文章結(jié)合碭山縣某工程地基加固方案，重點介紹了振沖碎石樁的施工工藝、施工方法以及施工過程中的質(zhì)量控制要點，并詳細(xì)分析了該方法的施工原理，可供類似工程借鑒。
【關(guān)鍵詞】振沖法；地基加固；施工方法
水利工程是基礎(chǔ)工程，在各個地方都得到重視，其工程質(zhì)量更是重中之重，振沖碎石樁地基處理技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢在水利地基加固工程中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。廣泛適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜填土等軟弱地基。并且在工程中施工速度快，質(zhì)量容易控制，是一種有效、簡便、經(jīng)濟(jì)的地基施工方法。文章結(jié)合工程資料和現(xiàn)場考察結(jié)果，對工程地基采用了振沖法來進(jìn)行地基處理，在施工中嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，結(jié)合工程實際，制定詳盡適合的施工方案，以便不斷提高施工水平。
1、設(shè)計方案
碭山縣某工程節(jié)制閘進(jìn)出口上下游翼墻下地基為粉細(xì)砂地層，由于承載力不足、地震液化現(xiàn)象較嚴(yán)重等問題，需要進(jìn)行地基加固。
通過分析收集到的相關(guān)鉆孔資料數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域自然地理狀況，對碭山縣軟土的地質(zhì)特征及分布進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，結(jié)果表明：碭山縣的軟土主要形成于第四紀(jì)全新世晚期，巖性主要為淤泥質(zhì)粘性土，天然孔隙比（e）=1.361～1.723，屬欠固結(jié)土；碭山縣的軟土主要發(fā)育在地表淺部（距地面25 m以內(nèi)），主要在古黃河沿岸區(qū)域展布；軟土埋深一般5～15 m，厚度一般3～10 m，由上至下可分別為表土層、淤泥層和底土層。設(shè)計要求對閘室段上下游采用槽孔鋼筋砼進(jìn)行地基處理；對上下游翼墻采用振沖碎石樁進(jìn)行處理。翼墻振沖碎石樁布置為6排，孔位為梅花型布置，樁深10～15m。在振沖碎石樁頂部鋪設(shè)1.0m厚的碎石排水墊層，使碎石樁連成整體，形成良好的豎直和水平通道。
2、生產(chǎn)性工藝試驗
施工地段確定后，選擇了有代表性的地段結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行工藝試驗，以確定振沖碎石樁的施工參數(shù)。工藝試驗樁徑采用了500mm、600mm、800mm三種規(guī)格，樁距采用了2.0m、2.2m、2.5m三種尺寸?，F(xiàn)場試樁后分別采取了取土試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、動力觸探試驗、人工開挖等檢測手段，對不同施工參數(shù)下的地基加固效果進(jìn)行評定，超終確定振沖碎石樁直徑為800mm、樁距為2.0m。
3、施工程序及施工方法
3.1 施工程序
振沖碎石樁的施工程序為：施工準(zhǔn)備→測量定樁位→鉆機(jī)架設(shè)→振沖鉆孔→清孔→填料→振實成樁→成樁檢測（樁體及樁間土）。
3.2 施工方法
3.2.1 振沖成孔
按照設(shè)計圖紙和工藝試驗確定的成果放出樁位，并對各振沖樁進(jìn)行編號，按規(guī)定順序造孔。振沖成孔設(shè)備為ZCQ-75型振沖器，下振前復(fù)核樁位，中心偏差不大于50mm。振沖器造孔時，振沖器以1～2m/min的速度在土層中均勻下沉，造孔水壓0.5MPa，始終保證振沖器自重懸垂，以免造孔偏斜。振沖器每貫入1～2m深記錄一次，并將振沖器下振、上提2～4遍擴(kuò)孔，確保樁徑符合設(shè)計要求。
3.2.2 清孔
當(dāng)振沖造孔深度達(dá)到設(shè)計高程，并經(jīng)檢驗合格后方可進(jìn)行清孔。清孔前將孔口附近的泥塊、雜物等清理干凈，避免掉入孔內(nèi)堵塞鉆孔。清孔時將振沖器提離孔底300～500mm，用循環(huán)水稀釋孔內(nèi)泥漿，清孔時間2～5min。清孔完成后將水壓、水量減少至孔口有一定回水量，沒有大量顆粒帶走的程度，維持一段時間（1～2min）即可結(jié)束清孔。
3.2.3 填料與振密
清孔達(dá)到要求后開始填料制樁，回填料采用2～5cm的礫石，連續(xù)級配，事先堆放于孔口附近待用。填料采用裝載機(jī)配合人工填料，連續(xù)下料為主、間隔加料為輔，每次加料量控制在0.3～0.5m3左右。將振沖器沉入填料中進(jìn)行振密，振密電流95～105A，加密水壓0.3MPa，面振時間按15～30s控制。一段填料振密后應(yīng)留振5～15s，然后將振沖器上提300～500mm，進(jìn)行下一段的振沖加密。如此往復(fù)，直至達(dá)到設(shè)計的加密長度。
3.2.4 成樁檢測
在一個施工段完成后進(jìn)行，需檢測樁體密實度，檢測方法采用重型Ⅱ動力觸探，檢測頻率不少于碎石樁總數(shù)的3%。對樁間土的檢測采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，檢測頻率每500m2 不少于3個。
3.2.5 檢測成果
檢測成果顯示：樁身重型動力觸探擊數(shù)均大于10擊，樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)均大于8擊，達(dá)到了設(shè)計要求，取得了良好的加固效果。
3.2.6 質(zhì)量控制要點
振沖碎石樁施工過程的質(zhì)量控制主要有3個方面：造孔質(zhì)量控制、清孔質(zhì)量控制、填料的質(zhì)量控制。
（1）造孔的質(zhì)量控制：主要為孔位中心偏差、孔斜、孔徑、孔深等方面，應(yīng)結(jié)合不同項目的具體情況，采取切實可行的保證措施；
（2）清孔的質(zhì)量控制：主要為保證清孔時間和回水時間，不同的地層應(yīng)區(qū)別對待，靈活掌握；
?。?）填料的質(zhì)量控制：主要為原材料質(zhì)量、每次加料量的控制（一般超大不超過成樁0.5m）、制樁水壓、密實電流、留振時間，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計或規(guī)范要求執(zhí)行。
4、振沖法加固機(jī)理
振沖加固作用有擠密、置換、排水、墊層和加筋作用。由于地基土物質(zhì)組成不同其加固機(jī)理有異。振沖法加固砂土地基對樁間土擠密作用明顯；而粘性土制樁主要起置換作用。
4.1 振沖法加固松散土地基
如前述，振沖法加固砂性土地基主要作用是提高地基的承載力，減少變形和增加抗液化性。因加固機(jī)理主要有砂基加密作用，排水減壓作用，砂基預(yù)震效應(yīng)。
振沖法施土?xí)r使飽和松散的砂土顆粒在高頻強(qiáng)迫振動下產(chǎn)生液化，然后重新排列致密并且在振孔中填入的大量粗骨料后，被強(qiáng)大的水平擠力擠入周圍土體中。這種強(qiáng)制擠密使砂土的相對密度增加，孔隙率降低，干容重和內(nèi)摩擦角增大，土的物理力學(xué)性能改善，使地基承載力大幅度提高。如試驗場地復(fù)合地基承載力由天然地基承載力80kPa提高到200～260kPa，變形模量達(dá)到8.0～9.0MPa。天然地基土標(biāo)準(zhǔn)貫人擊數(shù)N63.5=2.5.經(jīng)振沖法加固后N63.5提高到3～4倍。復(fù)合地基靜力觸探的貫人阻力PS值提高4～5倍。滿足了增加地基承載力和抗地震液化的要求。 對砂土液化機(jī)理的研究證明，當(dāng)飽和松散砂土受到剪切循環(huán)荷載作用時將發(fā)生體積的收縮和趨于密實，在砂土無排水條件時體積的快速收縮導(dǎo)致超靜孔隙水壓力來不及消散而急劇上升。當(dāng)砂土中有效應(yīng)力降低為零時，便形成了砂土的完全液化。振沖法加固砂基時向振沖孔內(nèi)填碎石等反濾性良好的粗粒料，在地基中形成滲透性良好的人工豎向排水減壓渠道?？捎行У叵⒑头乐钩紫端畨毫Φ脑龈?。防止砂土液化，并加速地基的排水固結(jié)。美國H.B Seed、J.R.Booker等的研究認(rèn)為，在可液化砂基中設(shè)置a/b=0.25（a為排水樁半徑，b為孔距之半）的礫石排水樁，則地基土的任何部分都不致產(chǎn)生液化。
砂土液化特性除了與相對密度有關(guān)外·還與其振動應(yīng)變史有關(guān)。在振沖法施工時，振沖器以每分鐘1450次振動頻率.98m/s2水平加速度和90kN激振力噴水沉人土中，施工過程中使填入料和地基土在擠密的同時獲得強(qiáng)烈的預(yù)震，這對砂土增強(qiáng)抗液化能力是極為有利的。
4.2 粘性土加固機(jī)理
粘性土地基由于其粉粒含量多，粒間結(jié)合力強(qiáng)，滲透性低，在振動力的作用下土中水不易排走，所以碎石樁的作用主要是置換。由于碎石樁的剛度比樁間土的剛度大，地基中應(yīng)力按材料變形模量重新分布。大部分荷載將由碎石樁承擔(dān)，樁體應(yīng)力和樁間土應(yīng)力比值一般為3～5。
碎石樁是粘土地基中良好的排水通道，起到排水砂井的效能，縮短了孔隙水的水平滲透途徑，加速軟土的排水固結(jié)，使沉降穩(wěn)定加快，強(qiáng)度提高。
此外碎石樁作為復(fù)合地基的加固作用，還有墊層和加筋作用。
5、施工體會
?。?）振沖碎石樁在施工中，對場地要求少、工程造價低，效果明顯，故在軟土地基加固處理中應(yīng)廣泛推廣。
?。?）施工前有必要對施工地段的地層進(jìn)行復(fù)勘，以便準(zhǔn)確掌握地層結(jié)構(gòu)和各層土的性狀，用以指導(dǎo)、調(diào)整施工技術(shù)參數(shù)。
（3）在振沖碎石樁施工時，要分序施工，至少分二次序施工，要隔樁、隔排跳打，避免出現(xiàn)土體抬動、樁體錯斷、斜孔等現(xiàn)象。
?。?）樁體頂部以下1.0m左右的土層加固要加強(qiáng)，在地面采用振動碾壓或挖除加墊層進(jìn)行處理，防止地基與建筑物結(jié)合處存在薄弱面。
?。?）填料不宜過猛過快，原則上要“少吃多餐”，均勻下料，每次填料量不超過成樁0.5m，且填料后保證振沖器能貫入到原提起前的深度，以免漏振。
?。?）應(yīng)準(zhǔn)確、詳細(xì)記錄施工中制樁時間、制樁水壓、沉樁深度、填料量、密實電流、留振時間等相關(guān)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)質(zhì)量的可追溯性。
