振沖砂石樁在橡膠壩基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

唐瑩潔，楊會(huì)寧，單振宇

(1.錦州市水利科學(xué)研究所，遼寧錦州121013;2.錦州市水土保持站，遼寧錦州121013)

1 工程概況

1.1 工程基本概況

錦州市第三座橡膠壩工程位于小凌河城區(qū)段的小凌河、女兒河匯流口下游，距2號(hào)橡膠壩2 500 m。工程于2006年3月份開(kāi)工建設(shè)，10月30日工程竣工。工程主要建筑物包括橡膠壩混凝土底板、上游混凝土鋪蓋、下游混凝土消力池、上下游防沖槽、下游石籠海漫及泵房一座，橡膠壩全長(zhǎng)364 m，壩高3.5 m，共分4跨，每跨長(zhǎng)度90 m。工程共計(jì)完成毛石方量10 510 m3，完成混凝土方量12 709 m3。

1.2 工程地質(zhì)情況

錦州市第三座橡膠壩壩址由于多年河道采砂、傾倒回填及自然淤積等多方面原因，造成地基承載力分布極不均勻。開(kāi)工前沿壩軸線每20 m為1個(gè)斷面進(jìn)行了動(dòng)力觸探勘測(cè)，鉆孔深度為7.0 m。通過(guò)試驗(yàn)成果分析:擾動(dòng)土分布較廣，地基承載力極不均勻，變化大且突然，層間分布主要有中砂層、圓礫層、卵石層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏層等，地下水位埋深0.5～1.0 m。通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)地基承載力特征值為80～350 kPa不等。

2 基礎(chǔ)處理方案比較

該工程原基礎(chǔ)方案是對(duì)淤泥及擾動(dòng)土層段進(jìn)行換填砂礫處理，對(duì)原采砂坑也要分層回填，分層碾壓，相對(duì)密度控制指標(biāo)為≥0.7。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，最大換(回)填處理深度達(dá)6 m，按照原施工方案分層回填碾壓需進(jìn)行大范圍降排水，而在主河床內(nèi)，水位降深達(dá)6 m多，降水難度較大，費(fèi)用較高，經(jīng)測(cè)算僅降水措施費(fèi)就需90多萬(wàn)元，后將振沖砂石樁法與原基礎(chǔ)換填施工法相比較具有如下優(yōu)點(diǎn):①不需降排水措施;②施工簡(jiǎn)便，質(zhì)量容易控制;③進(jìn)度快，縮短工期;④費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)合理。

因而選擇振沖砂石法處理壩基方案。

3 振沖砂石擠密樁的設(shè)計(jì)與施工

3.1 設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求振沖砂石樁采用功率為75 kW以上的振動(dòng)器，升降振沖機(jī)械可用起重機(jī)。施工期前，施工場(chǎng)地進(jìn)行平整、清除表面雜草、植物根莖等，地面高差應(yīng)＜0.5 m且平緩過(guò)渡。振沖砂石樁設(shè)計(jì)樁徑1 m，樁位采用等邊三角形布置，孔中心間距為2.5 m，樁孔深度按最新地勘成果進(jìn)入未擾動(dòng)圓礫層1 m。(處理后基礎(chǔ)承載力應(yīng)≥300 kPa，振沖后標(biāo)貫擊數(shù)應(yīng)＞15)，填料采用級(jí)配良好砂礫。其含泥量≤5%，粒徑20～150 mm，且100～150 mm粒徑重量≤15%。

3.2 施工

3.2.1 施工技術(shù)參數(shù)

工程采用ZCQ75型75KW振沖器施工，依據(jù)工程設(shè)計(jì)要求和試樁結(jié)果，確定施工技術(shù)參數(shù)為:

表1 振沖法施工主要技術(shù)參數(shù)一覽表

3.2.2 施工方法

工程采用強(qiáng)迫造孔連續(xù)填料連續(xù)加密的施工方法，首先根據(jù)坐標(biāo)控制點(diǎn)測(cè)放的軸線和樁位，由吊車吊起振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位，然后接通電氣控制系統(tǒng)啟動(dòng)設(shè)備，利用振沖器的自重和激振力，通過(guò)高壓水沖作用強(qiáng)迫造孔;當(dāng)造孔達(dá)到設(shè)計(jì)電流值和設(shè)計(jì)深度后，由裝載機(jī)開(kāi)始連續(xù)回填砂礫料，進(jìn)入連續(xù)加密操作，再留振15～20 s后，吊車操作人員接到密實(shí)信號(hào)后起撥振動(dòng)器，進(jìn)行下一段次的加密;循環(huán)上述過(guò)程，直至孔口成樁。

對(duì)造孔十分困難，局部硬度很高的土層，一方面按以往經(jīng)驗(yàn)，突破正常造孔參數(shù)，選用經(jīng)驗(yàn)造孔電流，加大造孔水壓，同時(shí)采取跳打和一長(zhǎng)樁一短樁的施工方法，確保施工質(zhì)量和進(jìn)度。

3.2.3 施工質(zhì)量控制

振沖砂石樁的質(zhì)量控制關(guān)鍵——主要是密實(shí)電流的大小和留振時(shí)間的設(shè)置與選定。由于工程采用的是加密電流控制系統(tǒng)與振沖器配套的自動(dòng)控制系統(tǒng)，因此基本排除了人為因素的影響。施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制，主要是控制樁長(zhǎng)、進(jìn)入持力層深度、加密段長(zhǎng)度。由于振沖器導(dǎo)桿上焊有刻度，振沖器進(jìn)入地下的深度和加密段長(zhǎng)度提升時(shí)都根據(jù)此刻度控制。到持力層的判定方法是根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料，電流變化、貫入速度、振沖器反應(yīng)及施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定，具體是:振沖器貫入速度減緩，造孔電流明顯增大，振沖器感覺(jué)反力增大且有跳動(dòng)。同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，成樁后7 d后開(kāi)始跟蹤進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，抽樣率為樁數(shù)的2%，檢測(cè)樁及樁間土應(yīng)有代表性并滿足設(shè)計(jì)要求，即滿足相對(duì)密度≥0.7的要求。

4 振沖擠密加固效果

本工程振沖加固施工累計(jì)成樁1 271根，總進(jìn)尺5 368 m。跟蹤振沖加固施工，曾對(duì)振沖砂石樁樁體和樁間土進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，以及對(duì)樁體密實(shí)度進(jìn)行了動(dòng)力觸探測(cè)試，抽測(cè)成果如下表2。

表2 振沖砂石樁樁體密度檢測(cè)表

通過(guò)抽檢成果可以看出成樁樁體密度滿足設(shè)計(jì)要求，均為密實(shí)樁。

靜載試驗(yàn)做了 3點(diǎn)，地基承載力分別為320 kPa，360 kPa、420 kPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。與加固前相比，地基承載力有了較大的提高。

5 結(jié)束語(yǔ)

振沖法加固地基應(yīng)用范圍較廣，應(yīng)用于橡膠壩基礎(chǔ)加固具有多方面優(yōu)點(diǎn):

1)橡膠壩工程一般來(lái)說(shuō)，地下水位較高，一般的換填處理方式，需要大范圍降水措施，費(fèi)用高，施工難度大，而采用振沖法加固施工解決了這一堆難題。

2)橡膠壩工程一般附近砂石料豐富，填料可就地取材，這樣就降低了填料成本。

3)水源豐富，振沖施工用水容易解決。

4)振沖法施工速度快，質(zhì)量容易控制，加固效果好。

通過(guò)本工程的實(shí)踐可以看出，將振沖法加固地基應(yīng)用于橡膠壩基礎(chǔ)處理是可行的，且具備多方面的優(yōu)點(diǎn)，值得在今后的橡膠壩基礎(chǔ)處理中借鑒應(yīng)用。

［1］ 王有祥，李金波.淺析高緯度地區(qū)橡膠壩工程的管理水利［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2008.14(5):417.

［2］ 中國(guó)水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會(huì).基礎(chǔ)處理技術(shù)［J］.北京:中國(guó)水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會(huì)，2008，14 (05):362－363.

［3］ 高本虎.橡膠壩技術(shù)指南［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2004.