振冲碎石桩施工及常见问题的处理方法

武孟元

（河北省水利工程局，石家庄050021）

1 工程简介

南水北调中线元氏Ⅰ标段位于河北省元氏县境内，其中潴龙河倒虹吸进、出口渐变段原地基承载力不能满足上部建筑物的要求，因此要对地基进行处理。地基加固采用振冲碎石桩施工方法。桩位采用正方形布置，桩径0.8m。其中进口段桩距1.8m；出口段桩距2.2m。碎石桩均伸入下部泥砾层0.5m，最大桩深为11.5m。

设计要求复合地基承载力大于280kPa，出口段压缩模量大于22MPa，进口段压缩模量大于18MPa，碎石桩桩体密实度要求达到锤击数大于等于20击。

2 地质条件

建筑物区地层主要为壤土和砾砂。根据地层特征划分为8个工程地质单元：①砾砂，层厚1.5～2m；②砾石，层厚2.5～4.5m；③砂壤土，层厚1～2m；④砾砂，最大层厚大于8.5m；⑤黄土状壤土，层厚3～5m；⑥壤土，局部为砂壤土、黏土、细砂、中砂透镜体，层厚1～8m；⑦中砂，局部夹壤土、砂壤土、含黏土中砂、砂砾、卵石等薄层透镜体，层厚3.5～10m；⑧泥砾，埋藏于地下深部，最大揭露层厚度大于9m。

3 施工准备

3.1 振冲试验

工程正式施工前按照有关规程、规范及设计文件要求进行了振冲试验。目的是为了调试施工机具，掌握施工工艺；验证并熟悉设计确定的加密技术参数处理效果；通过试验成果，确定施工工艺和加密技术参数。

3.2 碎石备料场

在进、出口扭坡附近各设1个碎石备料场，储量各为150m3。施工所需碎石料按设计技术指标进行控制，含泥量小于5%，最大粒径不大于15cm，不均匀系数5～8，曲率系数1～3。利用装载机运料至制桩部位直接喂料。

3.3 排污系统

在施工场地外设置泥浆池，规格为4m×4m×0.8m（长×宽×深），泥浆池内铺设塑料薄膜。施工场地内挖设排污沟形成排污网，将排出的泥浆通过排污沟流入泥浆池，再用泥浆泵将弃浆通过6.7cm管抽入基坑外的沉淀池，弃浆掺拌干土后运至弃渣料场堆放。

3.4 测量放线布设桩位

采用经纬仪进行现场测量，按碎石桩位平面图测设桩位轴线、定位点，每个桩点用木桩固定并标以醒目标记，编制桩号，填写布桩记录。振冲施工的孔位偏差和孔深应达到要求：①振冲器开孔允许偏差不大于0.1m；②造孔深度不浅于设计处理深度以上0.3m；③桩位允许偏差不大于0.02m。

4 振冲碎石桩施工

4.1 施工设备

振冲碎石桩施工的机械设备主要包括：75kW振冲器；25t汽车吊（起吊振冲器）；ZL50（3m3）装载机（转、喂碎石料）；22kW高压水泵（提供造孔、制桩的压力水）；22kW泥浆泵和7.5kW泥浆泵 （从泥浆储存池排污至基坑外的沉淀池）。

4.2 工艺流程

振冲碎石桩施工工艺流程如图1。

图1 振冲碎石桩施工工艺流程

4.3 施工技术参数

根据施工设备情况，按照DL/T5214—2005《水利水电工程振冲法处理地基技术规范》 要求及现场振冲试验取得的振冲施工技术参数（造孔电流、造孔水压、加密电流、加密水压、留振时间和加密段长度等）如表1。

表1 振冲碎石桩施工技术参数

4.4 施工方法

4.4.1 造孔

将振冲器对准桩位，悬垂缓慢地下降至离地面30cm以内，先开启压力水泵，待振冲器出水的水压、水量达到施工技术参数时，再启动振冲器。待振冲器运转正常，开始造孔。

4.4.2 清孔

如造孔时返出的泥浆较稠，孔中有狭窄或缩孔段应进行淸孔。将振冲器提出孔口或在需要扩孔地段上下提拉振冲器，使孔口返出泥浆变稀，振冲孔顺直通畅以利于填料沉落。

4.4.3 填料、振密、制桩

清孔结束后，将电气控制柜改为加密电流、加密水压参数，采取连续填料方式，分段加密进行制桩，要保证填料速度和数量能保持孔中不缺填料。将振冲器提离孔底40～50cm，用装载机向孔内填碎石，待石料进入孔底，再缓慢地下入振冲器，加密孔底桩体。加密结束时，应先停止振冲器运行、后停止冲水。

5 常见问题及处理方法

常见问题及处理方法如表2。

表2 常见问题及处理方法

6 质量检测

6.1 平板载荷试验检测碎石桩复合地基承载力

试验采用慢速维持荷载法，即逐级加荷，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试验结束。

6.1.1 分级

加荷等级分为8级，每级荷载70kPa，总加载量560kPa。

6.1.2 沉降观测

由安装在荷载板两侧的50mm大行程百分表量测沉降值。

6.1.3 沉降相对稳定标准

每加一级荷载（p），按间隔10，10，10，15，15min，读记压板沉降量（s），以后每隔0.5h测读1次沉降量。当连续2h内，每小时的沉降量小于0.1mm，则认为已趋于稳定，即可加下一级荷载。

6.2 重型动力触探试验评价桩体密实度

采用重型动力触探N63.5，探杆从桩体连续贯入，记录每贯入10cm的锤击数，根据击数分析判断地基均匀性及密实度。

振冲碎石桩施工完成后，对其施工质量进行了检测。其检测结果：复合地基承载力特征值大于280kPa；重型动力触探的锤击数大于等于20击，碎石桩桩体密实；进、出口渐变段振冲碎石桩复合地基变形模量均满足设计要求。

7 结语

（1）振冲碎石桩加固地基施工机具简单、操作方便、加固质量易控制，加固时不需要钢材水泥，仅用当地产的碎（卵）石，工程造价低。

（2）振冲法处理技术在水利水电工程的应用具有广阔的前景，既可以处理土石堤坝及其松软地基，又可以用于新建水利水电工程及病险堤坝加固，提高堤坝及构筑物的强度和抗滑、抗震稳定性。

［1］全国水利水电施工技术信息网.水利水电工程施工手册（第1卷 地基与基础工程）［K］.北京：中国电力出版社，2004.

［2］DL/T5214—2005，水电水利工程振冲法地基处理技术规范［S］.

［3］JGJ79—2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［4］黄梅.地基基础工程施工现场细节详解［M］.北京：化学工业出版社，2013.

［5］叶书麟.地基处理工程实例应用手册［K］.北京：中国建筑工业出版社，1998.