浅谈振冲砂桩在防洪堤坝地基回填中的应用

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发布时间：2011-06-25 09:27:33  更新时间：2023-07-06 11:44:24

浅谈振冲砂桩在防洪堤坝地基回填中的应用
姜靖
摘 要：在防洪堤坝回填项目工程中，采用振冲砂桩可以对地基进行加固，减少地基沉降变形，提高地基冲击承载力。振冲砂桩施工工艺简单，工程效果显著，而且还节约了水泥、钢材等材料，可以很好的提高经济效益。本文以具体工程实例为例，对振冲砂桩在防洪堤坝地基回填中的应用做简要阐述，仅供参考。

关键词：振冲砂桩 防洪工程 堤坝加固 地基处理

振冲砂桩地基法是指利用振冲器的强力振动和高压水冲加固土体的方法。该法是国内应用较普遍和有效的地基处理方法，适用于各类可液化土的加密和抗液化处理，以及碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土、湿陷性土等地基的加固处理。采用振冲法地基处理技术，可以达到提高地基承载力、减小建（构）筑物地基沉降量、提高土石坝（堤）体及地基的稳定性、消除地基液化的目的。
振冲碎石法是利用振冲器水冲成孔，分批量以砂石骨料形成桩体，桩体与原地基构成复合地基，减少地基的沉降和沉降差。本工艺有以紧密的桩体材料置换一部分地基土的振冲置换作用。
振冲挤密法是利用振冲器和水冲过程，使砂土结构重新排列挤密而不必另加砂石填料的方法，仅适用于处理松砂地基。
一、振冲碎石法：
1、定桩位：施工时应先按桩位图测放桩位且经监理或业主复合验收合格后，方可进行下一步施工。
2、成孔：将振冲器对准孔点，以1m/min～2m/min速度徐徐沉入土中，每沉入0.5m～1.0m，在该段高度悬留振冲5s～10s进行扩孔，待孔内泥浆溢出时再继续沉入，使形成0.8m～1.2m的孔洞，当下沉达到设计深度时，应清孔。再将振冲器以1m/min～2m/min的匀速沉至设计深度以上30cm～50cm，然后以3m/min～5m/min的匀速提出孔口，再用同法沉至孔底，如此反复1～2次，达到扩孔的目的。
3、 清孔：清孔时应将振冲器沉至设计深度时，流振并减少射水压力（一般保持0.1MPa）以便排出泥浆进行清孔。
4、填料：成孔并清孔后，立即往孔加料，每次添料高度不宜大于0.5m。
e) 振实：把振冲器沉入孔内填料中进行振密至密实电流达到规定值为止。再提出振冲器加料，沉入振冲器振密，反复进行直至桩顶。在振密过程中，宜小水量补给喷水，以降低孔内泥浆密度，利于填料下沉，便于振捣密实。在砂性土中制桩时，亦可采用边振边加料的方法。
二、振冲挤密法：
1、定桩位：施工时应先按桩位图测放桩位且经监理或业主复合验收合格后，方可进行下一步施工。
2、成孔：当振冲器到达设计加固深度以上0.3m～0.5m时，减小水压，继续使其下沉至加固深度以下 0.5m 处，留振10s～15s。
3、边振边上提振密直至桩顶：以1m/min～2m/min速度上提振冲器，每提升 0.3m～0.5m，留振10s～15s，并观察电机工作电流变化，当电流达到规定值时，再继续上提、留振，直至地面。
三、工程实例
下面以防洪堤坝工程为例，对振冲砂桩在水利回填项目工程中的应用做详细介绍。
该工程区地层岩性较简单，主要为第四系冲积层和燕山四期花岗岩及燕山二期二长花岗岩。坝址河床各层重型动力触探试验分层统计成果和主要力学指标如下表：
 

为保证该防洪工程地基加固达到设计和有关规范要求，根据设计文件，工程前期进行振冲试验桩施工，以取得可以指导正式施工的数据参数。具体参数为：
（1）试验桩。共进行4组振冲试验桩施工，每组14根，其中碎石桩两组，桩间距2.0m，等边三角形布置；砂桩两组，桩间距3.0m，等边三角形布置。
（2）工程桩。闸坝底板碎石桩布桩间距2.5m，等边三角形布置；消力池砂桩布桩间距3.0m，等边三角形布置，其它施工区域砂桩布桩间距2.5m，等边三角形布置。
工程试验先采用55kw振冲器试振，由于贯入深度有限，后换用75、125kw振冲器试验均未达到设计要求；由于本工程振冲施工涉及的地层贯穿难度大，且施工过程中较易发生抱卡导杆的情况，影响施工功效和质量，最终选用穿透能力很强的150kw液压式振冲器，才达到设计要求处理深度。
选用液压HD225型150kw振冲机组做为主导设备，并配备相应的吊车、装载机、水泵等设备，具体配置如表3：

根据振冲桩施工试验结果，确定HD225型150kw振冲机组施工技术参数如表4所示：
 

 

施工时，先进行试桩的施工，分析试桩结果，取得施工参数，然后才可进行工程桩的施工。施工工艺流程如图所示：
 

 

施工工艺：1、清理场地，接通电源、水源；2、施工机具就位，起吊振冲器对准桩位，使喷水口对准桩孔位置，偏差小于50mm；3、先开启压力水泵，振冲器末端出水口喷水后，再启动振冲器，待振冲器运行正常开始造孔，振冲器徐徐贯入，直至设计深度；振冲速度控制在以每分3~4m为宜。孔底振冲时，停留时间不宜过长，以减少对下卧层土壤的扰动；4、造孔过程中振冲器应处于悬垂状态。发现桩孔偏斜应立即纠正，防止振冲器偏离贯入方向；5、造孔速度和能力取决于地基土质和振冲器类型及水冲压力等，造孔速度不宜超过2.0m/min,施工过程中必须严格控制造孔速度；6、采用强迫填料加密制桩工艺。制桩时应连续施工，不得中途停止，以免影响制桩质量。加密从孔底开始，逐段向上，中间不得露振。当达到规定的加密油压和留振时间后，将振冲器上提继续进行下一个段加密，每段加密长度应符合施工参数要求；7、重复上一步骤工作，自下而上，直至加密到设计桩顶标高；8、关闭振冲器，关闭水源，制桩结束。
根据重II型动力触探检验，满足设计要求，静载压板试验的极限承载力均等于或大于600kPa，满足工程使用要求。
振冲砂桩施工工艺简单，工程效果显著，而且还节约了水泥、钢材等材料，大大的提高了经济效益。

四、结束语
以上为本人结合实际工作经验对振冲砂桩在水利工程中的应用的解析，振冲砂桩工艺施工简单，效果显著，而且可以提高经济效益。随着国家科学技术的不断发展，振冲砂桩应用技术的发展会有一个更广阔的前景。

参考文献：
【1】 沈绍焕 《采用振冲砂桩处理液化地基》
【2】 刘志娟 黄建生 《振冲碎石桩及振冲砂桩在地基加固中的应用》
【3】 中国水利网 《水工回填工程监理实施细则》