料直徑較大,投入孔內后,使振沖器旋轉受阻,甚至振沖器被卡。3)地基存在流塑狀態的黏性土,造成縮孔堵塞孔道。

3.2 處理方法

1)清孔并將孔口附近土體挖除。2)適當的加大水壓力,提升振沖器,打通孔道;在填料過程中,每次填料不宜過多。3)如果地基存在流塑狀態的黏性土,應當先拋填黏土,進行護壁,待孔壁穩定后再進行填料。

4 樁體縮頸或斷樁

4.1 產生原因

碎石樁由于樁孔回縮,使樁孔直徑偏小,導致填料困難,甚至產生斷樁現象。1)在軟黏土地基中成孔,樁孔孔壁容易回縮或坍塌,出現“大肚子”質量問題,此時填料劇烈增加,致使樁體直徑很難達到設計要求。2)振沖器在穿過硬土層時,操作仍與其他土層相同,忽視必要的擴孔工序,必然會出現樁體縮頸或斷樁。

4.2 防止方法

1)黏性土地基振沖施工中,未能適當控制水壓、電流,填料量不夠或樁體密實度欠佳,在軟黏土地基施工時,應經常上下提升振沖器進行清孔,如土質特別軟,可在振沖器下沉到第一層軟弱層時,就在孔中填料,進行初步擠振,將這些填料擠到該軟弱層的周圍,起到保護孔壁的作用,然后再繼續按常規向下進行振沖,直至設計深度。2)如遇到較硬土層時,應將振沖器在硬土層區上下提升,并適當加大水壓力進行擴孔處理。

5 加固效果不良

5.1 產生原因

振沖樁加固效果是評價施工質量優劣的主要指標。產生加固效果不良的主要原因有以下三個方面:1)振沖加密砂土時水量不足,未能使砂土達到飽和。2)在振沖時留振時間不夠,未能使砂土充分液化。為了單純追求制樁速度,振沖器留振時間較短,影響樁的加固效果。3)在黏性土地基振沖施工時,未能適當控制水壓、電流,填料量不足或樁體密實度欠佳。

5.2 防治方法

1)在砂土地基施工時,應嚴格控制水量,當振沖器水管供水仍未能使地基達到飽和時,可在孔口另外加水管灌水,也可在加固區預先浸水后再施工。2)振沖擠密砂土時,振沖器應以1 m/min～2 m/min的速度提升至孔口,再以同樣的速度下沉至原來的深度。在孔底應稍降低水壓并適當降低孔內的泥漿密度,以利填料時石料能較快的下落至孔內。3)填料時,可以分幾次或連續填料,視土質情況而定,填料量不應少于一根樁的體積用量,以確保達到設計要求。4)在黏土地基中,其密實電流時一般應超過振沖器空轉電流15 A～20 A,每次振實時,均應留振片刻,觀察電流穩定情況。

6 振沖碎石樁施工質量控制與檢驗

6.1 質量控制

1)對水的控制就是控制水壓和水量。水壓要視土質及其強度而定,強度較低的軟土,水壓要小些;強度較高的土,水壓應大些。水量要充足,使孔內充滿水,這樣可以防止塌孔,使樁工作順利進行。但是,水量也不宜過多,過多時宜把填料帶出流走,要降低水壓,以免破壞樁底以下的土。

2)對電的控制主要是控制密實電流,其規定值應根據現場試驗定出。振沖擠密時,一般為電機的空振電流加上25 A～30 A;振沖置換時,一般為電機的空振電流加上35 A～45 A。

3)對料的控制就是要注意加填料不宜過猛,應當采取“少吃多餐”的方法,且每批不宜加得過多。值得注意的是在制作最深處樁體時,為達到規定密實電流所需的填料遠比制作其他部分樁體多。有時這部分樁體的填料量可占樁總填料量的1/4～1/3,這由如下原因造成:

開初階段加的填料有相當一部分從孔口向孔底下落過程中被粘在各深度的孔壁上,只有少量能落到孔底。如果控制不當,壓力水有可能造成超深,從而使孔底填料數量劇增。孔底附近遇到了事先不在的局部軟弱土層,這也能使填料數量超過正常用量。

6.2 質量檢驗

1)振沖施工結束后,除砂土地基外,應當間隔一定時間方可進行質量檢驗。對黏性土地基,間隔時間可取3周～4周;對粉土地基,可取2周～3周。2)振沖樁的施工質量檢驗可用單樁荷載試驗。試驗用圓形壓板的直徑與樁的直徑應相等。3)對大型的、重要的或場地復雜的振沖置換工程應進行復合地基的處理效果檢驗。檢驗方法宜用單樁復合地基荷載試驗或多樁復合地基荷載試驗。4)對不加填料的振沖密實法處理的砂土地基,處理效果檢驗宜用標準貫入、動力觸探或其他合適的試驗方法。

7 結語

為了提高工程施工質量及保證工程工期,總結出以上振動水沖法施工時出現的質量原因及防止方法,也可作為同行人士在遇到同類型情況時的一個參考。

[1] GBJ 202-83,地基與基礎工程施工及驗收規范[S].

[2] 馬小鋒.淺談軟土地基處理方法[J].山西建筑,2008,34(1):121-122.