南水北调穿漳工程振冲碎石桩施工

马玉增，陈 杰，耿庆国

（中国人民武装警察部队水电第一总队第一支队，河北 唐山 063004）

0 引言

南水北调穿漳工程全长1 082 m，地质层主要由粉细砂、粉质壤土、砂卵石、中砂、卵石组成。工程地下水类型为潜水，埋深浅，需要进行地基处理以满足工程建设的要求。由于振冲碎石桩施工速度快，费用较低，最终采取了振冲碎石桩地基处理方案。穿漳工程南岸各分部工程地基处理面积11 512 m2，共完成振冲碎石桩4 624根，平均桩长为7 m，桩长合计为32 368 m，造价约372万元，为钢筋混凝土预制桩费用的54%，达到了预期的效果。

1 工艺流程及操作要点

1.1 施工工艺

（1）施工顺序。振冲碎石桩一般采用 “由里向外”顺序，或 “由一边向另一边”的顺序施工。这种顺序易挤走部分软土，便于制桩。若 “由外向里”或 “由两侧向中心”制桩，则中心区制桩很困难。

（2）填料方式。振冲成孔后即向桩孔内填料制桩，自下而上逐段制桩直至孔口。填料方式有两种：一是将振冲器提出孔口，向孔内倒入0.15～0.5 m3的填料，再下振冲器至填料中振冲密实，待达到设计要求后提出振冲器，再下料振密，如此反复直至制桩完毕；二是振冲器不提出孔口，仅上提30～50 cm，离开原已振密过的桩段，即向孔内连续不断地回填石料，直至该段桩体振冲密实达设计要求后再上提30～50 cm，连续填料振冲密实，重复上述步骤。

1.2 施工作业

（1）造孔。将振冲器缓慢、稳妥地吊起，对准桩位缓慢下降振冲器至离地面30 cm以内，启动清水泵供水，待振冲器下端射水口出水的水压、水量达到工艺要求时，启动振冲器，拉紧防扭绳索。造孔过程中应很好地控制吊机卷扬绳的下放速度，一般以0.5～2 m/min为宜，并始终保持振冲器处于悬挂状态，以免造成斜孔。造孔过程中若遇电流值超过电机的额定电流时，应暂停振冲器的下沉，或减速下沉，或上提一段距离，借助高压水冲松土层后再继续下沉造孔。当造孔达到设计深度时，上提振冲器。造孔过程中及时记录各深度的水压、造孔电流等的变化以及相应的时间，以便及时跟踪土的强度变化。

（2）清孔。当造孔达到设计深度时，即将振冲器提出孔口，然后再次下沉振冲器，往复2～3次，使孔口泥浆变稀，进行清孔，清除孔内泥土，保证填料畅通，减小桩体含泥量。

（3）振冲密实。①清孔后将振冲器提离孔底30～50 cm，由装载机向孔内连续填入碎石料，依靠振冲器的水平振动力不仅将孔内的石料振密，还可不断地将填料挤入孔壁土中，使桩径扩大。一旦桩周土的约束力与振冲器的振力相等，桩径就不再扩大。这时，桩体仍继续加密，当达到留振时间，时间继电器又自动发出信号，标志该段次的填料加密过程完成。②再次提升振冲器30～50 cm，重复上述填料加密过程，如此反复直至地表成桩。③当一根碎石桩制桩结束后，移动振冲器至下一桩位进行制桩作业。

（4）桩体顶部处理。由于地基表层约1～1.5 m处土的上覆压力小，制桩时该处桩体的密实度难以达到要求，必须进行处理。待施工完毕后，将顶部预留的疏松桩头挖除。对于大范围加固区的大量疏松桩头，宜采用振动碾压法振压密实，随后铺设压实垫层。

（5）垫层处理。为使基底压力比较均匀地作用于复合地基上，改善基础与复合地基的接触状况，防止“脱空”现象，经过桩体顶部处理后的复合地基上面需要铺设一层厚30～50 cm的砂砾或碎石的振动碾压垫层，以构建基底排水层，加速复合地基的排水固结。

2 资源配置

振冲碎石桩施工主要配套机械设备有振冲器（ZCQ-13、 ZCQ-30、 ZCQ-55、 BJ-75等 4种类型）、吊车（16、25 t）、 装载机（ZL30型等）、 高压水泵（5.5 kW等）、电器控制箱、泥浆泵、潜水泵、电焊机以及其他配套设备。这些设备可根据施工场地及施工进度安排配置。

3 质量检测及控制

3.1 质量控制

振冲碎石桩施工的质量控制一是数量方面，主要控制桩数、桩长及桩偏位；二是桩体质量。桩体质量的好坏与施工中的用水、用电、用料密切相关。

（1）用水。主要是控制水量和水压。水量需充足，使桩内充满水，但水量亦不宜过多。水压需视土质强度而定，软土用较小水压，强度较高的土用较高的水压。

（2）用电。加密电流和留振时间是控制碎石桩桩体密实度的主要因素。不能将振冲器刚接触填料的瞬间电流作为加密电流。电流稳定后，电流值超过规定的加密电流时，该段桩体方为加密完毕。

（3）用料。填料量达到一定的数量方能保证设计所需的置换率，满足设计要求。填料不宜过猛，每批不宜加填太多，应采取 “少吃多餐”的原则。此外，由于底部存在软弱土层，可能出现桩孔底部的填料远远超量。

3.2 质量检测

从碎石桩的质量和复合地基的功效两个方面进行质量检测。

（1）基本原则。砂土类14 d后检测，粘土类28 d后检测。选择能反映一般情况和控制情况的桩点进行检验。单桩荷载试验按每200～400根桩随机抽取一根进行试验，但总数不能少于3根；单桩复合地基或多桩复合地基的荷载试验，检验数量按处理面积大小取2～4组；检验桩体密实度的验桩数量宜为总数的2%～4%，单项工程不少于3根；桩间土的工程性能检验，每一建筑地段不宜少于3个孔。

（2）复合地基的荷载试验。荷载试验要点：复合地基荷载试验的承压板为刚性，高程宜接近基础底面设计高程，每加一级荷载前后均应读记承压板的沉降值，以后每0.5 h读记一次。当出现沉降急剧增大，土被挤出，或承压板周围出现明显的隆起，或承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的10%，或没有达到极限荷载而最大荷载压力已大于设计要求压力值的2倍时，即可终止试验；卸载级数可为加载的一半，等量卸载，每卸一级，读记回弹量，直至变形稳定；从而确定复合地基承载力基本值及复合地基变形模量与压缩模量。

施工完成后，项目部委托黄河物探研究院有限公司对振冲碎石桩进行了单桩动力触探、单桩静荷载、复合地基承载力、桩间土标准贯入检测，主要检测结果如下：

（1）动力触探试验。动探试验值均在7～15击之间，桩身密实度满足要求。

（2）单桩静荷载试验。承载力特征值为290～340 kPa，满足设计要求。

（3）复合地基试验。地基承载力特征值为160～255 kPa，满足复合地基设计要求。

4 安全保证措施

（1）项目经理是安全生产第一责任人；主管生产的副经理作为安全生产直接责任人，承担安全生产的领导责任；安全生产委员会办公室负责处理有关的业务工作。

（2）成立以项目经理为组长的安全领导小组，项目设专职安全员，班组设兼职安全员，专、兼职安全员有职有责，严格管理。

（3）认真贯彻执行安全生产方针，切实加强管理，保证职工生产活动中的安全与健康。

（4）健全管理机制，认真落实安全生产责任制。

（5）进入施工现场，必须戴好安全帽。

（6）施工现场必须按规定设置安全标志和安全纪律牌，现场作业人员必须认真执行安全纪律。安全纪律牌与施工总平面布置图示牌对称悬挂在工地入口处。各种机械设备上要明挂操作规程。

（7）坚持做好三级安全教育，特殊工种人员持证上岗。

5 环境保护措施

加强全体职工岗前、岗中环保培训教育，提高职工的环保意识。对所有参与施工管理的人员，在上岗之前进行一次系统的环保教育。

（1）将施工现场等地的废弃物及施工垃圾等堆放在指定地点进行处理。

（2）施工场地边坡及水土流失防护应按照合同或标书要求，作好计划和部署，防护措施落实到位。

（3）做好泥浆现场管理，污水可排入施工现场东侧的一废弃池塘中。

（4）采取开挖排水沟、修排水坡等措施，防止在施工利用或占用的土地上发生土壤冲蚀，不得随意向周围农田排放泥浆。

6 结语

在南水北调穿漳工程地基处理中，振冲碎石桩达到了加固地基的效果，满足了设计要求，还取得了较好的经济效益。在进行振冲碎石桩施工时，应注意以下几个方面：

（1）当需要加固的土体中含有大量大块石、建筑垃圾等，则难以成孔与构筑桩体。

（2）若软土强度过低，土的阻力不能平衡填料的挤入力，则无法形成桩体。

（3）振冲施工过程中置换出大量泥浆，要特别做好排污工作，文明施工，满足环保要求。