浅谈振冲碎石桩法处理防洪堤护坡及齿墙基础的应用

黄文兵

摘 要：文章结合工程实例，介绍了振冲碎石桩法处理防洪堤护坡及齿墙基础的施工工艺及注意事项，并对不同方案的造价进行了对比，说明了振冲碎石桩法加固效果好、速度快、投资少等优点。

关键词：碎石桩；防洪堤护坡及齿墙基础；加固

中图分类号：TV87 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）35-0145-02

1 工程概况

1.1 工程简介

宜宾县越溪河观音场镇防洪堤工程位于岷江左岸一级支流越溪河左岸及右岸支流三溪河上，工程距宜宾市58.0km。该工程以防洪为主，兼顾城市开发建设。工程由越溪河左岸防洪堤和三溪河左、右岸防洪堤组成。工程于2011年3月动工，2012年12月完工。越溪河左岸防洪堤长0.65km；三溪河右岸防洪堤长1.02km；三溪河左岸防洪堤长0.85km。其中三溪河支左K0+000.0～支左K0+400m段为淤积地带，地表河水常年不干，对护坡基础长期产生浸泡，且经现场开挖探测淤泥深达8～11m，这段软土地基需加固处理。

1.2 地质情况

1.2.1 岩土分层

根据现场开挖揭示地质情况，桩号支左K0+000.0～支左K0+400m堤身及防冲齿墙基础均为淤泥～软塑状残积堆积粉质粘土，厚度8～11m，再以下为白垩纪砂岩。

1.2.2 特殊性土层

本场地特殊性土层为淤泥～软塑状残积堆积粉质粘土，淤泥厚度3～4m，软塑状粘土厚度5～8m。这两层为软土层，含水量极高，且厚度大，承载力、抗剪强度很低，压缩性高，受压易变形。

2 处理方案选择

方案1：清淤换填法：需新增开挖淤泥10万方左右，回填渣料10万方左右，而且可能影响堤轴线以内7～10m已建成的区民小区的安全，挖掉至少宽度40m的淤土重新换填，回填时需分层夯实，淤土流动性大、危险性高、工作量大、施工周期长、费用大。

方案2：护坡改为重力挡墙：也需要开挖淤泥至基岩，可能影响堤轴线以内7～10m已建成的区民小区的安全，施工难度大，即使建成也影响城镇美观。

方案3：振冲碎石桩法： 振冲碎石桩是利用振冲器产生的高频振动，在高压水流下边振边冲，将振冲器逐渐沉入土中的设计深度，清孔后从下往上不停投入碎石加以振密制桩，与桩间土形成复合地基，振冲碎石桩具有施工工艺简单，成桩速度快、工程造价低等优点。

充分考虑本工程周期紧、防洪堤质量要求高、造价低等因素，经多方论证，本段地基加固采用振冲碎石桩法。

3 振冲碎石桩的設计

3.1 设计参数及要求

根据jgj79-2012《建筑地基处理技术规范》、gb50007-2011《建筑地基基础设计规范》及地勘实际情况，对本段碎石桩几个重要参数做如下要求：

（1）桩径：碎石桩直径为0.8m；碎石含泥量不大于5%，碎石粒径3～8cm。（2）布桩6排，桩间距采用2m，梅花形布置。（3）桩长：打穿软土层，深入基岩。（4）在桩顶之上先铺垫0.5m的碎石垫层夯实，再铺0.10m厚C15砼垫层，然后再进行齿墙浇筑，齿墙与框格梁护坡相连，加强整体受力。

3.2 机具选择

本次振冲碎石桩所采用的机械设备是ZCQ-75振冲器。

4 振冲碎石桩施工

4.1 施工工艺

4.1.1 施工准备

（1）施工场地要具备“三通一平”条件。“三通一平”是指水通、电通、料通和平整场地，这是施工能否顺利进行的重要保证。水源、电源应接至施工现场50m以内，水量必须充足，电源最好安装专变。料通是指应在加固区附近设置若干个堆料场，且要保证数量充足、运输线路尽可能短且畅通，同时又不干扰工作线路。场地平整：先清除表层淤泥，再回填填筑土层至设计标高，填筑时注意不要有大的石块，保证振冲器能顺利下钻。

（2）测量放样及布桩。根据图纸要求进行布桩，并绘制测量放线图，交与监理及设计单位复核后，进行测量放样，将所有桩进行顺序编号，每个桩位均打入木桩作标志，标明桩号。

（3）工艺试验。正式施工前，进行工艺试验，试验的桩数不小于3根，以验证施工技术参数的处理效果，确认或调整施工工艺和施工技术参数，并以此作为正式施工的依据。

（4）施工技术交底。在施工的各项准备工作完成后，由技术负责人根据设计要求及工艺试验结果向全体施工人员进行技术交底。技术交底内容包括：设计要求，如桩位布置图、桩径、基础埋置深度等；施工技术参数，如加密电流、留振时间、加密段长度、填料数量和水压等。

4.1.2 制桩

（1）制桩循序：本项目施工中，振冲造孔方法选用排打法和跳打法相结合的办法，即一端开始，依次制桩到另一端结束，同一排孔采取隔一孔造一孔。

（2）振冲定位：吊车徐徐吊起振冲器，使其竖直、悬空，距地面10～20cm，并让尖端对准桩位中心，开启供水泵，水压保持500kPa左右，待振冲器下口出水后，开启电源，启动振冲器，检查水压、电压和振冲器电流是否正常。

（3）振冲成孔：启动吊车慢慢下放振冲器，以1～2m/min的速度贯入到土中的设计深度；记录振冲器经各深度的水压、电流和留振时间。造孔过程中，要始终保持振冲器呈悬垂状态，以保证垂直成孔。振冲器下沉过程中，要注意返水及电流变化，若孔口不返水，应加大供水量。电流不能超过电机的额定电流值，若超过，应及时减速下沉或暂停下沉或上提振冲器，借助高压水松动土层使电流值降到额定电流以内时再下沉。

（4）清孔：造孔时返出泥浆过稠或存在桩孔缩颈现象时需要清孔。清孔是指将振冲器提至孔口或在需要清理的孔段上下提拉，使振冲器在桩孔内顺直畅通以利填料加密。

（5）填料、加密：本工程采用强迫填料法，强迫填料法是指利用振冲器的自重和振动力将填料挟带到孔下部的填料方法。清孔完毕后，将振冲器下沉到桩底以上50cm左右处，向孔内不断填料振密。当振密电流值达到密实电流值时，留振30s，将振冲器上提50cm，继续填料振密，如此反复自下而上制作桩体直至孔口成桩。记录各段深度的填料量、最终电流值和留振时间。endprint

（6）关闭振冲器和水泵，振冲器移至下一桩位。

（7）所有碎石桩制桩完毕后，夯压密实表层松土，随后铺设并压实50cm的碎石垫层。

4.2 施工注意事项

（1）地基处理是一项隐蔽工程，存在工程地质条件复杂性和随机性、施工队伍操作水平的差异性等因素，因此，必须要建立完整的质量管理体系，编写详细的施工组织设计，强化质量监督与检验，做好施工记录，使工程具有可追溯性。

（2）施工前必须进行成桩工艺和成桩挤密实验。当成桩质量不能满足设计要求时，应调整施工参数后，重新进行试验或设计。

（3）在造孔、成孔、填料挤密等各项工序中，必须严格按照施工参数进行控制。填料挤密是振冲碎石桩施工的关键工序，主要通过加密电流、留振時间和加密段长度等多个指标控制。加密电流是指填料加密过程中振冲器电机达到的设计电流值，在实际施工中要根据不同振冲器的空载电流对设计加密电流值做适当调整。留振时间是指振冲器达到加密电流值后连续持续的时间，在规定留振时间内，电流值应大于或等于加密电流值。加密段长度指前一次加密段结束位置与本次加密段结束位置之间的距离。由于人工很难准确控制加密电流与留振时间，因此宜采用自动信号控制系统，操作人员要随时检查设定的加密电流值和留振时间是否发生变化。为保证加密段的准确性应在振冲器导管上焊上以0.5m为单位的刻度标志。

（4）因本工程制桩顺序为跳打法，施工中要注意漏制情

况，施工完毕后，对照汇总桩号逐根核查，对未施工的及时安排施工，确保设计桩位全部实施。

5 结果及效益分析

5.1 处理效果

本次工程共施工碎桩785根，对其中的10根桩进行了桩径检测，检测结果表明碎石桩的平均桩径均在1.0m左右，桩的圆度较好，平均成桩直径约1.0m。对桩身进行了重型动力触探检测，共检测6根，锤击数大于10击，达到设计要求。在以后的施工过程中岸坡均处于稳定状态。该段防洪堤经过2013～2017年5个洪水期的考验，未发生不均匀沉陷或拉裂变形等，运行状况良好，由此证明碎石桩可作为快速提高地基稳定性的一种有效手段。

5.2 经济效益

方案1造价约772万元、方案2造价约495万元、方案3造价约360万元，采用振冲碎石桩施工工艺工程造价节约约135万元。振冲碎石桩法处理软土地基技术比较成熟，施工速度快，加固费用低，处理效果好，实践证明，振冲碎石桩法加固处理软弱地基是一种行之有效的方法。

参考文献：

[1]何广讷.振冲碎石桩复合地基[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]侯卫强.振冲碎石桩在水利工程中的应用[J].科技资讯，2009（22）.

[3]朴毅，赵琳琳.淤泥软土地基处理方法[J].水利科技与经济，2010（01）.

[4]JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S].

[5]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].endprint