振沖碎石樁在穿堤河涵洞地基處理中的應(yīng)用

方睦禮

【摘 要】本文結(jié)合某工程案例，簡(jiǎn)要分析了振沖碎石樁在穿堤河涵洞地基處理中的應(yīng)用，從振沖碎石樁的材料、設(shè)備布置，施工流程，施工工藝的質(zhì)量控制等方面來(lái)控制該地基的質(zhì)量。通過(guò)多次試驗(yàn)，結(jié)果表明該方法能夠滿足地基工程的施工要求，能夠達(dá)到預(yù)期的施工效果。

【關(guān)鍵詞】振沖碎石樁；液化土復(fù)合；地基承載力

所謂振沖碎石樁法主要指的是施工人員通過(guò)振動(dòng)、沖擊或者水沖等方式來(lái)對(duì)軟土地基進(jìn)行造孔處理，完后再將隨時(shí)等建筑材料壓入孔洞中，從而形成一個(gè)大直徑的碎石樁體，這種樁體具有較高的穩(wěn)定性與強(qiáng)度，正因?yàn)檫@種方法施工簡(jiǎn)便，滿足質(zhì)量要求，所以受到業(yè)界人員的廣泛關(guān)注與青睞。20世紀(jì)30年代末，德國(guó)凱勒公司發(fā)明了現(xiàn)代化振沖器，我們將這種機(jī)具用在擠密砂石的地基中，獲得了顯著的成績(jī)，這種方法叫做振沖法；60年代初，研究者將這種方法用于粘性土壤地基中進(jìn)行加固處理，正因?yàn)槠渲兄饕牟牧鲜撬槭晕覀円簿推涑蔀樗槭瘶?。本文就振沖碎石樁在穿堤河涵洞地基處理中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供相關(guān)技術(shù)人員參考。

0.工程概況

某水利工程的總長(zhǎng)度為148km，其主要功能是保護(hù)下游居民以及灌溉農(nóng)田，是當(dāng)?shù)氐纳€工程。在該工程中，其上游設(shè)計(jì)的水流量為70m3/s，我們需要將其水流量加大到80m3/s，此時(shí)要求水庫(kù)渠底的寬度為25m，水深為2.28m。通過(guò)分析，該工程的渠道以及主要建筑物均屬于三級(jí)工程，而次要建筑物助于4級(jí)工程。

在該工程的總干渠道中，16+470處于某河相交，此時(shí)的河道底部與表面的高度為1188.7m，比該工程總干渠道的水位設(shè)計(jì)要求要高1.3m。也就是說(shuō)，在本工程的16+470處設(shè)計(jì)的最大水流量為70m3/s，其水位的設(shè)計(jì)位置為1187.4m，小于河底的高度，我們?cè)谔幗⒘艘粋€(gè)4孔的涵洞，全長(zhǎng)達(dá)到190m，并且其每個(gè)孔的斷面應(yīng)該控制在4*2.5m。

1.工程地質(zhì)條件

我們對(duì)該工程的地質(zhì)條件進(jìn)行全面的分析，發(fā)現(xiàn)該工程的土壤屬于松散沉積物，并且河道兩岸的地勢(shì)平坦，河谷寬淺，施工人員對(duì)該地勢(shì)進(jìn)行鉆孔，發(fā)現(xiàn)其建筑物下的地下水位深度為5.0m。我們?cè)趯?duì)該基礎(chǔ)地基中的巖層進(jìn)行分析，大致分為兩層（A、B）：A層屬于低液限粉土，這種土壤在地基中厚度為5.0m，壓縮系數(shù)a1-2=0.39MPa-1，壓縮模量E1=6.88MPa，地基承載力特征值建議采用fck=80kPa；第二層為含細(xì)粒土砂，未鉆穿，內(nèi)摩擦角為29.0°，地基承載力特征值建議采用fck=90kPa，該場(chǎng)地飽和無(wú)粘性土和少粘性土為液化土，液化深度為自然地面以下3～10.0m。為了提高土壤的承載力，消除土壤中的液化，設(shè)計(jì)方與施工方?jīng)Q定采用振沖碎石樁進(jìn)行地基工程的處理。

2.振沖碎石樁布置

2.1采用振沖碎石樁的目的

在水利工程中，采用振沖碎石樁法進(jìn)行施工具有施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)成本低、施工效果好、能消除土壤的液化等優(yōu)點(diǎn)，在軟土地基中，這種方法是最為常見的施工方法之一。在本工程中采用振沖碎石樁法能夠保證地基工程的穩(wěn)固，提高土壤的承載力、穩(wěn)定性與強(qiáng)度、在一定程度上消除了地基的液化，從而使普通地基轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合地基，滿足了工程的施工要求。

2.2振沖碎石樁的布置

a.碎石樁規(guī)格和材質(zhì)。采用55kW的振沖器，振沖碎石樁樁徑800mm，間距1.5m，正三角形布置，有效樁長(zhǎng)7.5m。材料為粒徑30～l00mm的碎石，不得使用風(fēng)化易碎的石料。

b.承載力要求。為消除地基土液化.并提高復(fù)合地基承載力。fck值要求大于等于130kPa。

c.樁數(shù)分布?？倶稊?shù)1700根，基礎(chǔ)外緣外擴(kuò)3排樁。

3.施工工藝

振沖碎石樁必須嚴(yán)格按照施工操作規(guī)程及施工的先后程序進(jìn)行施工，才能達(dá)到成樁的目的。其施工程序?yàn)椋菏┕で暗臏?zhǔn)備工作一測(cè)量放線定樁位一振沖器就位一對(duì)樁位一成孔一填料震沖一成樁一檢驗(yàn)。

3.1施工前的準(zhǔn)備工作

施工前的準(zhǔn)備是整個(gè)工程的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。首先，設(shè)計(jì)師必須要對(duì)于施工人員進(jìn)行一次詳細(xì)的交底工作，再由施工人員熟悉掌握施工圖紙，了解圖紙的設(shè)計(jì)意圖與內(nèi)容；其次，施工人員應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙以及實(shí)現(xiàn)計(jì)算出的工期而做足準(zhǔn)備，例如保證機(jī)械設(shè)備、材料的進(jìn)場(chǎng)，安排適量的施工人員、施工現(xiàn)場(chǎng)的水電等基礎(chǔ)設(shè)施必須齊全；再次，施工人員必須要在施工現(xiàn)場(chǎng)搭建臨時(shí)設(shè)施，同時(shí)需要根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行分析，飯后擬定好施工方案，繪制出合理的施工圖；最后應(yīng)該對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的清理，以便施工人員的施工以及機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2振沖成孔

一切準(zhǔn)備完成后，開動(dòng)振沖器同時(shí)啟動(dòng)吊車，使振沖器下降，振沖器開孔后，在孔口附近應(yīng)擴(kuò)孔。振沖器下降成孔過(guò)程應(yīng)有必要的停留振擠同壁的步驟，同時(shí)在施工中一定要控制好下降速度，一般控制在1-2m/min左右。成孔水壓要保持在60N/cm2以上，工作時(shí)可根據(jù)要求減小水量，但不得停水，以防泥砂倒灌入水管，然而在接近孔底標(biāo)高時(shí)水壓適當(dāng)減小。每貫入lm，振沖器要提起懸留振沖5-8s，待泥漿溢出時(shí)再繼續(xù)貫入。泥漿溢出孔口流入泥漿池內(nèi)，用專用運(yùn)輸車及時(shí)運(yùn)走，當(dāng)振沖至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高以上30era時(shí)，將振沖器提到孔口，提升速度2-3m/min，再往下沉至孔底，重復(fù)l～2次，既起至清孔的作用又達(dá)到擴(kuò)孔的目的。

3.3填料振沖成樁

對(duì)孔洞進(jìn)行徹底清理之后，安排相應(yīng)人員將碎石直接導(dǎo)入孔洞內(nèi)，然后利用振沖器對(duì)該孔洞進(jìn)行全面陳沖擠壓，同時(shí)，應(yīng)該安排其他施工人員在旁邊填料，通過(guò)反復(fù)的填料與振沖，保證孔洞形成一個(gè)較為密實(shí)的碎石樁體，其承載力以及強(qiáng)度都達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。

在填料振沖過(guò)程中，施工人員應(yīng)該將振沖器的振沖的電流控制在50～60A，而且保證其水壓在70N/cm2左右，振沖器留振的時(shí)間不得小于30s。在振沖器正常運(yùn)行過(guò)程中，我們應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行電流的設(shè)定，也就是說(shuō)，如果振沖器的電機(jī)電流達(dá)到或者超過(guò)50～60A之后，那么該機(jī)具就會(huì)發(fā)出警報(bào)，此時(shí)施工人員就可將振沖器慢慢垂直提起，這樣才能夠有效的保證碎石樁體的質(zhì)量。

4.質(zhì)量控制

抓好兩個(gè)控制，一個(gè)管理：施工質(zhì)量的控制，施工進(jìn)度的控制，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理。

振沖碎石樁的質(zhì)量最主要應(yīng)以樁體充分密實(shí)為原則，它與成孔的進(jìn)度、填料量、留振時(shí)間密切相關(guān)，只有在一定填料量的情況下，才能達(dá)到一定的密實(shí)電流。也需要一定的留振時(shí)間，才能把填料振沖成樁。

要嚴(yán)格把好材料質(zhì)量關(guān)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選擇碎石粒徑，一般選2-4cm的碎石，并且要級(jí)配適中，最大不得超過(guò)5cm，因?yàn)榱酱蟛灰渍駥?shí)，同時(shí)對(duì)機(jī)具不利。碎石含泥量不得超過(guò)10%。另外，對(duì)每根樁的填料量也要進(jìn)行認(rèn)真的核實(shí)和控制。

5.結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79—2002）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)（S1、S2、S3）的復(fù)合地基承載力特征值平均為140kPa，極差為0，可將平均值140kPa作為復(fù)合地基承載力特征值。另外3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)（S4、S5、S6）的復(fù)合地基承載力特征值平均為130kPa，極差為0，可將平均值130kPa作為復(fù)合地基承載力特征值。均滿足設(shè)計(jì)要求。

【參考文獻(xiàn)】

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