水利大坝地基振冲碎石桩处理施工技术探讨
邢军+宋光华
摘 要：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，不仅能够提高施工效率，缩短工期，同时，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。
关键词：水利大坝；地基施工；振冲碎石施工
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。广泛适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等软弱地基。并且在工程中施工速度快，质量容易控制，是一种有效、简便、经济的地基施工方法。文章结合工程资料和现场考察结果，对工程地基采用了振冲法来进行地基处理，在施工中严格控制工程质量，结合工程实际，制定详尽适合的施工方案，以便不断提高施工水平。
1 工程案例
某工程节制闸进出口上下游翼墙下地基为粉细砂地层，由于承载力不足、地震液化现象较严重等问题，需要进行地基加固。通过分析收集到的相关钻孔资料数据，结合区域自然地理状况，对软土的地质特征及分布进行了系统总结，结果表明：软土主要形成于第四纪全新世晚期，岩性主要为淤泥质粘性土，天然孔隙比（e）=1.361～1.723，属欠固结土；软土主要发育在地表浅部（距地面25m以内），主要在古黄河沿岸区域展布；软土埋深一般5～15m，厚度一般3～10m，由上至下可分别为表土层、淤泥层和底土层。设计要求对闸室段上下游采用槽孔钢筋砼进行地基处理；对上下游翼墙采用振冲碎石桩进行处理。翼墙振冲碎石桩布置为6排，孔位为梅花型布置，桩深10～15m。在振冲碎石桩顶部铺设1.0m厚的碎石排水垫层，使碎石桩连成整体，形成良好的竖直和水平通道。
施工地段确定后，选择了有代表性的地段结合生产进行工艺试验，以确定振冲碎石桩的施工参数。工艺试验桩径采用了500mm、600mm、800mm三种规格，桩距采用了2.0m、2.2m、2.5m三种尺寸。现场试桩后分别采取了取土试验、标准贯入试验、动力触探试验、人工开挖等检测手段，对不同施工参数下的地基加固效果进行评定，最终确定振冲碎石桩直径为800mm、桩距为2.0m。
2 水利大坝地基振冲碎石桩处理施工工艺
1、机械就位
施工机具就位，振冲器对准桩位，开动水泵，待振冲器下端水口出水后，起动振冲器，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。
2、成孔
启动起吊机械，使振冲器以1-2m/min的速度下沉。成孔过程中应使振冲器保持铅直状态，并观察振冲器电流的变化，其电流的最大值不得超过电机的额定电流值：当下沉过程中电流值超过额定电流值时，必须减速或者停止下沉，或者向上提起振冲器，待电流下降后继续下沉。在成孔过程中要记录电流值、成孔速度和返水情况。当孔口不返水时，应加大水量。当振冲器达到设计处理深度以下0.3-0.5m时，开始往上起，直到孔口。
3、清孔
成孔后孔内泥浆比重较高，甚至有泥块，填料在孔内的下降速度将减慢，甚至造成淤塞，不利于制桩，因此成孔后要留一定时间（一般1-2min）进行清孔。清孔时将振冲器在孔底适当留振，将泥浆冲出孔口，再将振冲器提起，上下往返1-2次，使孔道通畅。
4、填料
清孔后，将振冲器提出孔口，即可开始自下而上逐段填料。填料一般有三种方式：一种是把振冲器提出孔口往孔内加料，然后再放入振冲器振密，每次往孔内倒入约0.15-0.5m石料，分段填料分段振密，直到制桩结束；另一种是振冲器不提出孔口，只是往上提一些，使振冲器离开原来振密过的地方，然后往下倒料，再放下振冲器进行振密；第三种方式是连续加料：即振冲器只管振密，而填料是不断往孔内添加，只要在其深度上达到规定的振密标准后就往上提振冲器，再继续进行振密。
5、振密加固
利用振冲器将填入桩孔的石料不断挤入侧壁土层，同时使桩身填料密实。振密加固时应该记录时间、投料数量和振冲器潜水电机所反映的电流值。无论哪种填料方式都应保证振密自孔底开始，以每段30-50cm长度逐段自下而上直至孔口。振密加固到孔口时桩体形成，先关闭振冲器，再关闭水泵。加固区的碎石桩全部施工完毕后，再进行表面清理。
6、成桩检测
在一个施工段完成后进行，需检测桩体密实度，检测方法采用重型Ⅱ动力触探，检测频率不少于碎石桩总数的3%。对桩间土的检测采用标准贯入试验，检测频率每500m2不少于3个。检测成果显示：桩身重型动力触探击数均大于10击，桩间土标准贯入试验击数均大于8击，达到了设计要求，取得了良好的加固效果。
3 水利大坝地基振冲碎石桩施工质量控制
1、振冲碎石桩试验段施工 振冲碎石桩施工前，根据施工规范要求施工前须通过试验段的施工，记录冲孔、清孔、制桩时间和深度、记录冲水量、水压、填入碎石量及电流的变化等，验证设计参数和施工控制的有关参数，选定科学合理的技术参数作为振冲碎石桩施工的控制指标。根据现场试桩的结果，需要取得如下的施工技术参数：造孔电流、造孔水压、加密电流、加密水压、留振时间、填料量和加密段长度等。施工时应密切注意对周围结构物的影响。试桩施工直接在振冲碎石桩施工范围内进行布置，根据振冲碎石桩施工图设计的分区要求，每区段振冲碎石桩施工前都必须进行试验桩施工。
2、振冲碎石桩施工过程的质量控制主要有3个方面：造孔质量控制、清孔质量控制、填料的质量控制。
（1）造孔的质量控制：主要为孔位中心偏差、孔斜、孔径、孔深等方面，应结合不同项目的具体情况，采取切实可行的保证措施；
（2）清孔的质量控制：主要为保证清孔时间和回水时间，不同的地层应区别对待，灵活掌握；
（3）填料的质量控制：主要为原材料质量、每次加料量的控制（一般最大不超过成桩0.5m）、制桩水压、密实电流、留振时间，应严格按照设计或规范要求执行。
3、严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的留振时间。水量要充足，使孔内充满水，防止塌孔，使制桩工作得以顺利进行；水压视土质及其强度而定，一般对强度较低的软土，水压小一些；对强度较高的土，水压大些；成孔过程中水压和水量尽可能大，当接近设计加固深度时，降低水压，以免影响桩底以下的土；加料振密过程中水压和水量均小些。 振冲碎石桩施工完成四个星期后即可做单桩复合地基荷载试验，按每300根随机抽取1根进行检验，但总数不得少于3根。桩体密实度抽查5%；复合地基承载力抽查5%，采用重Ⅱ型动力触探测试。碎石桩软基处理经检测符合有关规范及验收标准要求后，经监理工程师批准方可转下一道工序。
4 结束语
综上所述，振冲法加固软体地基适用性广，尤其适用于组成性质不同的多层软弱地基。软土地基经振冲处理后可加快固结，减少沉降，提高强度指标、抗震性能。振冲法施工速度快，质量容易控制，是一种有效、简便、经济的地基加固方法。
参考文献
[1]苏玮.振冲碎石桩在金康水电站中的应用[J].四川水力发电.2012（02）
[2]吕起云，杨绍江.振冲碎石桩在出流改道工程中的应用[J].水利规划与设计.2012（04）[3]李连喜，杨军，张增涛.振冲碎石桩在某工程中的应用[J].水利建设与管理.2008（08）
[4]季钰.振冲碎石桩在发生渠进水闸工程中的应用[J].水利科技与经济.2013（08）
摘 要：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，不仅能够提高施工效率，缩短工期，同时，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。
关键词：水利大坝；地基施工；振冲碎石施工
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。广泛适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等软弱地基。并且在工程中施工速度快，质量容易控制，是一种有效、简便、经济的地基施工方法。文章结合工程资料和现场考察结果，对工程地基采用了振冲法来进行地基处理，在施工中严格控制工程质量，结合工程实际，制定详尽适合的施工方案，以便不断提高施工水平。
1 工程案例
某工程节制闸进出口上下游翼墙下地基为粉细砂地层，由于承载力不足、地震液化现象较严重等问题，需要进行地基加固。通过分析收集到的相关钻孔资料数据，结合区域自然地理状况，对软土的地质特征及分布进行了系统总结，结果表明：软土主要形成于第四纪全新世晚期，岩性主要为淤泥质粘性土，天然孔隙比（e）=1.361～1.723，属欠固结土；软土主要发育在地表浅部（距地面25m以内），主要在古黄河沿岸区域展布；软土埋深一般5～15m，厚度一般3～10m，由上至下可分别为表土层、淤泥层和底土层。设计要求对闸室段上下游采用槽孔钢筋砼进行地基处理；对上下游翼墙采用振冲碎石桩进行处理。翼墙振冲碎石桩布置为6排，孔位为梅花型布置，桩深10～15m。在振冲碎石桩顶部铺设1.0m厚的碎石排水垫层，使碎石桩连成整体，形成良好的竖直和水平通道。
施工地段确定后，选择了有代表性的地段结合生产进行工艺试验，以确定振冲碎石桩的施工参数。工艺试验桩径采用了500mm、600mm、800mm三种规格，桩距采用了2.0m、2.2m、2.5m三种尺寸。现场试桩后分别采取了取土试验、标准贯入试验、动力触探试验、人工开挖等检测手段，对不同施工参数下的地基加固效果进行评定，最终确定振冲碎石桩直径为800mm、桩距为2.0m。
2 水利大坝地基振冲碎石桩处理施工工艺
1、机械就位
施工机具就位，振冲器对准桩位，开动水泵，待振冲器下端水口出水后，起动振冲器，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。
2、成孔
启动起吊机械，使振冲器以1-2m/min的速度下沉。成孔过程中应使振冲器保持铅直状态，并观察振冲器电流的变化，其电流的最大值不得超过电机的额定电流值：当下沉过程中电流值超过额定电流值时，必须减速或者停止下沉，或者向上提起振冲器，待电流下降后继续下沉。在成孔过程中要记录电流值、成孔速度和返水情况。当孔口不返水时，应加大水量。当振冲器达到设计处理深度以下0.3-0.5m时，开始往上起，直到孔口。
3、清孔
成孔后孔内泥浆比重较高，甚至有泥块，填料在孔内的下降速度将减慢，甚至造成淤塞，不利于制桩，因此成孔后要留一定时间（一般1-2min）进行清孔。清孔时将振冲器在孔底适当留振，将泥浆冲出孔口，再将振冲器提起，上下往返1-2次，使孔道通畅。
4、填料
清孔后，将振冲器提出孔口，即可开始自下而上逐段填料。填料一般有三种方式：一种是把振冲器提出孔口往孔内加料，然后再放入振冲器振密，每次往孔内倒入约0.15-0.5m石料，分段填料分段振密，直到制桩结束；另一种是振冲器不提出孔口，只是往上提一些，使振冲器离开原来振密过的地方，然后往下倒料，再放下振冲器进行振密；第三种方式是连续加料：即振冲器只管振密，而填料是不断往孔内添加，只要在其深度上达到规定的振密标准后就往上提振冲器，再继续进行振密。
5、振密加固
利用振冲器将填入桩孔的石料不断挤入侧壁土层，同时使桩身填料密实。振密加固时应该记录时间、投料数量和振冲器潜水电机所反映的电流值。无论哪种填料方式都应保证振密自孔底开始，以每段30-50cm长度逐段自下而上直至孔口。振密加固到孔口时桩体形成，先关闭振冲器，再关闭水泵。加固区的碎石桩全部施工完毕后，再进行表面清理。
6、成桩检测
在一个施工段完成后进行，需检测桩体密实度，检测方法采用重型Ⅱ动力触探，检测频率不少于碎石桩总数的3%。对桩间土的检测采用标准贯入试验，检测频率每500m2不少于3个。检测成果显示：桩身重型动力触探击数均大于10击，桩间土标准贯入试验击数均大于8击，达到了设计要求，取得了良好的加固效果。
3 水利大坝地基振冲碎石桩施工质量控制
1、振冲碎石桩试验段施工 振冲碎石桩施工前，根据施工规范要求施工前须通过试验段的施工，记录冲孔、清孔、制桩时间和深度、记录冲水量、水压、填入碎石量及电流的变化等，验证设计参数和施工控制的有关参数，选定科学合理的技术参数作为振冲碎石桩施工的控制指标。根据现场试桩的结果，需要取得如下的施工技术参数：造孔电流、造孔水压、加密电流、加密水压、留振时间、填料量和加密段长度等。施工时应密切注意对周围结构物的影响。试桩施工直接在振冲碎石桩施工范围内进行布置，根据振冲碎石桩施工图设计的分区要求，每区段振冲碎石桩施工前都必须进行试验桩施工。
2、振冲碎石桩施工过程的质量控制主要有3个方面：造孔质量控制、清孔质量控制、填料的质量控制。
（1）造孔的质量控制：主要为孔位中心偏差、孔斜、孔径、孔深等方面，应结合不同项目的具体情况，采取切实可行的保证措施；
（2）清孔的质量控制：主要为保证清孔时间和回水时间，不同的地层应区别对待，灵活掌握；
（3）填料的质量控制：主要为原材料质量、每次加料量的控制（一般最大不超过成桩0.5m）、制桩水压、密实电流、留振时间，应严格按照设计或规范要求执行。
3、严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的留振时间。水量要充足，使孔内充满水，防止塌孔，使制桩工作得以顺利进行；水压视土质及其强度而定，一般对强度较低的软土，水压小一些；对强度较高的土，水压大些；成孔过程中水压和水量尽可能大，当接近设计加固深度时，降低水压，以免影响桩底以下的土；加料振密过程中水压和水量均小些。 振冲碎石桩施工完成四个星期后即可做单桩复合地基荷载试验，按每300根随机抽取1根进行检验，但总数不得少于3根。桩体密实度抽查5%；复合地基承载力抽查5%，采用重Ⅱ型动力触探测试。碎石桩软基处理经检测符合有关规范及验收标准要求后，经监理工程师批准方可转下一道工序。
4 结束语
综上所述，振冲法加固软体地基适用性广，尤其适用于组成性质不同的多层软弱地基。软土地基经振冲处理后可加快固结，减少沉降，提高强度指标、抗震性能。振冲法施工速度快，质量容易控制，是一种有效、简便、经济的地基加固方法。
参考文献
[1]苏玮.振冲碎石桩在金康水电站中的应用[J].四川水力发电.2012（02）
[2]吕起云，杨绍江.振冲碎石桩在出流改道工程中的应用[J].水利规划与设计.2012（04）[3]李连喜，杨军，张增涛.振冲碎石桩在某工程中的应用[J].水利建设与管理.2008（08）
[4]季钰.振冲碎石桩在发生渠进水闸工程中的应用[J].水利科技与经济.2013（08）
