水利大坝地基振冲碎石桩处理施工工艺

费智锋

摘要：水利工程是国家基础工程，在各个地方都得到重视，其工程质量更是重中之重，振冲碎石桩地基处理技术以其独特的优势在水利地基加固工程中的应用范围不断扩大。文章结合工程案例，对水利工程振冲碎石桩施工工艺及质量控制进行了分析，以便不断提高施工水平。

关键词：水利大坝；振冲碎石桩；施工工艺

地基作为水利大坝工程的基础，对工程建筑稳固性、可靠性、安全性等的提高都具有重要的作用。因此，相关工作人员必须提高重视，运用科学、合理、适宜的施工技术，以优化地基施工设计，提高地基施工的效果。目前应用效果较好的地基处理技术是振冲碎石桩技术，利用振冲过程中振动将碎石挤入泥中，形成排水通道，同时置换出部分淤泥，形成桩体，构成复合地基。其中既有置换作用，又有排水固结作用，同时还有挤密及预震作用，使在地基发生根本性变化，形成复合地基，增强地基承载力。经过振冲碎石桩技术处理的地基，可以有效地满足工程建筑对承载力的要求，提高工程建筑的质量。

一、工程实例

某水库工程是新建的中型水利工程，位于珠江流域。水库设计总库容2506.5万立方米，设计灌溉面积5.19万亩。根据地质情况，对坝基河床部位的淤泥质地基冲洪积淤泥质粘土（Qap14）、第四系湖积（Q1）淤泥层、含砂粘土（Qap13）、含砾淤泥质粘土（Qap12）等进行振冲处理，振冲加固采用满堂加固，碎石桩孔距1.5m排距1.3m，呈等边三角形布置，加固面积47168.5m²，振冲后的面积置换率为m=0.25。

二、水利工程中振冲碎石桩施工工艺

1、施工准备

（1）振冲平台填筑。由于振冲区淤泥层较厚，属软塑状淤泥，机械无法进入施工。经项目部提出，业主、监理、设计、施工单位四方协商后决定对振冲区回填1.5m～2m的洞渣料和风化料作为振冲平台。回填料选用左岸输水（导流）隧洞明挖段风化料和洞挖渣料。

（2）布置场内运输道路、道路两边的排水盲沟、纵向排水沟、料场、沉淀池及清水池，准备好照明设施以便夜间施工。

（3）把振冲场地分为57个小区，每个区为一个单元，分区设置纵向、横向排污沟，保证泥浆及时排放到沉淀池，满足环保要求。

（4）测量放样及布桩。按设计布桩形式总体布桩，每个单元桩位单独编号，测量放线时按各单元编号，每个桩位都用竹桩编号定位，布桩误差控制在2cm内。

（5）在设计指定场地进行现场成桩试验，通过现场试验确定了满足设计要求所需的施工机具、施工工艺和技术参数，以此作为施工的依据。

（6）进行施工技术交底。在施工的各项准备工作完成后，施工前由技术负责人根据试桩结果及设计要求向全体施工人员进行技术交底。

2、施工流程

振冲时采用排打法施工，所有振冲器一字形排开，从振冲区下游边逐渐向上游边推进。

（1）造孔。开动高压水泵冲水，启动自动控制系统，待振冲器运转正常后，使振冲器徐徐贯入土中，振冲器下降速率控制在0.5-2.0m/min，造孔水压宜控制在0.3Mpa～0.8Mpa。

（2）清孔。造孔结束后，将振冲器提出孔口，再以较快速度从原孔贯入，使桩孔畅通，为了便于填料加密，可将振冲器提升2-3次。

（3）填料加密。向孔内倾倒部分石料压底，然后用振冲器反插至设计标高后上提30-50cm，待达到加密电流和留振时间后，可依次向上分段加密，加密段长度应符合设计要求，控制在30-50cm，加密水压宜控制在0.1Mpa～0.5Mpa。

（4）淤泥处理。振冲产生的大量淤泥，由排污沟汇集到沉淀池，经沉淀后清水放入下游河道，污泥用泥浆泵抽至密封车，由密封车运至5km外的拦渣坝内。

（5）施工过程中质量控制。经现场试验确定的施工参数为造孔电流为100～140A，造孔水压为0.3MPa～0.8MPa，造孔速度不宜超过2m/min，加密电流为80～100A，加密水压为0.1MPa～0.5MPa，留振时间为8～15s，加密段长小于50cm，填料量指标每延米不小于0.7m3为参考值，桩距允许偏差±10cm，桩径不小于0.8m，成孔中心与定位中心偏差不得大于10cm，桩顶中心与定位中心不得大于20cm。

填料量、密实电流、留振时间、加密段长四个要数是确保工程质量的关键所在。施工时密实电流和留振时间采用自动控制系统，每次的提升度高预先标注在振冲器导杆上，填料方式采用连续填料。

施工过程中详细记录了桩号、单桩造孔起、止时间、造孔水压、清孔时间、每个加密段长、每个加密段起止时间、每个加密段填料量、单桩填料量、加密电流、加密水压，会同现场监理工程师对每个孔进行孔位、孔深、孔斜和清孔验收，同时对碎石桩的桩距、桩径按2%的抽查率抽查。

三、水利大坝地基振冲碎石处理施工控制

1、桩长控制

水上施工的桩长根据海平面的潮落位控制。首先在施工前，在每根振冲桩施工前测量水深，作为振冲器造孔终止深度的依据，同时根据勘察报告加固软弱层深度和造孔电流最终确定成孔深度。并且在加密快完成时，再次测量水深确定制桩的桩顶标高。在振冲器和导管安装完后，应用钢尺丈量并在振冲器和导管标出长度标记，一般0.5m为一段，使操作人员据此控制振冲器入土深度；施工中当水面出现上涨或下降时，根据水尺的标记，确定水位高程和振冲器上的标尺，确定振冲器入土深度。

2、填料控制

本工程所用桩体材料坚硬、具有一定的强度、水稳定型好，不易风化且级配良好且碎石含泥量不大于5%的碎石。碎石进场后使用前需要按照有关要求进行复试，合格后方能用于施工。

抛石船孔口上料使用斗容为0.5～1.5m3的反铲挖掘机，挖掘机将石料转倒进设置在作业平台边沿上的上料斗中。上料斗将升起，投放到导杆上端的接料斗内，完成一次投料过程。改变传统的投料方式可以确保投料的准确性和及时性，可提高施工效率。

3、成孔质量控制

水下施工时，表层土有淤泥存在，特别是在水下成孔时水流可能会受到海水影响，制约上流水流携带泥砂的能力。因此为保证成孔质量，确保石料能够顺畅进入孔内，保证成桩质量，在水下成孔时采用大水量冲孔。可以考虑在振冲器的减振器处将水管开孔，加强冲孔携渣能力。加密过程中，碎石桩会含一定的粘土，影响桩体碎石颗粒的啮合，从而降低桩体强度，为减少桩体的含泥量，施工中应加大加密水压，延長清孔过程，多次提拉振冲器至孔口，减慢加密速度。

四、结束语

综上所述，振冲碎石桩技术的引用，对于提高我国水利工程施工建设质量有很大的帮助，不仅使得地基载重的能力大大提高，也使地基凝固的速率大大提升。在水利工程施工建设中应用该项技术可以更加便捷可靠地控制地基沉降量的问题，而且具有经济性、实用性等优点，推动我国水利工程建设快速安全稳定的向前发展，确保我国经济效益得到最大程度的优化。