李国江

甘肃鼎龙水利水电有限公司

浅谈振冲法在加固地基中的应用

李国江

甘肃鼎龙水利水电有限公司

振冲法是在桩孔中填入碎石等坚硬材料来置换部分地基软土、软弱砂类土、软弱砂粒石，以达到加固地基的目的，此法称振冲加固法。近年来振冲加固地基施工在市政、水电、公路、铁路、机场等工程建筑中广泛使用，具有加固效果好、成本低和进度快等优点，并提高了工程基础抗震防液化。在此，我就参与的理塘县木里河上通坝水电站拦河坝工程大坝坝基处理采用振冲置换法加固地基施工进行了总结。

振冲法；加固地基；施工工艺术

1 工程背景

工程大坝位于理塘县境内，大坝水库正常蓄水位3144m，闸(坝)顶高程3145.70m，坝高45，坝顶全长132.12m。为混凝土重力坝，挡水建筑物沿坝轴线呈一直线布置，从左至右布置非溢流坝段、储门槽段、泄洪冲沙闸段、排污闸段、右岸接头坝段。

坝址工程地质，上部上Ⅲ(孤)漂块卵石夹砂层，上Ⅱ-5、上Ⅱ-4(粉)细砂层、上Ⅱ-3淤泥质壤土层，允许承载力低，不能满足设计要求，且(粉)细砂层存在地震液化问题。河床覆盖层总厚25～50m，如全部挖除难度大，进度慢、成本高。

经工程参建各方反复查勘，讨论研究对大坝基础采用振冲挤密法加固处理措施，处理深度应根据地基应力、允许变形量等综合确定，间距2m*2m，梅花形布置，桩径0.8m。共198根桩。

2 施工特点

本工法施工机械设备和施工工艺简单，便于操作；施工工效较高，工期短，不受季节限制；机械化程度高，节省劳力，可就地取材，综合经济效益好；工程造价低，施工进度快。

3 施工原理

3.1 在振冲器的重复振动和侧向挤压作用下，土层的结构破坏，孔隙水压力迅速增大，在桩管下沉过程中，沉管对四周土层产生侧向压力，桩管把土挤向周围地层，使周围土的孔隙率减小，密度增大，达到挤密的效果，提高地基承载力。

3.2 消除液化的作用。桩管起拔时，放入以拌好的坚硬碎石和中细砂，通过多次反复上下插入振动，部分碎石振入周围土层，再次挤密周围土。碎石和砂形成了周围土的“蓄水池”， “蓄水池”和地表水连成流水通道，使得桩周围水顺畅流出，有效地消散了周围土超静孔隙水压力，防止了砂土液化，加快地基排水。桩间土所受到的剪应力由于桩体的剪应力集中而减小，增加了土体的抗剪强度，碎石桩对桩间土起到了减震效应，有效的消除液化。

4 施工工艺

4.1 施工要点：本施工方法作20m长的桩，工效一般为5～10m/h。

4.2 关键技术：本施工工法的关键技术是造孔、加密、成桩和质量检测。

4.3 施工参数通过现场试验来确定。

4.4 振冲前应按设计图在现场定出孔位，编好孔号，将施工用水管路和电力线路引到现场，处理好污水、泥浆的排放设施(一般排到污水池、泥浆池)。

4.5 为防止保护已成型的桩，施工时采用“一端推向另一端推进的施工方式”。

4.6 提管速度控制在0.5-1m/s之间，且要多次反插入振捣，使得充盈系数＞1.36；当振冲器到达孔底以上0.5m时，要将振冲器提到孔口，再放下，如此反复1～3次，升降速度为6～7m/min，然后将振冲器停在孔底以上0.5-1m处，开始清孔，3-5分钟后提出振冲器，准备填碎石。冲孔采用高压水，从振冲器冲出，将孔内泥浆、浮渣、粉砂等清出。

4.7 每次填料不宜超过0.6m。当电流达到规定值时，应稳定10～20秒再提升，否则应继续加料振密。填料采用人工配合ZL50装载机填料。

4.8 对每根桩的电流、水压、桩深、桩的直径和填料高度等参数作详细记录。

4.9 垫层。碎石桩施工结束后，由于桩头碎石密实度一般达不到设计要求，应将所有桩头清除50cm左右，再加30cm石垫层，其作用是使上部的荷载更加均匀地传递到复合地基上，形成水平的排水通道与桩柱的直排水通道连接。垫层必须平整。

5 质量安全标准

5.1 质量标准

5.1.1 控制好填料(碎石、砾石、卵石)规格，一般粒径为2-5cm，含泥量不超过5%。填料最好用坚硬的碎石。

5.1.2 严格控制好桩位中心线与桩底标高，喷水中心与桩孔中心的偏差小于5.0cm，成孔中心与设计中心的偏差小于8.0cm，成桩桩顶中心与设计中心的偏差小于0.20D。在填料前测量成孔深度。

5.1.3 桩体垂直度偏差不得大于0.1%。

5.2 质量控制措施

振冲桩成桩质量由成孔质量和振密质量决定。

5.2.1 成孔质量由以下因素决定：① 孔位必须符合设计要求；②孔径0.8m、距离为2*2m，梅花形布置；③水量水压不小于0.5MPA；④孔深符合设计要求。

5.2.2 振密质量由以下因素决定：① 填料规格(碎石粒径20～50mm，含泥量＜5%，新鲜，砂以河沙为主，含泥量＜5%)和加填筑量；②振密电流(50～55A)；③留振时间(5～15s)。

6 机具设备

采用ZCQ85型振冲器成孔， 15t自卸汽车运料至作业面， QY32汽车吊起吊振冲器振冲；人工辅助ZL50装载机填料；水泵的供水压力不宜低于0.6MPa，供水量应大于25m3/h。还需配备控制电流操作台，其上需附有150A以上的电流表(或自动记录电流计)和500V电压表等。具体以实际施工采用的满足设计要求的设备为准。

7 效益分析

通过试验分析，振冲法加固软土地基，承载力可提高3-5倍。与预制混凝土桩基础相比，可节省工程费用50%左右。对粒径过大的含量过多的砾卵石，一般应通过现场试验确定施工方法。对含有较多漂石或块石的地层，应慎重使用。

[1]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册(第二版).北京：中国建筑工业出版社，200.226～229.

[2]李燕杰，李金轩等.碎石桩复合地基设计方法的探讨.土工基础，2006，20(6)：41-43.

[3]舒怀珠.振冲碎石桩处理砂土液化地基的设计与应用.人民长江，2008，39(18)：51/81.

[4]童列成.太平湖软基的干振碎石桩加固.土工基础，2006，20(4)：2-3.

国江(1976年12月～)，男，汉族，籍贯甘肃；毕业于西安科技大学水利水电工程专业，现工作于甘肃鼎龙水利水电工程有限公司。