田貴智

（山西省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，山西 太原 030002）

振動(dòng)沉管碎石樁是以碎石（卵石）為主要材料制成的復(fù)合地基加固樁，適用于擠密處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土、雜填土及可液化土地基。加固機(jī)理為碎石樁施工時(shí)一方面要在振沖孔內(nèi)加填碎石（或卵石等）填料，在地基中形成一個(gè)大直徑的密實(shí)樁體，置換原地基土；另一方面樁間土受到不同程度的擠密和振密，土的孔隙體積減少，密實(shí)度增加，樁和樁間土構(gòu)成復(fù)合地基，使地基承載力提高，變形減少，并能夠消除土層的液化[1-2]。相對(duì)其他地基處理技術(shù)而言，振動(dòng)沉管碎石樁有無污染、因地制宜、就地取材、工期短、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)[3]，因而近年來該技術(shù)在公路等領(lǐng)域地基處理中得到了廣泛應(yīng)用。文章以某河道治理工程為例，對(duì)振動(dòng)沉管碎石樁在水利工程地基處理中的應(yīng)用及施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

1 工程概況

某河道治理工程主要任務(wù)是防洪、河道蓄水、游船通行，以及為兩岸景觀建設(shè)搭建平臺(tái)，主要包括河道拓寬、新建壅水閘壩及船閘、堤防及二級(jí)平臺(tái)填筑、灘岸防護(hù)、兩岸新建排污暗涵等建設(shè)內(nèi)容。其中壅水閘主體、消力池和鋪蓋段等地基采用振動(dòng)沉管碎石樁復(fù)合地基，碎石樁樁徑600 mm，梅花型布置，樁間距1.3 m，設(shè)計(jì)要求處理后的復(fù)合地基樁間土應(yīng)完全消除液化，復(fù)合地基承載力為155 kPa。

樁身范圍內(nèi)組成巖性為：人工填土、細(xì)砂、低液限粉土、低液限粘土。

第①層：雜填土，表層主要為施工完成后的碎石及粉細(xì)砂，層厚0.3 m～0.5 m。第②層：粉細(xì)砂（Q4al+pl），褐灰色，含云母、石英、長(zhǎng)石，局部夾低液限粉土薄層，層底埋深7.4～8.1m。第③層：低液限粘土（Q4al+pl），褐灰色，含云母、石英、長(zhǎng)石，局部夾低液限粉土，層底埋深大于14.0 m。

地下水位位于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高附近，擬建場(chǎng)地為液化場(chǎng)地，場(chǎng)地液化等級(jí)為嚴(yán)重液化，主要液化土層為第②層粉細(xì)砂。

2 施工質(zhì)量要點(diǎn)

2.1 材料選擇

碎石樁填料應(yīng)采用未分化、具有良好穩(wěn)定性和排水性的碎石料。本工程按設(shè)計(jì)要求采用20～50 mm 自然級(jí)配的碎石，含泥量小于等于5%，且最大粒徑不超過5 cm。

2.2 試樁

對(duì)于不同的地質(zhì)條件，采用不同的施工工藝和設(shè)備處理效果會(huì)有很大差異。在實(shí)際施工過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)的樁間距等參數(shù)與施工實(shí)際不相符或者按設(shè)計(jì)參數(shù)處理后達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的情況，因此碎石樁施工前，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行試樁試驗(yàn)，以復(fù)核地質(zhì)資料以及設(shè)備、工藝、施工順序是否適宜，確定壓入碎石量、一次提升高度和提升速度、工作電流等技術(shù)參數(shù)，以確保大面積施工質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本工程共設(shè)碎石樁試驗(yàn)樁三組，每組7 根試驗(yàn)樁，各組試樁所處的位置均處于具有代表性的土質(zhì)環(huán)境。按設(shè)計(jì)文件樁間距及形式繪制碎石樁施工平面圖和試樁位置圖，準(zhǔn)確放出試樁樁位，成樁后28 d 進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。檢測(cè)表明，在碎石樁間距1.3 m 和碎石樁充盈系數(shù)1.3 的情況下，碎石樁的液化基本消除，靜載力試驗(yàn)和動(dòng)力觸探均符合要求，試樁成果為：一根樁打樁時(shí)間為17～25 min，打樁平均速度為1.37 m/min，反插次數(shù)為10～15 次，灌石量為1.45～1.5 m3，平均充盈系數(shù)為1.30。

2.3 施工工藝和方法

2.3.1 樁位放樣

清理整平現(xiàn)場(chǎng)后根據(jù)業(yè)主提供的控制點(diǎn)，由專業(yè)測(cè)量人員測(cè)放出邊樁中心線，并加以妥善保護(hù)、隨時(shí)復(fù)核，避免由于標(biāo)識(shí)被破壞導(dǎo)致的樁位不準(zhǔn)。對(duì)于施工中由擠土作用造成的樁位偏差，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2.3.2 機(jī)具定位

移動(dòng)碎石樁機(jī)，對(duì)準(zhǔn)加固點(diǎn)，調(diào)整搭架，使樁管與地面垂直度不大于1%，并對(duì)樁管長(zhǎng)度及投料口位置進(jìn)行校正，使之符合設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。打開電源，檢查電壓和振動(dòng)錘的空載電流是否正常。

2.3.3 振動(dòng)沉管

樁管下沉開動(dòng)振動(dòng)機(jī)，邊振動(dòng)邊下沉樁管至設(shè)計(jì)深度。

2.3.4 填料

沉管到設(shè)計(jì)深度后稍微向上拔管并停止振動(dòng)，將碎石由加料口灌入樁管內(nèi)，灌入量按樁身理論方案量值與充盈系數(shù)計(jì)算。

2.3.5 振動(dòng)拔管

啟動(dòng)撥管，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)碎石灌入量，以防亂灌現(xiàn)象。拔管前先振動(dòng)數(shù)秒，至電流穩(wěn)定以后邊振動(dòng)邊拔管,每拔1～1.5 m 停止振動(dòng)，拔管速度要控制均勻，并進(jìn)行多次反插，直至管內(nèi)的碎石全部投出。

2.3.6 成樁

重復(fù)以上填料、振動(dòng)拔管、反插等步驟，直至碎石樁的設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，完成一根樁的施工作業(yè)。移動(dòng)機(jī)械到下一樁位，重復(fù)以上操作。

2.4 質(zhì)量控制措施

第一，施工放樣要嚴(yán)格遵照碎石樁施工平面圖，保證其布置形式及樁間距符合設(shè)計(jì)要求。

第二，碎石樁填料按設(shè)計(jì)要求選用未風(fēng)化的20～50 mm 自然級(jí)配碎石，含泥量小于等于5%，且最大粒徑不超過5 cm，不得使用未檢測(cè)或檢測(cè)不合格的碎石，保證填料的質(zhì)量。

第三，成樁施工過程應(yīng)嚴(yán)格遵循碎石樁施工方案及試樁確定的參數(shù)，根據(jù)沉管及擠密情況，嚴(yán)控填料量、提升高度和速度、電機(jī)的工作電流等，同時(shí)確保樁身的連續(xù)性。施工過程中若地層條件與勘察有較大差異，或者投料量、成樁速度出現(xiàn)異常情況應(yīng)該立即停工并上報(bào)。

第四，碎石要分批加入，控制數(shù)量，按少量多次原則進(jìn)行，每段樁體在沒有達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度時(shí)，須繼續(xù)加料振實(shí)，嚴(yán)防“頸縮樁”和“斷樁”的發(fā)生。

第五，施工過程中應(yīng)及時(shí)挖除樁管帶出的泥土，嚴(yán)防孔口泥土掉入孔中。

3 處理效果評(píng)價(jià)

委托試驗(yàn)室對(duì)該項(xiàng)目沉管碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行檢測(cè)，通過樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及室內(nèi)土工試驗(yàn)判定地基處理后液化消除的情況，通過重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)判定碎石樁樁體密實(shí)度，通過復(fù)合地基靜載試驗(yàn)確定地基處理后復(fù)合地基承載力特征值是否滿足設(shè)計(jì)要求。檢測(cè)表明地基處理后液化已消除，復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。下面以消力池地基段檢測(cè)為例分項(xiàng)簡(jiǎn)要說明。

3.1 樁體密實(shí)度檢測(cè)

重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)采用自動(dòng)落錘法，試驗(yàn)從基底標(biāo)高開始連續(xù)貫入，錘擊數(shù)隨深度增加而增大，修正后的錘擊數(shù)介于6.00～17.00 擊，根據(jù)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ340-2015），判定沉管碎石樁樁體密實(shí)度為中密～密實(shí)。

3.2 樁間土處理效果檢測(cè)

本次液化判別根據(jù)河道蓄水后最高水位進(jìn)行計(jì)算，檢測(cè)區(qū)標(biāo)貫深度均從設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高算起，按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）附錄P 采用標(biāo)貫試驗(yàn)判別法進(jìn)行判定。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)應(yīng)進(jìn)行校正，并以校正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N 作為復(fù)判依據(jù)。經(jīng)計(jì)算判定地基土液化已消除。

3.3 復(fù)合地基承載力檢測(cè)

復(fù)合地基靜載試驗(yàn)采用壓重平臺(tái)反力裝置，加載采用慢速維持荷載法，試驗(yàn)荷載分10 級(jí)施加，每級(jí)加載值35 kPa，逐級(jí)加載，直至達(dá)到試驗(yàn)要求的最大加載量350 kPa。每加一級(jí)荷載前后都要各記錄一次承壓板沉降量，以后每隔30 min 記錄一次，直至沉降量相對(duì)穩(wěn)定為止。本次檢測(cè)累計(jì)沉降量介于11.92～17.95 mm 之間，卸荷后壓板殘余沉降介于7.92～13.64 mm，各試驗(yàn)點(diǎn)在其最大試驗(yàn)荷載350 kPa 作用下，荷載沉降曲線及沉降時(shí)間曲線上無明顯特征點(diǎn)，且累計(jì)沉降量均小于承壓板邊長(zhǎng)的0.06 倍（72 mm），各試驗(yàn)點(diǎn)均未達(dá)到破壞狀態(tài)，荷載試驗(yàn)沉降量與壓板邊長(zhǎng)的比值s/b=0.010 時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載，大于最大加載值的1/2。因此，依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），在本次試驗(yàn)的最大試驗(yàn)荷載下，試驗(yàn)點(diǎn)復(fù)合地基承載力特征值取其最大試驗(yàn)荷載350 kPa的1/2，即175 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

檢測(cè)結(jié)果表明振沖沉管碎石樁能夠有效地消除地基土的液化性，提高地基的承載力，只要選擇合理的施工工藝，掌握工藝質(zhì)量控制要點(diǎn)，不斷完善質(zhì)量問題的對(duì)策，就能保證樁基工程整體的施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。