振沖碎石樁工藝處理吹填土地基的效果分析

趙光偉

（中冶集團武漢勘察研究院有限公司 湖北武漢 430080）

引言

近年來火力發電廠建設中，由于圓形儲料場場地利用率高、儲量大、更加的環保等優勢，應用的越來越多。由于圓形儲料場對地基承載力要求較高，一般天然地基無法滿足要求，需進行地基處理。本文結合某電廠圓形儲料場地基處理工程，分析了利用振沖碎石樁工藝處理吹填土地基及消除地基土液化的效果。

1 工程概況

1.1 工程簡述

擬建場原為北東走向的帶狀沙島，原始地貌屬濱海灘涂，后經吹填造地，目前該場地較平坦、開闊。擬建圓形儲料場直徑內徑90m，采用振沖碎石樁工藝進行地基處理。

1.2 地質條件

擬建場地主要由第四系全新統海相沉積和第四系上更新統海陸交互沉積的吹填土、黏性土和砂土層組成，場地經過強夯預處理，表層土承載力約200kPa。本次振沖碎石樁工藝處理深度范圍內地層分別敘述如下：

第四系全新統海相沉積（Q4m）層

①吹填土：淺灰～灰色，很濕～飽和，呈松散～稍密狀態。主要成分為粉、細砂，其厚度為3.20～6.00m，層底埋深為3.20～6.00m，底板標高-1.14～1.51m。

②粉土：灰～深灰色，濕，呈稍密狀態。土質不均勻，砂質感較強，含較多有機質及貝殼碎片，其壓縮系數a1-2=0.511MPa-1，屬高壓縮性土，其厚度為 0.90～4.80m，層底埋深為 4.90～10.80m，底板標高-5.94～-0.22m，主要在場地北側及東南角處分布。

③粉細砂：灰黑色，飽和，呈稍密～中密狀態。砂質不純凈，分選性一般，級配一般，其壓縮系數a1-2=0.197MPa-1，屬中壓縮性土，其厚度為0.90～15.50m，層底埋深為 6.40～20.00m，層底標高為-15.23～-0.65m。

④層：本層巖性以粉質黏土為主，巖性相變較頻繁，土質不均，分布一定厚度的粉土，局部含粉土和砂土夾層。該層分布較為廣泛，按巖性及物理力學性質可將該層分為4個亞層：

④1粉土：灰～深灰色，呈中密狀態。土質不均勻，含有機質及貝殼碎片，具腥臭味，局部含粉質黏土或粉細砂夾層或透鏡體（局部呈互層狀），其壓縮系數a1-2=0.329MPa-1，屬中壓縮性土，其厚度為1.10～9.20m，層底埋深為 10.70～21.70m，層底標高為-16.93～-5.42m。

④2粉質黏土：灰～深灰色，呈軟塑狀態。土質不均勻，含有機質及貝殼碎片，具腥臭味，局部含粉土或粉細砂夾層或透鏡體（局部呈互層狀），其壓縮系數a1-2=0.427MPa-1，屬中等偏高壓縮性土，其厚度為1.00～20.00m，層底埋深為 15.00～29.00m，層底標高為-24.50～-10.22m。

④3粉質黏土：淺灰色，以可塑為主，局部呈軟塑狀態。土質不均勻，含少量有機質及貝殼碎片，局部分布有互層狀態的粉土和粉砂薄層，其壓縮系數a1-2=0.377MPa-1，屬中壓縮性土，其厚度為1.50～13.50m，層底埋深為 25.00～35.00m，層底標高為-29.81～-21.17m。

④4粉砂：淺灰～灰色，飽和，呈稍密狀態。砂質不純凈，分選性一般，級配良，其壓縮系數a1-2=0.170MPa-1，屬中壓縮性土，本層分布不均勻，部分地段缺失，其最大厚度為5.50m。

經統計分析，上述第四系全新統海相沉積層（包括①、②、③、④1、④2、④3和④4層）的沉積厚度一般為28.40～35.00m，層底埋深為28.40～35.00m，層底標高為-29.81～-23.54m。

1.3 場地處理前液化評價

根據勘察報告，場地范圍內存在的①層吹填土、②層粉土（分布極少）和③層粉細砂均為可液化土，場地地基的液化等級暫按嚴重液化考慮。

2 施工概況

本項目振沖碎石樁施工選用75kW振沖器，采用等邊三角形布樁，樁間距2.4m，樁徑1100mm，樁長18.0～19.0m。

2.1 樁位測量定位

根據設計圖紙進行樁位測量，每個樁位均以竹簽作標志，竹竿長度不小于1m，入土深度不小于0.5m，上部系上布條并標記樁號。

2.2 造孔

施工前采用鋼尺測量，在導向管上每0.5m用8mm盤條焊接刻度，核對無誤后作為孔深控制的依據，保證孔深偏差在±200mm。造孔時先開啟壓力水泵，振沖器末端噴水后，振沖器對準樁位，對準偏差應小于50mm。再啟動振沖器，待振沖器運行正常后開始造孔。振沖器以1～2m/min的速度下沉，造孔過程中振沖器應處于懸垂狀態，造孔電流60～70A，造孔水壓0.4～0.5MPa，最大造孔速度控制在2m/min。振沖器在下沉過程中，隨時觀察振沖器電流變化。當下沉過程中電流超過電機額定電流值時，必須減速或停止下沉，或者向上提起振沖器，待電流下降后再繼續下沉。

2.3 清孔

成孔后孔內泥漿比重較高，甚至有泥塊，填料在孔內下降速度變慢，甚至造成堵塞，不利于制樁。因此成孔后要留置一定時間（一般1～2min）清孔。清孔時振沖器應“快放滿提”，使孔口返出泥漿變稀，振沖孔順直通暢以利于填料沉落。

2.4 成樁

在成樁過程中，將振沖器留在孔內，連續向孔內填料，填料自動沉落至孔底并被擠密，直至設計要求標高，加密時均應從孔底開始，逐段向上，中間不得漏振。連續填料要求填料速度和數量能保持孔中不缺填料。若缺乏填料或填料不足，振沖器在孔中振動和壓力水沖刷，孔徑不斷擴大，難以加密成樁。遇到石料在振沖器上蓬積，振沖器工作電流長時間達不到密實電流時，采用強迫填料法，即利用振沖器的自重和振動力將孔上部填料送到孔的下部。填料振沖加密控制采用加密電流、留振時間、加密段長度綜合指標法。振密水壓0.2～0.4MPa，密實電流85～95A，留振時間15S，每次加密段高0.3m。振動加密至設計高度時樁體形成，再虛填1.5m左右高度碎石，并用振沖器下壓，保證樁頭強度。

3 施工檢測結果

本次儲料場區域振沖碎石樁共布樁1149根，通過碎石樁樁身重型動力觸探、單樁復合地基靜載試驗，樁間土標準貫入試驗等方法的綜合檢測，依據檢測結果，對儲料場地基的處理效果進行評價，結論如下：

（1）碎石樁樁身動探共檢測46根碎石樁樁，通過對重型動力觸探試驗修正錘擊數數據分析，擊數少于20擊/10cm的樁段未連續出現三次，單樁平均擊數均不少于30擊/10cm，滿足設計要求；每10cm修正錘擊數最小值為14擊，最大值為45擊，判定樁體密實度為中密～密實，碎石樁施工質量較好。

（2）樁間土標準貫入試驗共檢測23個點，通過對樁間土標準貫入試驗數據分析，可液化土層（①層吹填土、②層粉土和③層粉細砂層）實測貫入擊數均大于液化臨界擊數，判定該部位樁間土可液化土層液化現象已消除。

（3）單樁復合地基載荷試驗共檢測12個點，試驗結果表明，12個試驗點的p～s曲線形態都呈緩變形態（詳見圖1），當加載至最大加載量830kPa時未出現承載力極限狀態，承載力特征值不小于415kPa，滿足設計要求。

圖1 p～s曲線

4 結論

本文通過分析某電廠圓形儲料場振沖碎石樁地基處理前后的地基土試驗結果對比，分析得出了振沖碎石樁工藝用于吹填土地基處理時，其復合地基承載力可達到400kPa及以上，可有效消除處理深度范圍內的可液化土的液化現象。

施工過程中對于造孔、清孔、成樁各工藝，要采取相應的質量控制措施，嚴格控制影響樁身密實的振密水壓、密實電流、留振時間、加密段長度等關鍵施工參數，過程中做好樁身自檢工作，保證樁體密實度達到中密～密實狀態，以期達到振沖碎石樁的地基處理效果。

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