振沖碎石樁地基加固技術在北運河榆林莊閘改建工程中的應用

付園園

（北京市北運河管理處，北京 101100）

1 工程概況

北運河榆林莊閘改建工程地質勘查報告表明，擬建場地區域存在砂土地震液化問題，承載力特征值不能滿足設計要求。設計采用振沖碎石樁進行地基處理，消除地震液化，增強地基抗震穩定性，同時增強地基承載力。

2 振沖碎石樁方案設計

該工程振沖碎石樁布置在閘室段、鋪蓋段、下游消力池段以及兩岸擋墻段。碎石樁樁徑800mm；復合地基承載力A區170kPa，B區150kPa；布樁形式采用梅花形；樁間距A區1.8m，B區2.0m；東閘2818根（合計17292m），西閘2734根（合計16798m），東西閘共計5552根（合計34090m）。主要工藝流程如圖1所示。

圖1 振沖碎石樁施工工藝流程圖

3 施工方法

3.1 試驗樁施工

（1）試驗方案。A、B區試樁平面布置圖如圖2所示。

本次試驗樁做兩種樁間距試驗，其中A施工區域為閘室及擋墻基礎下振沖碎石樁，樁間距為1.8m梅花形布樁；B施工區域為鋪蓋及消力池基礎下振沖碎石樁，樁間距為2.0m梅花形布樁。A區樁基承載力為170kPa，B區樁基承載力為150kPa。試驗樁若合格作為工程永久部分，若不合格，按照設計要求，加密振沖碎石樁。

試驗樁施工地面標高為13.5m，振沖碎石樁成孔深度全部為10.0m，其中A區有效樁長為6.9m，B區有效樁長為5.9m。保護樁長均為1m。樁基檢測前將空樁段土方全部挖除。

在西閘鋪蓋段及閘室段進行A區、B區試驗樁施工。A區試樁7根，B區試樁7根。成孔方式采用振沖器直接成孔。

圖2 A、B區試樁平面布置圖（單位：mm）

（2）施工方法。ZCQ-100振沖器造孔，通過自激振動并輔以壓力，達到設計深度。振沖器入土后，對周圍土體沖擊振動使其密實，然后在孔內填充碎石料，多次填料加密并振動后成樁。記錄沖孔、清孔、制樁時間和深度、記錄沖水量、水壓、填入碎石量及電流的變化等，驗證設計參數和施工控制的有關參數，選定科學合理的技術參數作為振沖碎石樁施工的控制指標。

（3）試樁檢測。分別采用復合地基承載力靜載試驗、圓錐動力觸探試驗、標準貫入試驗，對試樁進行復合地基處理效果檢測、樁體密實度檢測、樁間土處理效果檢測。

3.2 東、西閘振沖碎石樁施工

根據試樁確定的施工參數和施工工藝進行施工，操作人員嚴格控制各項施工參數，密切關注參數的變化，并做好記錄。

（1）造孔。振沖造孔采用排打法。振沖器對準樁位，開啟電源和水源，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常，并記錄空載電流。啟動吊機，將振沖器徐徐沉入土層中，控制造孔速度在1～2m/min，直至設計深度。當振沖器下沉到設計深度時，留振5～15s，上下往返1～2次，適當擴孔并降低孔內泥漿濃度，便于填料時碎石下降到孔底。同時，記錄造孔電流、造孔水壓及時間。

（2）清孔。造孔完畢后提升振沖器清孔2遍，記錄清孔過程。

（3）填料。填料方式一般有三種。①強迫填料法：利用振沖器的自重和振動力將孔上部的填料挾帶到孔下部的填料方法。②間斷填料法：將振沖器提出孔口，向孔內倒入填料，再下振沖器至填料中振沖密實，待達到設計要求后，又提出振沖器下料振密，如此反復直至制樁完畢。③連續填料法：振沖器不提出孔口，僅上提30～50cm，離開原已振密過的樁次，即向孔內連續不斷地回填石料，直至該次樁體振沖密實達到設計要求后，再上提30～50cm，連續填料振沖密實，重復上述步驟，自下而上逐段制樁直至孔口。

強迫填料法一般用于大功率振動器施工，適用于孔內下料不暢的情況。間斷填料法操作較煩瑣，適合小型工程人工推車填料。連續填料法操作方便，適合機械化作業。根據本工程的實際情況選擇連續填料法施工。

（4）加密。采取連續填料，分段振密的制樁方法。ZL-30A型裝載機連續填料，ZCQ-100型振沖器振密，當密實電流達到90A時，留振5～15s，將振沖器向上提升1.0～2.0m，待填料下降后，再緩慢下放振沖器，振密孔底樁體。如此循環上段工序，進行下一段樁體的壓密工作，直至地面以下0.50m，則完成一根樁的制樁過程。記錄加密電流、加密水壓、時間及填料量。加密電流為90A，水壓0.3MPa，時間9～27min。關機移位，在布樁圖上做好記錄，施工下一根樁。施工中，每段樁體均做到滿足密實電流、填料量和留振時間三方面的規定。一次填料加密段不超過0.50m，填料密實電流不小于90A。當未達到密實電流時，向孔內繼續加碎石并振密，直至電流值超過規定的密實電流值，以避免出現斷樁、縮徑現象。

（5）清溝排污。打樁過程中，施工現場安排人力清溝，保證排污網絡暢通，避免泥漿漫淌，并將沉淀后的泥漿運至棄土場。同時，做好場地整潔，文明施工。

（6）施工記錄。施工過程中對每段樁體的樁位編號、樁體深度、造孔電流、加密電流、造孔水壓、加密水壓、填料量等進行現場實時跟蹤記錄（每樁施工均填寫施工記錄表），作為設計、監理部門質量簽認的主要依據。

（7）施工質量控制。樁體的質量控制括包樁數、樁長、樁徑及樁位偏移控制。①樁數：根據設計圖紙放線布樁，并在樁位上做好標記。制樁作業時詳細記錄樁號、打樁數及施工情況及施工參數。對原始施工記錄做好復核統計工作，同時在圖紙上按號標記已打的樁數，發現漏樁及時補打。②樁長：振沖器貫入地下的深度可由導桿上的刻度標出，當造孔達到設計深度時，孔口指揮即予以記錄。要求控制樁長偏差不大于±200mm。③樁徑偏差控制：控制樁體直徑偏差小于50mm。④樁位偏移控制：施工中孔口指揮與吊車司機精心操作并配合，布樁時嚴格對準樁位標記，樁位對中偏差不大于50mm。

4 處理效果檢驗

4.1 東閘地基振沖碎石樁檢測結果

復合地基靜載試驗A區4點，試驗中分別對該4點進行了復合地基承載力靜載試驗，復合地基承載力特征值全部達到170kPa；B區3點，試驗中分別對該3點進行了復合地基承載力靜載試驗，復合地基承載力特征值全部達到150kPa，滿足設計要求。

重型圓錐動力觸探A區20根，平均擊數10.7～50擊；B區4根，平均擊數14.7～50擊，所試驗樁有效樁長范圍內密實度為中密及密實。

樁間土標貫A區20處，標貫實測擊數13～40擊；B區4處，標貫實測擊數14～31擊，均大于臨界液化擊數，所試驗孔消除了原有場地的液化屬性。

4.2 西閘地基振沖碎石樁檢測結果

復合地基靜載試驗A區5點，試驗中分別對該5點進行了復合地基承載力靜載試驗，復合地基承載力特征值全部達到170kPa；B區2點，試驗中分別對該2點進行了復合地基承載力靜載試驗，復合地基承載力特征值達到150kPa，滿足設計要求。

重型圓錐動力觸探A區23根，平均擊數10.3～40.3擊；B區6根，平均擊數10.3～38擊，所試驗樁有效樁長范圍內密實度為中密及密實。

樁間土標貫A區22處，標貫實測擊數9～50擊；B區7處，標貫實測擊數8～53擊，均大于臨界液化擊數，所試驗孔消除了原有場地的液化屬性。

5 結論及建議

通過對砂土地基采用振沖碎石樁處理，有效地消除了榆林莊閘原有場地的砂土液化屬性，提高了地基密實度及地基承載力。此項技術使用效果理想，確實是一種既經濟又實用的地基處理方法，對同類型工程有一定的參考價值。同時，在施工技術及施工管理方面，也有許多不足，需不斷改進和完善。