振冲法在阳江核电水库工程软基处理中的应用

　　摘要：本文主要通过对阳江核电水库软基处理的方法分析，对施工工艺及技术参数的确定、质量控制、效果分析等几个方面入手，论述了振冲法在阳江核电水库工程软基处理中的成功应用。
　　关键词：阳江核电水库,振冲法,软基处理
　　0、前言
　　振冲法是目前国内应用较普遍和有效处理软基的方法之一，最初是在上世纪60年代在德国用振冲成孔，采用碎石填料来加固粘性土地基。我国在1977年引进这种软土处理方法，在坝基、道路、桥涵、大型厂房及工业民用建筑中广泛应用。经过实践和有关经验的积累，我国南京水利科学院对振冲法进行了一些改进，拓宽了振冲法的使用范围，使振冲法适宜处理的地基土质也由原来的松散砂基发展到粘性土地基，甚至在软弱粘性土地基中也有成功的实例。现以阳江核电水库采用振冲法在软基处理中的分析，可供参考。
　　1工程概况
　　阳江核电水库位于阳江市东平镇响水河上游，水库总库容为2574.4万m3，作为核电的专用水库，阳江核电水库的任务是：以向核电站供水为主，兼顾向地方供水。该大坝为沥青砼心墙土石坝，坝顶高程51.0m，坝顶长395m，河床台地约200余米范围作振冲处理坝基。正常蓄水库容2200万m3。整个水库大坝坝基采用振冲碎石桩进行加固处理，处理范围达52000平方米，施工碎石桩总进尺达150000米，坝体防渗结构从下至上依次为1.0米厚C20砼地下连续墙、沥青砼心墙，沥青砼心墙是整个大坝的防渗核心，沥青砼心墙厚0.5m～0.8m，其两侧（上、下游）过渡料（粒径为30—150mm含有少量细砂的碎石）宽均为3.0m。上、下游坝体填筑料均采用核电站开挖基础的石渣料（含泥量小于5％）。
　　2、工程地质介绍
　　河床台地标高为8.7～11m，整个河床台地段有较深的松软第四纪冲积层分布，最深达14.6m，在冲洪积层内有中粗砂、细砂、粉砂、淤泥和淤泥质粘土，各层分布厚度不一，分布规律较差，抗剪强度低，压缩性大，在地震作用下可能产生液化。根据通过试验数据显示以及钻探结果分析揭露，坝基地层岩性和地质构造复杂，有较厚且松软的第四纪冲洪积层分布，最厚深度达14.6m，其中中粗砂、细砂、粉砂层等砂质土，标准贯入击数小于10，呈松散状；淤泥层和淤泥质粘土，大部分标准贯入击数在1～4击，呈流塑至软可塑状，据现场十字板剪切试验，抗剪强度低，平均灵敏度St≥4，无侧限抗压强度，压缩性大，液性指数大于0.75，属软弱类土，在地震作用下，颗粒间的微弱结构被扰动，而引起抗剪强度降低和压缩性增大，使建筑物地基滑动或产生较大的变形。另外，考虑到河谷地段坝基液化砂层、淤泥类软弱粘性土厚度大、埋藏深等不利因素，必须对整个坝基进行加固处理，以达到消除坝基砂层液化和加固坝基的效果。
　　3、采用振冲碎石桩处理坝基方案的确定
　　大坝基础河床地段为冲洪积的砂层和淤泥、粘性土等，粉细砂在7度地震条件下存在液化可能，对整个坝基进行加固处理是十分必要的，在坝基处理方案的选择上遵循在技术上可行，经济上合理，工期上有保证，鉴于上述坝基复杂的地质情况，以及处理后需要达到的效果进行综合考虑后，初设阶段分别对振冲碎石桩置换法、明挖换填法、强夯法三种坝基处理方案进行比较论证，经过业主单位及设计院大量的调查分析，以及对有关专家的咨询，最终确定振冲碎石桩置换法作为处理阳江核电水库坝基最优方案。
　　4振冲碎石桩的设计
　　4.1设计目的
　　（1）提高坝基物理力学指标、值，提高抗剪强度
　　（2）消除地震液化
　　（3）改善地基不均匀沉降
　　4.2参数拟定（初步）
　　（1）置换率为30％。
　　（2）桩径、桩间距
　　淤泥层桩径1.2～1.3m，其余地层平均桩径1.0～1.1m，采用正三角形布置，桩间距分别取1.8m和2.0m。
　　（3）桩体密实度
　　地表层，N120>3击，即桩体不松散
　　地表以下1m，N120>5击，桩体稍密
　　地表以下2m，N120>12击，桩体密实。
　　（4）复合地基承载力：450kPa；
　　（5）桩长：进入全风化不少于1.0m。
　　填料：碎石粒径为30－150mm新鲜花岗岩碎石。
　　设备：使用ZCQ－75KWⅡ型振冲器进行施工。
　　5振冲碎石桩施工
　　5.1施工参数
　　碎石桩施工质量控制主要取决于填料量、密实电流及留振时间三要素，根据设计参数和以往经验确定施工参数如下：
　　 成孔水压0.4~0.8Mpa；
　　 振冲成孔电流值45~90A；
　　 振冲器成孔下沉速度0.5~2.2米/分钟；
　　 制桩水压0.4Mpa；
　　 制桩密实电流值≥90A；
　　 密实留振时间10～15s或15~20s；
　　 桩(点)位偏差小于100㎜，桩径1000㎜±50㎜。
　　5.2施工主要设备
　　碎石桩施工过程所需要的主要机电设备及数量见下表：
　　施工主要设备表

　　6、施工工艺流程
　　（1）布桩：按桩位平面布置图测放桩位。
　　（2）振冲器定位：振冲器对准桩位，开水、开电并仔细检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。
　　（3）成孔：成孔水压一般采用400~800Kpa，水量为200~400L/min。造孔速率不宜过快，一般控制在0.5~2.2m/min，使孔周砂土固结保持孔壁完整。
　　（4）洗孔：成孔至设计深度后，继续送水、振动，使振冲器在孔内上、下串动2~3次，使孔内稠泥浆不断排出孔外，并扩大孔径、稳固孔壁而使填料畅顺至制桩孔段部位。
　　（5）填料：孔深达设计深度后,将水压和水量减少至孔口有一定回水量,向孔内分段分批投入碎石料。本次试验桩采用连续喂料和间断喂料相结合的喂料方法进行施工。每次喂料量不宜过多，应少吃多餐；根据实际情况制桩孔段一般为0.5~1.0m、每次填料0.5~1.0m3。如填料畅顺振冲器可不提出孔口继续喂料，反之则将冲器提出孔口再喂料。
　　（6）振密制桩：振密制桩是整个施工过程的关键，振密制桩控制不好直接影响桩体的质量，施工时区分好密实电流和瞬间电流，留振时间以振密电流是否达到规定值来控制。
　　（7）终孔：制桩完毕后将振冲器移至下一孔位。
　　7质量控制与检测验收
　　7.1质量控制
　　（1）、成孔过程中应保持振冲器呈悬重状态以保证孔径垂直；
　　（2）、洗孔应彻底以保证填料畅顺；
　　（3）、在制桩过程自下而上连续振密实，每振密孔段长度不超过50cm；
　　（4）、施工按逐排逐号进行施工以免漏桩；
　　（5）、根据地质条件及施工时的返浆成分、颜色和桩底电流值综合判断桩深位置。
　　7.2检测验收
　　阳江核电水库坝基振冲碎石桩的检测与验收，根据GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》DL/T5214-2005《水利水电工程振冲法地基处理技术规范》及阳江核电水库工程施工技术合同条款有关规定进行。结合阳江核电水库工程为中型二等水利工程，建筑物按二级设计的实际情况，检测与验收应采用超重型动力触探及复合地基载荷试验两种办法进行。振冲碎石桩的检测与验收应分为两个阶段进行。
　　第一阶段：振冲施工后应由施工单位对桩的数量，桩径、桩位偏差、桩体密度进行自检。桩体密度采用超重型动力触探试验检测。检测数量按规范及合同要求为总桩数的2%。在此基础上按照200根桩为一个单元，做好单元质量评定。
　　第二阶段：由业主组织设计、监理、质检进行工程验收，其检测手段为单桩复合地基载荷试验和超重型动力触探。
　　8总结及经验反馈
　　尽管阳江核电水库工程三次振冲桩试验的进行，给水库工程整个工期带来了一定的影响，给业主带来了一定的损失，但为振冲桩的施工提供了强有力的指导，为设计院合理地修改设计参数提供了足够的依据，为以后振冲桩处理软基提供了参考。施工规范是在多个工程施工完成后的经验反馈，是施工经验的总结，具有一定的普遍性，但每个工程的施工又具有一定的特殊性，阳江核电水库进行三次试验桩，并且得出了一致的结论，表明了设计院在有关参数设定上没有合理考虑现场地质条件，参数的设定脱离了客观实际。现场试验是最有力的证据，能够客观地反映一切现场条件，同时也为规范中的不足提供了补充，为后期规范的不断升版提供了强有力的证据。振冲桩进行三次试验桩只是人类弄清客观条件，寻求正确处理问题方法的一个缩影。科学需要遵从事实，不能有半点凭空想象，同时，每个人需要有服从科学的意识，只有这样，科学才能不断进步，社会才会不断进步，人类才会不断全面地去认识大自然，为社会的发展提供良好的理论基础。
　　参考文献：
　　[1]GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》
　　[2]DL/T5214-2005《水利水电工程振冲法地基处理技术规范》
　　