振冲砂桩和碎石桩在护岸陆域回填地基中的应用

庄辉明

（中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，福建厦门 361000）

华锦港区4#泊位在护岸后方回填砂区域需进行振冲处理，但部分已回填区域回填料未满足设计要求，经地质勘查报告分析与钻探揭露，该回填区域主要填料为素填土，无法用振冲砂正常地基处理。从工程的实际情况出发，将该工程的回填区划分成为两种类型：以素填土为主要填料，处理地基时使用的主要方法为振冲碎石桩；以海砂为主要填料，处理地基时使用的主要方法为振冲砂桩。

1 工程概况

该工程的护岸总长度达950 m，结构类型为斜坡式或半直立式。10～300 kg堤心石是挡墙基础的主要材质，使用厚度为3.5 m的干砌块石保护堤心石的外面，使用50～100 kg块石围护坡脚，挡墙后回填10～100 kg抛石棱体。

2 振冲砂桩施工工艺

2.1 工艺流程

施工流程：准备施工材料→测量放样→布置振冲点→定位振冲→振冲至设计标高→提升并留振→桩管拨出→移机下一个振冲点。

2.2 振冲试验及施工工艺

在振冲砂桩施工以前，事先将回填砂的预留沉降量、振冲效果、留振时间和振冲密实电流等参数确定好，该回填区域最大振实深度为3.2 m。振冲器的主要型号为ZCQ100型，数量为1台，将操作柜和电控箱配备齐全。

ZCQ100型振冲器的主要技术性能如表1所示。

表1 ZCQ100型振冲器主要技术性能

其他施工机具包括50 t履带吊、高压水泵、潜水泵。以回填砂振冲施工进度和密实度的要求为基础，使用100 kW振动锤对回填区域进行施工，准备一台同样型号的振动锤备用。振冲施工的过程中，使用50 t履带吊吊起振动锤，以等边三角形的方式布置振冲点，两点之间的间距为2.5 m。

振冲施工的顺序为自上而下，采用反复施工的办法，振冲锤的下沉速率为1.5 m/min。

试验区的振冲技术参数：（1）回填砂层与振冲深度的有效距离为3 m；（2）贯入和上拔速度为1.5 m/min；（3）水压为0.2～1 MPa；（4）每段提升高度为0.5～1 m；（5）密实电流为100～120 A。

试验施工采用的操作步骤为：下沉至设计标高→振密→上提1 m→下沉半米→振密→重复操作→拨出砂面。

振冲试验注意要点：（1）振密振冲电流，以设计的标准为基础，使振冲密实电流满足设计的要求；（2）振冲加密施工时，留振施工的时间必须要达到设计的标准时间，严格控制提升速度，高效控制振冲时间短和漏振等问题；（3）控制贯入速度（控制在1.5 m/min左右）；（4）桩位平面偏差控制在半个振冲器直径内，施工过程中，采取措施控制垂直度、分段提升高度和振冲深度，使其达到设计的标准。

采取事先试验的方式确定振冲施工的相关参数，如水压、留振时间、液化电流和地基加固密实电流等。振冲试验结束后可立即进行检测，检测项目只需做标贯即可。以《水运工程抗震设计规范》（JTS 146—2012）为基础，贯入锤击的数量保持在17击以上。

完成基槽回填砂振冲试验后，依据振冲试验参数来开展各项工作任务，施工方法要与试验段的完全一致。桩位间距控制在2.5 m左右，使用等边三角形的方式布置孔位，振冲深度为回填砂层底部。

振冲记录：记录好每个振冲孔的施工信息，具体内容包括施工时间、日期、振冲深度、孔号、密实电流、施工电压、障碍、留振时间和修机情况等信息。

3 振冲碎石桩施工工艺

3.1 设计要求

针对部分已回填区域的地质情况全面分析，根据设计要求及现场实际情况，在处理部分已回填素填土区域地基时，使用的主要处理方法为振冲碎石桩，碎石桩的半径为0.4m,设计的桩长要与辉绿岩残积黏性土以及残积砾质黏性土充分接触。

3.2 测量放样

使用GPS完成桩位的测量放线工作，对标准控制点进行核查，并依据设计图纸和控制点完成放线布桩施工，使用木桩固定每个桩点，并将其标记好。振冲使得孔深和孔位偏差满足设计的标准，开孔偏差不大于0.1 m；造孔深度不浅于设计处理深度以上0.3 m；桩位偏差不大于0.2 m。

3.3 设备组装

组装好的现场照明系统、振冲设备和施工设备及时进行调试，振冲器的型号为ZCQ100型，数量为1台，同时将操作柜和电控箱配齐，使用的其他设备还包括小型装载机、排污泵、上水泵和50 t履带吊等。依据设计位置将汽车吊停好，将导杆和振冲器连接在一起，调试振冲标尺，连接控制线路，吊起振动器，将振冲器和上水泵开启，登记空载运行参数，以试桩的振冲碎石桩施工参数为基础，对上水系统和电控系统进行及时调整，同时做好相关的信息登记工作。

3.4 振冲桩施工作业

（1）造孔。

使用吊车将振冲器尖端与设置好的桩位对齐，缓慢下降到距离地面30 cm位置停止，将高压清水泵打开；振冲器下端射水口的出水水压满足施工参数后，将振冲器打开；振冲器偏心块转速达到设计值后，将振冲器下沉到底层中完成造孔施工；振冲器贯入2 m以后，对造孔时间、水压和电流进行登记，贯入施工达到设计值后，停止施工。

（2）清孔。

造孔施工结束以后，将振冲器吊出，将振冲器对准孔位竖直再次贯入孔底，依据实际的施工情况确定清孔排浆的次数，孔口返出稀泥浆后，方可停止施工。

（3）填料、振密、制桩。

清孔施工完成后，电控柜更改使用加密水压和加密电流，采取分段加密、连续填料的制桩方法。施工程序为定位、造孔、成孔、填料、振冲制桩、完成制桩。振冲器提高50 cm后，使用装载机将碎石骨料填入孔洞中，石料顺着孔边进入孔底后，振冲器下降，对孔底桩体采取加密处理。

（4）制桩记录。

施工过程中记录桩体留振时间、填料量、密实电流和成孔电流时，使用的主要设备为振冲器上自带的振冲碎石桩施工自动监控系统记录仪，该设备获得的数据信息也是监理和设计部门验收的依据。

（5）造孔制桩。

安排专人负责施工现场的排水沟清理任务，确保排污管道畅通，使淤泥可以及时排出，确保施工场地干净、整洁。

3.5 泥浆池、排水沟布置

设置3个尺寸为4 m×4 m×1.5 m泥浆池，分别为1#、2#、3#泥浆池，排水沟的尺寸设计为0.2 m×0.2 m，振冲区域四周的排水沟将泥浆引入泥浆池中。泥浆池水位到达一定程度后用泥浆车运至指定位置排放，边坡采用1∶1比例放坡，泥浆池顶四周布置安全防护栏，设置安全警示标语，振冲碎石桩施工结束后，采取分层碾压的方式，将原土回填到开始施工的位置，使其恢复到原来的状态。

3.6 特殊情况处理

（1）造孔过程。

如果出现贯入迟缓的情况，可以加大水压来冲破阻力；如果在振冲器的电流出现过大的情况，可以降低振冲器的振动力和贯入速度；如果孔口的回水不多，说明孔内有堵塞的情况或者是透水层的强度增加，可以将供水量变大或孔径增加；如果出现孔位错位的情况，说明振冲器的垂直度出现问题，对振冲器的凿空位置进行整振，将填料加入偏移一侧，调整垂直度后再次施工[1]。

（2）填料施工。

出现填料不通畅的情况，孔中有堵塞物或者是孔口过窄，使用振冲器扩孔或者是挖除孔口泥土；石料粒径比较大时，适当采取措施减小粒径；填料较多将振冲器导管堵塞后，停止填料施工，活动振动器，使石料抱管问题得以及时处理。

（3）加密阶段。

电流上升速度比较慢，加大填料量和水压，如果加密电流的标准比较高，应及时调整。振冲器的电流过大，减慢振冲器施工速度或对水压进行增加，处理土层过硬的问题；加密性能符合施工标准的地段，及时上提振冲器，有效控制电流超出额定电流的情况。

（4）振冲器被埋。

电流过大导致跳闸停电，将振冲器用吊车提起，多次启动振动器并缓慢提出；如果振冲器提升困难，需要停机冲水，3 h后再进行提升作业。振冲器电机出现问题后，吊车无法提出，可采取四周打孔的方法降低阻力。

4 结语

本文全面分析了在码头护岸后方陆域不同填料类型的回填区域中，使用振冲砂桩和振冲碎石桩施工的具体情况，不同的施工技术获得的振冲地基处理效果存在差异。对二者的应用条件、应用环境、应用效果进行了分析，以期为相似工程提供参考建议。