振沖碎石樁施工及常見問題的處理方法

武孟元

（河北省水利工程局，石家莊050021）

1 工程簡介

南水北調中線元氏Ⅰ標段位于河北省元氏縣境內，其中潴龍河倒虹吸進、出口漸變段原地基承載力不能滿足上部建筑物的要求，因此要對地基進行處理。地基加固采用振沖碎石樁施工方法。樁位采用正方形布置，樁徑0.8m。其中進口段樁距1.8m；出口段樁距2.2m。碎石樁均伸入下部泥礫層0.5m，最大樁深為11.5m。

設計要求復合地基承載力大于280kPa，出口段壓縮模量大于22MPa，進口段壓縮模量大于18MPa，碎石樁樁體密實度要求達到錘擊數大于等于20擊。

2 地質條件

建筑物區地層主要為壤土和礫砂。根據地層特征劃分為8個工程地質單元：①礫砂，層厚1.5～2m；②礫石，層厚2.5～4.5m；③砂壤土，層厚1～2m；④礫砂，最大層厚大于8.5m；⑤黃土狀壤土，層厚3～5m；⑥壤土，局部為砂壤土、黏土、細砂、中砂透鏡體，層厚1～8m；⑦中砂，局部夾壤土、砂壤土、含黏土中砂、砂礫、卵石等薄層透鏡體，層厚3.5～10m；⑧泥礫，埋藏于地下深部，最大揭露層厚度大于9m。

3 施工準備

3.1 振沖試驗

工程正式施工前按照有關規程、規范及設計文件要求進行了振沖試驗。目的是為了調試施工機具，掌握施工工藝；驗證并熟悉設計確定的加密技術參數處理效果；通過試驗成果，確定施工工藝和加密技術參數。

3.2 碎石備料場

在進、出口扭坡附近各設1個碎石備料場，儲量各為150m3。施工所需碎石料按設計技術指標進行控制，含泥量小于5%，最大粒徑不大于15cm，不均勻系數5～8，曲率系數1～3。利用裝載機運料至制樁部位直接喂料。

3.3 排污系統

在施工場地外設置泥漿池，規格為4m×4m×0.8m（長×寬×深），泥漿池內鋪設塑料薄膜。施工場地內挖設排污溝形成排污網，將排出的泥漿通過排污溝流入泥漿池，再用泥漿泵將棄漿通過6.7cm管抽入基坑外的沉淀池，棄漿摻拌干土后運至棄渣料場堆放。

3.4 測量放線布設樁位

采用經緯儀進行現場測量，按碎石樁位平面圖測設樁位軸線、定位點，每個樁點用木樁固定并標以醒目標記，編制樁號，填寫布樁記錄。振沖施工的孔位偏差和孔深應達到要求：①振沖器開孔允許偏差不大于0.1m；②造孔深度不淺于設計處理深度以上0.3m；③樁位允許偏差不大于0.02m。

4 振沖碎石樁施工

4.1 施工設備

振沖碎石樁施工的機械設備主要包括：75kW振沖器；25t汽車吊（起吊振沖器）；ZL50（3m3）裝載機（轉、喂碎石料）；22kW高壓水泵（提供造孔、制樁的壓力水）；22kW泥漿泵和7.5kW泥漿泵 （從泥漿儲存池排污至基坑外的沉淀池）。

4.2 工藝流程

振沖碎石樁施工工藝流程如圖1。

圖1 振沖碎石樁施工工藝流程

4.3 施工技術參數

根據施工設備情況，按照DL/T5214—2005《水利水電工程振沖法處理地基技術規范》 要求及現場振沖試驗取得的振沖施工技術參數（造孔電流、造孔水壓、加密電流、加密水壓、留振時間和加密段長度等）如表1。

表1 振沖碎石樁施工技術參數

4.4 施工方法

4.4.1 造孔

將振沖器對準樁位，懸垂緩慢地下降至離地面30cm以內，先開啟壓力水泵，待振沖器出水的水壓、水量達到施工技術參數時，再啟動振沖器。待振沖器運轉正常，開始造孔。

4.4.2 清孔

如造孔時返出的泥漿較稠，孔中有狹窄或縮孔段應進行淸孔。將振沖器提出孔口或在需要擴孔地段上下提拉振沖器，使孔口返出泥漿變稀，振沖孔順直通暢以利于填料沉落。

4.4.3 填料、振密、制樁

清孔結束后，將電氣控制柜改為加密電流、加密水壓參數，采取連續填料方式，分段加密進行制樁，要保證填料速度和數量能保持孔中不缺填料。將振沖器提離孔底40～50cm，用裝載機向孔內填碎石，待石料進入孔底，再緩慢地下入振沖器，加密孔底樁體。加密結束時，應先停止振沖器運行、后停止沖水。

5 常見問題及處理方法

常見問題及處理方法如表2。

表2 常見問題及處理方法

6 質量檢測

6.1 平板載荷試驗檢測碎石樁復合地基承載力

試驗采用慢速維持荷載法，即逐級加荷，每級荷載達到相對穩定后加下一級荷載，直到試驗結束。

6.1.1 分級

加荷等級分為8級，每級荷載70kPa，總加載量560kPa。

6.1.2 沉降觀測

由安裝在荷載板兩側的50mm大行程百分表量測沉降值。

6.1.3 沉降相對穩定標準

每加一級荷載（p），按間隔10，10，10，15，15min，讀記壓板沉降量（s），以后每隔0.5h測讀1次沉降量。當連續2h內，每小時的沉降量小于0.1mm，則認為已趨于穩定，即可加下一級荷載。

6.2 重型動力觸探試驗評價樁體密實度

采用重型動力觸探N63.5，探桿從樁體連續貫入，記錄每貫入10cm的錘擊數，根據擊數分析判斷地基均勻性及密實度。

振沖碎石樁施工完成后，對其施工質量進行了檢測。其檢測結果：復合地基承載力特征值大于280kPa；重型動力觸探的錘擊數大于等于20擊，碎石樁樁體密實；進、出口漸變段振沖碎石樁復合地基變形模量均滿足設計要求。

7 結語

（1）振沖碎石樁加固地基施工機具簡單、操作方便、加固質量易控制，加固時不需要鋼材水泥，僅用當地產的碎（卵）石，工程造價低。

（2）振沖法處理技術在水利水電工程的應用具有廣闊的前景，既可以處理土石堤壩及其松軟地基，又可以用于新建水利水電工程及病險堤壩加固，提高堤壩及構筑物的強度和抗滑、抗震穩定性。

［1］全國水利水電施工技術信息網.水利水電工程施工手冊（第1卷 地基與基礎工程）［K］.北京：中國電力出版社，2004.

［2］DL/T5214—2005，水電水利工程振沖法地基處理技術規范［S］.

［3］JGJ79—2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［4］黃梅.地基基礎工程施工現場細節詳解［M］.北京：化學工業出版社，2013.

［5］葉書麟.地基處理工程實例應用手冊［K］.北京：中國建筑工業出版社，1998.