振冲碎石桩在穿堤河涵洞地基处理中的应用

方睦礼

【摘 要】本文结合某工程案例，简要分析了振冲碎石桩在穿堤河涵洞地基处理中的应用，从振冲碎石桩的材料、设备布置，施工流程，施工工艺的质量控制等方面来控制该地基的质量。通过多次试验，结果表明该方法能够满足地基工程的施工要求，能够达到预期的施工效果。

【关键词】振冲碎石桩；液化土复合；地基承载力

所谓振冲碎石桩法主要指的是施工人员通过振动、冲击或者水冲等方式来对软土地基进行造孔处理，完后再将随时等建筑材料压入孔洞中，从而形成一个大直径的碎石桩体，这种桩体具有较高的稳定性与强度，正因为这种方法施工简便，满足质量要求，所以受到业界人员的广泛关注与青睐。20世纪30年代末，德国凯勒公司发明了现代化振冲器，我们将这种机具用在挤密砂石的地基中，获得了显著的成绩，这种方法叫做振冲法；60年代初，研究者将这种方法用于粘性土壤地基中进行加固处理，正因为其中主要的材料是碎石，所以我们也就其成为碎石桩。本文就振冲碎石桩在穿堤河涵洞地基处理中的应用进行分析，以供相关技术人员参考。

0.工程概况

某水利工程的总长度为148km，其主要功能是保护下游居民以及灌溉农田，是当地的生命线工程。在该工程中，其上游设计的水流量为70m3/s，我们需要将其水流量加大到80m3/s，此时要求水库渠底的宽度为25m，水深为2.28m。通过分析，该工程的渠道以及主要建筑物均属于三级工程，而次要建筑物助于4级工程。

在该工程的总干渠道中，16+470处于某河相交，此时的河道底部与表面的高度为1188.7m，比该工程总干渠道的水位设计要求要高1.3m。也就是说，在本工程的16+470处设计的最大水流量为70m3/s，其水位的设计位置为1187.4m，小于河底的高度，我们在处建立了一个4孔的涵洞，全长达到190m，并且其每个孔的断面应该控制在4*2.5m。

1.工程地质条件

我们对该工程的地质条件进行全面的分析，发现该工程的土壤属于松散沉积物，并且河道两岸的地势平坦，河谷宽浅，施工人员对该地势进行钻孔，发现其建筑物下的地下水位深度为5.0m。我们在对该基础地基中的岩层进行分析，大致分为两层（A、B）：A层属于低液限粉土，这种土壤在地基中厚度为5.0m，压缩系数a1-2=0.39MPa-1，压缩模量E1=6.88MPa，地基承载力特征值建议采用fck=80kPa；第二层为含细粒土砂，未钻穿，内摩擦角为29.0°，地基承载力特征值建议采用fck=90kPa，该场地饱和无粘性土和少粘性土为液化土，液化深度为自然地面以下3～10.0m。为了提高土壤的承载力，消除土壤中的液化，设计方与施工方决定采用振冲碎石桩进行地基工程的处理。

2.振冲碎石桩布置

2.1采用振冲碎石桩的目的

在水利工程中，采用振冲碎石桩法进行施工具有施工简便、经济成本低、施工效果好、能消除土壤的液化等优点，在软土地基中，这种方法是最为常见的施工方法之一。在本工程中采用振冲碎石桩法能够保证地基工程的稳固，提高土壤的承载力、稳定性与强度、在一定程度上消除了地基的液化，从而使普通地基转变为复合地基，满足了工程的施工要求。

2.2振冲碎石桩的布置

a.碎石桩规格和材质。采用55kW的振冲器，振冲碎石桩桩径800mm，间距1.5m，正三角形布置，有效桩长7.5m。材料为粒径30～l00mm的碎石，不得使用风化易碎的石料。

b.承载力要求。为消除地基土液化.并提高复合地基承载力。fck值要求大于等于130kPa。

c.桩数分布。总桩数1700根，基础外缘外扩3排桩。

3.施工工艺

振冲碎石桩必须严格按照施工操作规程及施工的先后程序进行施工，才能达到成桩的目的。其施工程序为：施工前的准备工作一测量放线定桩位一振冲器就位一对桩位一成孔一填料震冲一成桩一检验。

3.1施工前的准备工作

施工前的准备是整个工程的基础与关键。首先，设计师必须要对于施工人员进行一次详细的交底工作，再由施工人员熟悉掌握施工图纸，了解图纸的设计意图与内容；其次，施工人员应该根据设计图纸以及实现计算出的工期而做足准备，例如保证机械设备、材料的进场，安排适量的施工人员、施工现场的水电等基础设施必须齐全；再次，施工人员必须要在施工现场搭建临时设施，同时需要根据工程的实际情况进行分析，饭后拟定好施工方案，绘制出合理的施工图；最后应该对施工现场进行全面的清理，以便施工人员的施工以及机械设备的稳定运行。

3.2振冲成孔

一切准备完成后，开动振冲器同时启动吊车，使振冲器下降，振冲器开孔后，在孔口附近应扩孔。振冲器下降成孔过程应有必要的停留振挤同壁的步骤，同时在施工中一定要控制好下降速度，一般控制在1-2m/min左右。成孔水压要保持在60N/cm2以上，工作时可根据要求减小水量，但不得停水，以防泥砂倒灌入水管，然而在接近孔底标高时水压适当减小。每贯入lm，振冲器要提起悬留振冲5-8s，待泥浆溢出时再继续贯入。泥浆溢出孔口流入泥浆池内，用专用运输车及时运走，当振冲至设计桩底标高以上30era时，将振冲器提到孔口，提升速度2-3m/min，再往下沉至孔底，重复l～2次，既起至清孔的作用又达到扩孔的目的。

3.3填料振冲成桩

对孔洞进行彻底清理之后，安排相应人员将碎石直接导入孔洞内，然后利用振冲器对该孔洞进行全面陈冲挤压，同时，应该安排其他施工人员在旁边填料，通过反复的填料与振冲，保证孔洞形成一个较为密实的碎石桩体，其承载力以及强度都达到了设计的要求。

在填料振冲过程中，施工人员应该将振冲器的振冲的电流控制在50～60A，而且保证其水压在70N/cm2左右，振冲器留振的时间不得小于30s。在振冲器正常运行过程中，我们应该对其进行电流的设定，也就是说，如果振冲器的电机电流达到或者超过50～60A之后，那么该机具就会发出警报，此时施工人员就可将振冲器慢慢垂直提起，这样才能够有效的保证碎石桩体的质量。

4.质量控制

抓好两个控制，一个管理：施工质量的控制，施工进度的控制，加强现场施工管理。

振冲碎石桩的质量最主要应以桩体充分密实为原则，它与成孔的进度、填料量、留振时间密切相关，只有在一定填料量的情况下，才能达到一定的密实电流。也需要一定的留振时间，才能把填料振冲成桩。

要严格把好材料质量关，应按设计要求选择碎石粒径，一般选2-4cm的碎石，并且要级配适中，最大不得超过5cm，因为粒径大不易振实，同时对机具不利。碎石含泥量不得超过10%。另外，对每根桩的填料量也要进行认真的核实和控制。

5.结束语

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）进行统计，其中3个试验点（S1、S2、S3）的复合地基承载力特征值平均为140kPa，极差为0，可将平均值140kPa作为复合地基承载力特征值。另外3个试验点（S4、S5、S6）的复合地基承载力特征值平均为130kPa，极差为0，可将平均值130kPa作为复合地基承载力特征值。均满足设计要求。

【参考文献】

[1]陈国成.振冲碎石桩在水利工程实践中的应用[J].西部探矿工程，2007（04）.

[2]许伟峰.振冲碎石桩在加固软土路堤中的应用探讨[J].黑龙江交通科技，2011（01）.