对水利工程施工中振冲技术的分析

 对水利工程施工中振冲技术的分析

　　摘要：振冲法地基处理技术，可以达到提高地基承载力、减小建筑物地基沉降量、提高土石坝体及地基的稳定性的目的。对振冲技术在水利工程中的应用进行了探讨。

　　关键词：振冲技术；施工工艺；质量控制；措施

　　前言

　　振冲技术，就是利用一个产生水平向振动的管状设备在高压水流的帮助下，边振边冲使松砂地基变密，或者在软弱粘性地基中成孔，在孔中填入碎石制成一根根桩体，桩体和原来的粘性土构成承载力比原地基高、压缩性比原地基小的复合地基，这种加固技术称为振动水冲法。

　　1振冲技术施工工艺

　　振冲碎石桩施工工艺流程为：测量放样→设备就位→振冲成孔→提升清孔→重复振动成孔→清孔→填料→成桩→重复填料→成桩→验收→移位。振冲器对准桩位中心，启动设备，待设备运行正常后，放下振冲器，使其以1～2m／min速度均匀贯人土中，直到设计深度。在造孔过程中必须保持振冲器呈垂直状态以保证垂直成孔，当振冲器下沉到设计深度时，应适当留振并减小水压力以便排除泥浆进行清孔。造孔终止后，根据地层条件，上下提升振冲器1～2遍，使孔内畅通，稀释泥浆，保证填料。桩基材料采用含泥量不大于5％的卵石，粒径为30～100mm，填料方式采用边振边加料，自孔底开始，以每段0.3—0.5m逐渐自下而上加密，每次加料宜控制在1～2m2。每延米填料量控制在1.3～1．4m3，分段振密桩体时，应记录各段振密电流值、填料量及留振时间，如此反复多次直至填满整个桩体振密为止。每根桩一定要达到规定的填料量。密实电流是加固地基土的一项重要控制参数，直接影响桩体密度和桩径大小如密实电流未达到认可的规定值时，则需继续加料振冲器振密，直达到规定值为止。加密电流达到规定电流值后需留振一段时间，以保证桩体的密实，除桩顶以上段外，留振时间均应大于7s。桩顶部约1m范围内由于所承受地基土的上复压力小，施工时桩体的密实程度很难达到要求，为此在全部振冲碎石桩制筑完毕后，采用振动碾压方法使之密实。处理后在复合地基上面铺一层400m厚的碎石垫层，以改善传力条件，使荷载传递较为均匀。垫层施工也要分层振动碾压密实处理。

　　2施工质量控制

　　振冲碎石桩施工的质量控制可分为2方面：一是对桩长、桩位、桩数等数量尺寸上的控制；二是桩体质量方面，主要是对水、电、填料等方面的控制。

　　(1)桩数控制：施工技术人员在打桩前应认真按照设计图纸放线布桩，并在每一桩位插好桩钎，制桩作业时详细记录桩号、打桩数及施工情况，在图纸上按号标记已打的桩数，班后进行复核统计，发现漏桩应及时进行补打。局部偏移基础方向的桩位在施工放样时作出调整，尽量将桩位布置于基础范围内，桩位布置作出调整后，桩中心距较大部位加插布置桩。

　　(2)桩长控制：振冲器贯入地下的深度可由导杆上的刻度标出，当造孔达到设计深度后，由孔底逐段制桩达孔口成桩，当造孔接近设计深度时需降低水压，以免冲击破坏桩底以下的土层。造孔深度即为桩长。

　　(3)桩位控制：布桩时严格对准桩钎，造孔中心与定位中心偏差不大于150mm，造桩完成后的桩顶中心与定位中心偏差不大0.2d。

　　(4)桩体质量控制：制桩施工水量需充足，使桩孔内充满水，以防塌孔影响施工和成桩质量，但水量不可过多，以防填料随水回流带；造孔过程中对于较松软的土，可以采用较小的水压，对于较坚硬的土，则宜用较大的水压，在桩体振密过程中宜采用较小的水压和水量；加密电流与留振时间是控制碎石桩体密实度的主要因素，相同的加密电流和留振时间在不同质的土层地基中，碎石桩竖直剖面上的直径随土层的软硬程度而异，软弱上层则填料多、桩径大，坚硬土层则填料少、桩径小，应注意不能将振冲器刚刚接触填料的瞬间电流作为加密电流，瞬间电流有时远高于规定的加密电流值，瞬间电流并不反映填料的密实度，只有当振冲器在固定深度留振一定时间，而电流稳定于某一数值时，该稳定电流值才是填料此时密实度的加密电流，当这一稳定电流值超过规定的加密电流值时，该段桩体方为加密完毕；填料量达到一定的数量方能保证设计所需的置换率，满足设计要求。为了能顺利地填人振密，填料不宜过多过猛，应采取“少吃多餐”的原则，同时严格控制加密段长度。

　　3施工中出现的问题及解决措施

　　施工过程中质量控制要素主要有：桩位偏差、施工深度、填料量、施工技术参数，在施工过程中应对桩体密实度和桩间土加密效果进行随机抽检。

　　3．1桩位偏差控制

　　要使成桩后的桩位偏差符合规范要求，首先在造孔时要控制孔位偏移。造孔过程中发生孔位偏移的原因及纠正方法如下：

　　①由于土质不均匀，造孔时向土质软的一侧偏移时，纠正方法为使振冲器偏向硬土一边开始造孔，偏移量视施工现场情况定，也可在软土一侧倒人填料阻止桩位偏移。

　　②振冲器导管上端横拉杆拉绳拉力方向或松紧程度不合适造成振冲器偏移时，调整拉绳方向和松紧度。

　　③振冲器与导管安装时中心线不在垂直线上或导管弯曲时，纠正方法为调整振冲器与导符的中心线使其在垂直线上，对弯曲的导管应调直或更换。

　　④施工从一侧填料挤压振冲器导致桩位偏移时，纠正方法为改变填料方向，从孔的四周填料。

　　⑤当制桩结束发现桩位偏移超过规范或设计要求时，应找准桩位重新造孔，加密成桩。

　　3．2桩长控制

　　桩长控制的方法为：

　　①在振冲器和导管安装完成后，用钢尺丈量并在振冲器和导管上标出长度标记，一般0.5m为一段，使操作人员据此控制振冲器入土深度。

　　②了解地面高程变化情况，依据地面高程确定应造孔的深度。

　　③当施工中出现地面下沉或淤积抬高时，振冲器入土深度也要作相应调整，以确保成桩长度。

　　3．3填料量控制

　　填料量控制措施为：

　　①注意每次装载机铲斗装料的多少及散落在孔外的数量。

　　②要核对进人施工场地的填料总量和填人孔内的填料总量，发现后者大于前者时，应检查施工记录并妥善处理。

　　3．4施工技术参数控制

　　施工技术参数有加密电流、留振时间、加密段长度、水压、填料数量。当采用加密电流、留振时间、加密段长度作为综合指标时，填料数量受上述这些指标所约束。但在振冲置换处理时，填料量的多少关系到成桩直径和置换率的大小，因此，当填料数量比设计要求过多或过少时，应及时与监理、设计单位一起分析原因，必要时通过设计变更适当改变加密电流、留振时间，以保证工程质量。施工技术参数控制时应注意下列事项：

　　①为保证加密电流和留振时间的准确性，施工中应采用电气自动控制装置，同时注意在振动条件下使用时，设定的加密电流值、留振时间可能发生变化，应及时进行调整。

　　②施工中应确保加密电流、留振时间和加密段长度都达到设计要求，否则不能结束一个段长的加密。

　　③本项目为多台机组处理同一构筑物，由于制造或使用原因，相同型号的振冲器的空载电流也有差别，因此在施工中应经常对各机组振冲器的空载电流进行测量记录，当与设计空载电流差别较大时，应及时与设计或者监理单位联系，适当调整加密电流，以保证各机组施工质量的一致性。据重力触探检查资料表明，振冲施工效果很好，桩体密实，施工质量优良，满足设计要求。

　　4结束语

　　振冲碎石桩复合地基既充分发挥了土的负荷能力，又加入了强度高的桩体来承担土所不能承受的部分荷载。其复合地基能提高承载力、增强稳定性、减少沉降与不均匀沉降，且施工简便、快速、节省造价，特别在碎石资源丰富地区，该技术是一种经济、合理的地基加固方法，具有广泛的经济效益和社会效益。