1、振冲碎石桩地基处理技术在沿海地区的应用摘要 ：通过振冲碎石桩技术在沿海地区某地基处理工程中的应用，介绍其工艺原理、特点及施工注意事项，结合试验结果初步探讨了振冲法地基处理效果，具有一定的经济实用价值。 关键词：振冲碎石桩；地基处理；承载力 abstract : through the vibro-replacement stone column technology in coastal areas a ground treatment engineering application, introduces the process principle, characteristics and
2、construction attention, with the test results discusses the vibration blunt method foundation treatment effect, has certain economic practical value. key words : vibro-replacement stone column; Foundation treatment; Bearing capacity 中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号： 为了保证国家石油的战略储备，中石化正在大规模的兴建原油码头及其配套设施工程，作为配套
3、设施工程之一的储油罐多布置在沿海地区，该地区基础工程地质条件较差，具有回填土及软土层较厚、含水量高、压缩性大及抗剪强度低的地质特性。为了满足基础工程对地基承载力的要求应对原地基土进行处理。一般的处理方法用时较长，而且工后沉降较大；如果采用桩基础，施工较为困难，容易造成土层液化，且经济费用较高；而振冲碎石桩复合地基由于其充分利用桩间土和桩共同作用,具有施工速度快及工程造价较低等特点,故在沿海地区地基处理工程中得到了广泛的应用。 1 基本原理 振冲碎石桩是一种经济有效的地基土体加固措施。它以潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时通过振冲器尖端喷嘴喷射出高压水流，在边振边冲的联合作用下，将振
4、冲器沉到土中的设计深度。经清孔后，从地面向孔中分段填入适量碎石，每段填料均在振动作用下被振挤密实，达到设计所要求的密实度后提升振冲器，如此重复填料和振密，在土体中由下而上制作成一根大直径密实的碎石桩体，加固后的碎石桩与土体共同作用构成复合地基，从而达到加固土体提高承载力、减少沉降和不均匀沉降、增强地基的稳定性的目的。 在砂性土中，振冲碎石桩主要起密实作用，它一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减少，另一方面依靠振冲器的水平振动力通过填料使砂层挤压加密。复合地基设计中，振冲碎石桩施工完毕后应清除其顶部的松散桩体，并在基础与桩和桩间土之间设置一定厚度的褥垫层，通过褥垫
5、层的作用，使桩土共同承担荷载。 振冲碎石桩处理地基可节省三材，施工简单，加固期短，可因地制宜，就地取材，取碎石、卵石等填料，费用较低廉，是一种快速、经济加固地基的方法。在用于砂土、粉土、杂填土以及淤泥质软土等土体的加固处理中均可取得良好的效果。 2 工程概况 曹妃甸原油码头及配套设施工程 10 万方原油储罐地基处理工程场地经吹填砂土整平后，地形平坦，上部层吹填砂层为新近吹填，层土承载力较低，厚度较大，对于 10 万方油储罐的沉降有一定的影响，产生的沉降比较大。因此本工程地基处理主要是提高、层土的承载力和压缩模量并消除层土的液化，以减少罐基础沉降。设计采用振冲法碎石桩对地基进行加固处理，圆形布桩
6、，每罐设计桩数 1027 根，桩长 30m，桩间距 2.32.5m，上部回填砂部分桩径为 1.30m，其余桩段直径为 1.20m，振冲碎石桩桩体至层土，设计复合地基承载力不小于220KPa,桩体重型动力触探击数不低于 20 击，消除地层中粉细砂层的液化。 3 工程地质条件 施工场地属砂质海岸，为海相沉积形成，场地勘察深度内的土层为第四系沉积层，地基处理范围内的地基土自上而下依次为: 层吹填砂:褐黄色,成分以粉细砂为主,湿饱和、稍密中密，局部松散。层厚 2.304.80m。 层细砂：灰黄色,颗粒级配均匀，很湿饱和、稍密密实。该层分布普遍，层厚 2.304.80m。 层粉砂：灰色,软塑，无摇振反应
7、，切面稍有光滑，干强度中等，夹多层粉砂薄层，近互层状。该层下部见粘性土薄夹层。该层分布普遍，层厚 6.9020.50m。在抗震设防等级为 7 度时判定为液化土层，液化等级为轻微。 层粉质粘土：灰色,颗粒级配均匀，饱和、稍密密实。该层下部见粘性土薄夹层。该层分布普遍，层厚 7.0031.70m。 各层土主要物理力学性能指标详见表一。 表一 地基土主要物理力学指标统计表 4 振冲碎石桩施工 4.1 施工参数及机械选型 本工程采用的施工技术参数为：造孔水压控制在 0.40.6MPa，造孔电流 65110A，造孔速度 1.02.0mmin；加密水压控制在0.30.5MPa，密实电流95A，振密后提升高
8、度 0.30.5m；填料量1.131.24m3m（桩径 1200mm） ；留振时间8s；重力触探20 击。在加密对象、加密孔位布置及施工技术参数确定的条件下，振冲器的性能是决定加密效果的决定因素。结合桩长及地层条件的限制，本工程选用大功率 130kW 振冲器。 4.2 施工工艺及施工顺序 施工工艺流程为：定位、成孔、清孔、填料、振密成桩。施工中为了获得更好的处理效果，本工程制桩施工顺序采用围打（帷幕）法，即先制外围 2 排3 排桩，然后依次向中心制桩，可以有效消除层细砂的液化性。 4.3 振冲桩施工质量保证措施 振冲碎石桩属隐蔽工程，外观不易检查，而桩体质量直接决定地基加固的效果，故施工中应制
9、定完善的质量保证措施： 质检员对进场材料要加强巡查，填料应经过质量检验合格后方可使用，填料的粒径、含泥量及强度等指标应符合国家、行业规范及设计要求。 测量放线偏差应符合规范要求，桩位标识应明显、牢固，施工中应经常复核，保证其准确度。 严格按设计要求、施工技术参数及相关规范要求，采用综合指标法控制施工质量。 进入层细砂层，每插入 2m 应提钻检查是否抱管，其余部位每进尺 4m 应抽插松动一次，施工中随时检查孔口泛浆情况，同时查看砂浆泵运转情况，发现抱管现象，可适当加大水压和上拔力，严禁采用水冲和气冲措施。 造孔后，提锤清孔直至孔口，清孔时拔管速度 1.5/min，提出锤头后向孔内分两次投入 3m
10、3 石料然后振管插至孔地，确保孔底填料的密实度。 在制桩过程中，造孔垂直度偏差应不大于 1.5%，注意不能把振冲器接触填料的瞬间电流当作密实电流，上部直径为 1.3m 的桩体部位应反复抽插振动头，抽插高度为 1.0m ，确保上部吹填区桩体的密实度。 施工中对桩体密实度宜采用动力触探试验进行自检，检测时间为成桩后不少于 2 天，自检数量不少于桩数的 2%。 成桩后立即铺碎石垫层 500mm 厚，利用铲运车向前投料同时碾压垫层，使之密实。随着施工向前推进，已施工部分可作为碎石堆场进行预压；完成一个施工段后再用 40 吨带振压路机振压，以利于地基土中水的排出并加快土的固结速度使上部载荷均匀分布，使沉
11、降均匀化。 5 地基处理效果分析 5.1 复合地基静载荷试验 施工结束后每罐地基抽取了 5 点进行单桩复合地基承载力试验，试验结果详见图 1。复合地基静载荷试验曲线均平缓光滑，在 520KPa 最大试验荷载下，各检测点复合地基均未达到破坏。根据比例极限法、相对变形法等方法，确定出各检测点复合地基承载力特征值为 260KPa，大于设计要求复合地基承载力特征值 220KPa，复合地基承载力提高近 1.2 倍。每组复合地基最大试验加载压力所对应的沉降量相差不大，说明基底持力层的承载力和压缩模量差别不大。 5.2 桩体动力触探试验 施工结束后开挖深坑进行动探试验，探坑深 5.0m，可以看出桩径不小于
12、1.20m ，绝大部分碎石桩连通在一起。桩体动力触探试验每罐基础抽取了 10 根桩，分析碎石桩桩体动力触探曲线和动力触探击数分布散点图可以发现(详见图 2-6)，在约 4m 以上击数大多低于 20 击；4m 以下击数较高，个别桩段稍低于 20 击，但数量很少，且不连续。总体来讲，碎石桩桩体约 4m 以上密实度较差，这与此深度范围内的地层主要为未压实的回填土有关，4m 以下密实度较好，连续性、均匀性也较好。 图 2:T5-14 桩图 3:T5-198 桩图 4:T5-283 桩 图 5:T5-292 桩图 6:T5-324 桩 5.3 桩间土标准贯入试验 为对比地基处理前后桩间土液化情况的变化，
13、完工后，每罐基础布置了 5 个标准贯入点进行试验，试验结果详见图 7-11。综合分析桩间土测试结果，与场地勘察资料对比，判定层土的液化已经消除，碎石桩桩间土标准贯入击数有明显提高，桩间土的性质已有较大的改善。 图 7:T5-14 桩图 8:T5-198 桩 图 9:T5-283 桩 图 10:T5-292 桩图11:T5-324 桩 6 结论 本工程所采用的振冲碎石桩地基处理的方法，充分的发挥了这种桩优点，使复合地基的承载力得到大幅度的提高，地基变形得以降低和有效的控制，且大大的降低了工程造价。采用该法处理地基可按复合地基设计与施工，当对某种特殊超常规设计，采用大功率的振冲器施工时，可取得特殊
14、的处理效果。 在深厚的低强度、高压缩性层（如松散砂层、淤泥层、软粘土层等）场区，尤其在沿海地区，采用大直径振冲碎石桩工艺处理地基，具有施工速度快、操作简易、成本低、工期短、软基固结快、沉降稳定所需时间短、不受地下水影响、工程质量易保证等优点，对沉降差异要求严格的工程基础而言，是一种很好的地基快速处理方法。 清除桩顶部松散的桩体以及铺设垫层的厚度，直接影响复合地基的桩和桩间土强度的发挥，对提高复合地基整体承载力和减少沉降变形是非常有利的。 本工程为振冲碎石桩复合地基竣工检测提供了静载荷试验、桩体动力触探试验、桩间土标准贯入试验等可靠的检测手段。 参考文献： 水电水利工程振冲法地基处理技术规范(DL/T 52142005) 建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002) 地基与基础工程施工技术措施(北京土木建筑学会编)
