振冲砂石桩在橡胶坝基础处理中的应用

2011-03-20唐莹洁杨会宁单振宇

黑龙江水利科技 2011年1期

唐莹洁，杨会宁，单振宇

(1.锦州市水利科学研究所，辽宁锦州121013;2.锦州市水土保持站，辽宁锦州121013)

1 工程概况

1.1 工程基本概况

锦州市第三座橡胶坝工程位于小凌河城区段的小凌河、女儿河汇流口下游，距2号橡胶坝2 500 m。工程于2006年3月份开工建设，10月30日工程竣工。工程主要建筑物包括橡胶坝混凝土底板、上游混凝土铺盖、下游混凝土消力池、上下游防冲槽、下游石笼海漫及泵房一座，橡胶坝全长364 m，坝高3.5 m，共分4跨，每跨长度90 m。工程共计完成毛石方量10 510 m3，完成混凝土方量12 709 m3。

1.2 工程地质情况

锦州市第三座橡胶坝坝址由于多年河道采砂、倾倒回填及自然淤积等多方面原因，造成地基承载力分布极不均匀。开工前沿坝轴线每20 m为1个断面进行了动力触探勘测，钻孔深度为7.0 m。通过试验成果分析:扰动土分布较广，地基承载力极不均匀，变化大且突然，层间分布主要有中砂层、圆砾层、卵石层、淤泥质粉质黏层等，地下水位埋深0.5～1.0 m。通过试验检测地基承载力特征值为80～350 kPa不等。

2 基础处理方案比较

该工程原基础方案是对淤泥及扰动土层段进行换填砂砾处理，对原采砂坑也要分层回填，分层碾压，相对密度控制指标为≥0.7。根据现场情况，最大换(回)填处理深度达6 m，按照原施工方案分层回填碾压需进行大范围降排水，而在主河床内，水位降深达6 m多，降水难度较大，费用较高，经测算仅降水措施费就需90多万元，后将振冲砂石桩法与原基础换填施工法相比较具有如下优点:①不需降排水措施;②施工简便，质量容易控制;③进度快，缩短工期;④费用低，经济合理。

因而选择振冲砂石法处理坝基方案。

3 振冲砂石挤密桩的设计与施工

3.1 设计

设计要求振冲砂石桩采用功率为75 kW以上的振动器，升降振冲机械可用起重机。施工期前，施工场地进行平整、清除表面杂草、植物根茎等，地面高差应＜0.5 m且平缓过渡。振冲砂石桩设计桩径1 m，桩位采用等边三角形布置，孔中心间距为2.5 m，桩孔深度按最新地勘成果进入未扰动圆砾层1 m。(处理后基础承载力应≥300 kPa，振冲后标贯击数应＞15)，填料采用级配良好砂砾。其含泥量≤5%，粒径20～150 mm，且100～150 mm粒径重量≤15%。

3.2 施工

3.2.1 施工技术参数

工程采用ZCQ75型75KW振冲器施工，依据工程设计要求和试桩结果，确定施工技术参数为:

表1 振冲法施工主要技术参数一览表

3.2.2 施工方法

工程采用强迫造孔连续填料连续加密的施工方法，首先根据坐标控制点测放的轴线和桩位，由吊车吊起振冲器对准桩位，然后接通电气控制系统启动设备，利用振冲器的自重和激振力，通过高压水冲作用强迫造孔;当造孔达到设计电流值和设计深度后，由装载机开始连续回填砂砾料，进入连续加密操作，再留振15～20 s后，吊车操作人员接到密实信号后起拨振动器，进行下一段次的加密;循环上述过程，直至孔口成桩。

对造孔十分困难，局部硬度很高的土层，一方面按以往经验，突破正常造孔参数，选用经验造孔电流，加大造孔水压，同时采取跳打和一长桩一短桩的施工方法，确保施工质量和进度。

3.2.3 施工质量控制

振冲砂石桩的质量控制关键——主要是密实电流的大小和留振时间的设置与选定。由于工程采用的是加密电流控制系统与振冲器配套的自动控制系统，因此基本排除了人为因素的影响。施工现场的质量控制，主要是控制桩长、进入持力层深度、加密段长度。由于振冲器导杆上焊有刻度，振冲器进入地下的深度和加密段长度提升时都根据此刻度控制。到持力层的判定方法是根据地质勘测资料，电流变化、贯入速度、振冲器反应及施工经验来判定，具体是:振冲器贯入速度减缓，造孔电流明显增大，振冲器感觉反力增大且有跳动。同时，根据设计要求，成桩后7 d后开始跟踪进行质量检测，抽样率为桩数的2%，检测桩及桩间土应有代表性并满足设计要求，即满足相对密度≥0.7的要求。