三峡水库水位调节坝二期土石坝振冲加密试桩方案

邱立明

（中国水利水电第八工程局有限公司长沙市410007）

1 工程概况

三峡水库开县水位调节坝工程位于开县新县城下游约4.5 km，工程建设的主要任务是：减少三峡库尾消落面积，降低消落区的水位变幅，改善开县新城区及其周边的生态环境。

为保证本工程土坝段坝体的密实度要求，设计采用振冲法对坝体进行加密处理，根据前期电动振冲器试验施工的情况，在该种地层中采用国内某厂生产的电动130 kW振冲器，最大振冲加密深度仅为3 m，试验结果并未达到设计预期的目的，因此，拟采用液压振冲设备进行本工程振冲加密试验施工，以取得相关振冲施工工艺要求及相应工艺参数。为此，根据现场条件选取有代表性的土石坝振冲区中间位置进行全液压振冲法穿透性试验。根据本工程的地层情况和设计要求，振冲加密处理深度普遍比较深，大部分在20 m以上，已经超出了现行规范的深度范围，施工难度比较大，在国内同类地基处理中也属少见。

2 工程地质条件

依据土工试验规程（SL 237-1999）对土石坝填筑后的地质条件进行检测，详细检测结果见表1。

表1 土石坝抛填坝体相对密度检测成果

3 试桩施工方案编制依据

国家及部颁有关的现行技术规范、规程及设计单位有关技术文件：

（1）《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》（DL/T 5214-2005）；

（2）《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）；

（3）《水利水电工程地质勘察规范》（GBJ 50287-99）；

（4）《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准》第一部分：土建工程（DL/T 5113.1-2005）；

（5）《水利水电建设工程验收规程》（SL 223－2008）；

（6）《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ 202-83；

（7）《水利水电工程施工测量规范》（SL 52-93）；

（8）现行的国家标准和行业标准及设计单位有关技术文件；

（9）开县水位调节坝工程土石坝填筑相对密度检测成果。

4 试验目的

（1）验证液压振冲器是否能穿透电动振冲器不能贯穿的地层，确定液压振冲器在本工程的适应性，为大面积施工选择施工机械设备（功率和型号）提供依据。

（2）确定合理的振冲点位间距以及振冲加密深度终止条件。

（3）确定液压振冲的施工工艺，确定施工技术参数（每米进尺填料量、加密油压、留振时间、造孔水压、加密水压、加密段长度等），为大面积施工优选合理的参数。

（4）为设计合理选取土石坝液压振冲加固后复合地基相对密度提供依据，并为土石坝振冲加固施工确定现场质量检测的方法和相应的控制参数。

5 试验区的布置和工程量

试验点数量共5点，振冲试验平台高程约为175.00m，试验区振冲深度需参考地质钻探资料，并根据施工过程中振冲器造孔油压的大小最终确定，并为大面积振冲施工优选合理的施工参数，以保证在不同地层条件下采用相应的造孔施工参数，达到最大处理深度要求。

（1）根据本工程的实际条件，拟选择土石坝中间部位作为振冲加密试验区。

（2）试验点位采用正三角形布置，其间距暂定为3 m，根据振冲试验情况进行相应调整。

（3）振冲加密试验完成后，按照监理方规定的要求由甲方委托第三方进行振冲效果检查，整理分析各试验资料，及时将成果提交监理方。采用经监理人员批准后的振冲点位布置方式、深度等参数应用于施工。

试验区振冲加密点位布置见图1。

图1 振冲加密点位布置示意

6 施工准备

（1）编写施工技术措施，经审批后方可进行施工。

（2）清理平整场地，消除高空和地面障碍物。

（3）施工现场以轴线及测量控制网的建立，轴线控制点，水准点应复测并埋设在不受施工影响的区域，并注意在施工过程中加以保护，并做好排水排污系统，保证排水通道的畅通。

（4）按设计文件桩间距及形式绘制加密桩施工平面图，并按图准确放出桩位并编号，桩间距允许偏差为±100 mm。

（5）开工前做好施工设备的安装与试运转等调试工作。

7 试桩施工机具设备

（1）振冲器。根据试桩需要及本工程特点，投入1台200 kW液压振冲设备作为振冲加密试验施工设备。

（2）起吊机械。由于本次振冲加密试验深度大，且地质条件十分复杂，可能发生抱、卡导杆情况，因此起吊机械必须具有大起吊力和起吊高度。根据合同约定，由55 t履带吊车进行本工程的施工。

（3）填料机械。采用30铲车进行振冲骨料填料。

（4）供风设备。考虑到本工程施工难度大，一般卵砾石含量在60%～70%，因此计划采用2台日本原装进口AiRMAN空压机进行本试验工程的振冲施工，其风量23.5m3，风压17 kg/cm2。

详细机械设备计划见表2。

8 振冲加密试验施工方法

8.1 振冲加密试验工艺流程

根据对本工程地质条件的初步了解，拟采用“风水联动”液压振冲加密施工工艺，由2台进口空压机供风，2台高压多级清水泵供水。

振冲加密施工工艺流程见图2。

表2 主要施工机具设备计划表

图2 振冲加密施工工艺流程图

8.2 振冲加密试验施工顺序

（1）清理场地，接通电源。

（2）导入整个施工场区的测量控制线，并按设计要求布置点位。

（3）施工机具就位，起吊振冲器对准桩位。

（4）造孔。

●振冲器对准点位，开启压力水泵，启动振冲器，待振冲器运行正常开始造孔,使振冲器徐徐贯入土中，直至设计的加密标高。

●造孔过程中振冲器应处于垂直状态。振冲器与导管之间有橡胶减震器联结，因此导管有稍微偏斜是允许的，但偏斜不能过大，防止振冲器偏离贯入方向。

（5）加料方式与加密段长度。

●振冲器造孔至设计深度时，向孔内添加石料送至孔底，必须保证：填入的石料不至导致孔堵塞；孔内输入料量可供加密。

●对于振冲点位的加密，为保证孔内有0.5 m加密点位的加料量，每次提升振冲器应在（1.5～2.0）m左右。

（6）振冲加密：采用连续填料加密工艺。加密时应连续施工，加密从孔底开始，逐段向上，中间不得漏振。当达到规定的加密油压和留振时间后，将振冲器上提继续进行下一个段加密，每段加密长度应符合要求。

由于本工程土石坝坝体填筑材料的特殊性，振冲加密的部分骨料为振冲造孔段内周围土体中的粗骨料，同时需保证振冲自加密按上述要求进行。

（7）重复上一步骤工作，自下而上，直至加密到设计要求桩顶标高。

（8）关闭振冲器、关水，制桩结束。

（9）吊车移位进行下一根桩的施工。

8.3 主要施工设备技术参数（表3）

表3 液压型振冲器技术参数

8.4 振冲加密试验施工参数

根据本工程技术要求及相关工程施工经验，拟采用如下参数作为振冲加密试验施工的控制参数：

（1）造孔油压：（22～24）MPa；

（2）加密油压：（20～22）MPa；

（3）留振时间：（8～10）s；

（4）加密段长度：50 cm；

（5）造孔水压：（0.8～1.0）MPa；

（6）加密水压：（0.4～0.80）MPa；

（7）造孔风压：2×20 m3；

（8）造孔风量：（8～15）kg/cm2。

8.5 振冲加密填料的要求

根据相关规范要求，试验时用振冲加密骨料要求如下：

（1）振冲桩施工现场堆料场根据现场具体情况进行合理布置。

（2）振冲加密所用砂卵石应为天然河床砂卵石，粒径应控制在（30～100）mm，含泥量不大于5%，最大粒径暂定为不大于150 cm，最终根据试验情况决定。

（3）根据试验情况适当调整填料级配及粒径，禁止使用单级配填料。

9 结语

根据以上试桩参数指导后期施工，满足设计要求相对密度，在砂卵石地基深基础处理中取得良好效果。