1、1略谈振冲置换地基处理技术在港口工程中的应用摘要 振冲置换地基处理技术，也被称为振冲碎石桩地基处理技术,被广泛用于加固港口、道路、建筑等软粘土、松砂地基。自从被引进我国建筑行业以来,因其明显的设备简单、施工方便,经济快捷等优点,得到了广泛的应用,并取得良好的效果。振冲置换在道路、建筑等工程中的应用有诸多不同,在施工工艺、质量控制、加固效果检验也有其独特之处,下面简要介绍振冲置换在水工港口工程软地基处理的工艺原理、工艺流流程、质量控制的方法。 关键词 振冲置换;港口工程;软地基处理;检测 中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号： 前言 振冲置换地基处理技术，同时也被称为振冲碎石桩地基处理技
2、术,是一种被广泛用于加固港口、道路、建筑等软粘土、松砂地基的处理技术。自从被引进我国建筑行业以来,因其明显的设备简单、施工方便,经济快捷等优点,得到了广泛应用,并取得良好的效果。下面将通过在某中心渔港工程中采用振冲置换工艺对软地基进行加固的施工进行系统的总结。 1 工程概况 将要新建的某中心渔港项目包括防波堤、综合码头、渔业码头、护岸等多个单位工程,其中综合码头与渔业码头的部分地基采用振冲置换进行加固处理。新建工区自上而下可分为 7 层,概述如下： 2第一层 ，淤泥质粉质粘土(Q4m)全新世后期(近代)浅海相沉积(Q4m),粉土薄层,污染现象较严重。第二层， 粉细砂全新世后期浅海相沉积(Q4m
3、),黄褐色;饱和;主要矿物成分为石英、长石;为稍密到密实的状态,以中密状态为主;分选较差,局部呈中砂、砾砂、砂质粉土等状态,并可见粉质粘土团块,含较多贝壳碎片及卵石,卵石粒径多在 1 厘米左右,最大可达 4 厘米以上;磨圆较好;粘粒含量低,无粘感。粉细砂层上部多见10 至 20 厘米的粗砾砂石薄层。第三层， 粉细砂该层为全新世中后期浅海相沉积(Q4m),灰色, 饱和,松散至稍密的状态,分选、磨圆较好,矿物成分主饱和,松散至稍密状态,分选、磨圆较好,矿物成分主要为石英、长石,含贝壳碎片,粘粒含量不均匀。第四层 粉质粘土全新世中后期浅海相沉积(Q4m),灰色至灰黑色;饱和;流塑至软塑状态;含有有机
4、质,污手现象较严重;不均匀,含贝壳碎片、砂等,局部粉粒、粉砂含量较高,呈粘质粉土状及粉砂团块状。粉质粘土进行 SPT 测试时多为杆沉或锤沉,局部因含较多粉土或粉砂, SPT 击数为 3 至 9 击。该层容许承载力值 f=70KPA。第五层 粉细砂成分不均,含少量粘粒及贝壳碎片。第六层 粉质粘土全新世早期海侵初期的海陆过渡相沉积(Q4mc),深褐色至黄褐色;饱和;可塑状态;成分不均,含砂不均,局部含砂量较高,有铁、锰质浸染痕迹。第七层 中粗砂层在拟建工区分布较为广泛。钻遇该层层厚 1. 05 至 6. 90 米,钻遇层顶埋深 7. 60 至 14. 00 米,钻遇层顶标高-12. 31 至-18
5、. 66 米,钻遇层底标高-21. 94 至-16. 06 米。 依据上述勘察资料,设计采用振冲置换法进行地基加固处理,主要处理土层为第层粉质粘土软层。土层中 1、3、4 层物理力学指标3较差,先进行基槽开挖,将第一层淤泥质粉质粘土挖除,然后采用振冲置换法进行加固处理。综合码头振冲置换数量为 964 根,碎石用量为 3975. 3立方米。渔业码头 231 米长,进行地基处理 162 米,振冲置换数量为 840根,碎石用量为 3593. 76 立方米。 2 施工准备 2. 1 施工机具布置 本工程为海上作业,主要施工机具为起重船 1 艘(长 32 米、宽 9. 06米,中间甲板部分长 20 米)
6、、2 台 75 千瓦振冲器机组、2 台 16 吨吊车、22 千瓦多级离心水泵 2 台,此外还有 200 吨运料方驳船艘、600HP 拖轮一艘、2 方装载机 1 台、220 挖掘机 2 台、全站仪 1 台。施工用电使用岸电,振冲器、高压清水泵、电焊机、照明等设备均布置在作业平驳上,并按照施工现场临时安全用电措施布置,做到安全、合理、适用。水泵布置在平驳上,直接用海水即可,不存在供水困难。 2. 2 测量控制 本工程在海上作业,一般情况下水深就可超过 10 米,准确控制桩位是碎石桩施工的重点,也是难点。为解决这一难点,在施工中采取如下措施。(1)设置纵、横向控制导标。纵向设置前、后沿导标(间距 1
7、7 米),每对导标设 3 根标杆,便于随时检测导标是否发生偏移,并经常采站仪校核位置。施工时起重船垂直于码头前沿线驻位,根据桩位布置,第一根桩位对准前沿导标,依次间隔 2 米由前向后施打 9 根碎石桩;然后移船 1. 73 米至下一断面,第一根桩位对准后沿导标,依次间隔 2 米由后向前施打 9 根碎石桩。(2)桩位控制用全站仪进行校核。在施工现场不受回填影响、不影响4施工,通视良好、不易发生沉降位移的地点设置控制基点,以此基点控制所有桩位,施工前先列表计算出所有桩位坐标,施工中根据坐标控制桩位放样。尽量选择能见度高的天气定位。 3 碎石桩施工顺序 振冲置换法施工作业的操作顺序可分为造孔、清孔、
8、填料和振冲密实。 3. 1 造孔 吊车吊起振冲器缓缓、稳当地吊起,找准桩的正确位置后,落下振冲器,落至距地面 30 厘米左右,然后开启潜水泵供水。等振冲器下端射水口射出来的水压、水量达到设计及规范要求时,开启振冲器,拉紧防扭的绳索,通常条件下 75kW 振冲器的造孔电流为 100 至 140A,造孔水压为 400至 800 KPA;等振冲器的偏心块达到额定转速时,下放振冲器至贯入土层进行造孔。造孔应很好的控制振冲器的下降速度,不要过快,一般以 1. 0 至2. 0 米每分钟为宜,并始终保持振冲器于悬挂状态,以免造成斜孔。造孔过程中若遇电流值超过电机的额定电流时,应暂停振冲器的下沉,或减速下沉,
9、或上提一段距离,借助高压水冲松土层后再继续下沉造孔。若土层中含有较硬的土层,有时还需采取扩孔措施,即在硬层中将振冲器上下往复移动几次,以使该段孔径扩大,便于填料。当造孔达到设计深度以上 0. 3 至 0. 5 米时,上提振冲器。造孔过程中及时准确记录各深度的水压、造孔电流等的变化以及相应的时间,这些可以定性的反映出土层的强度变化。3. 2 清孔 5当造孔达到设计深度以上 0. 3 至 0. 5 米时,即将振冲器提出孔口,然后再次下沉振冲器,往复 2 到 3 次,使孔口泥浆变稀,进行清孔,清除孔内泥土,保证填料通畅,减小桩体含泥量。 3. 3 振冲密实 清孔后将振冲器提离孔底 0. 3 至 0.
10、 5 米,由装载机向填料器内装料,准确称量每次的投料量,孔内连续填入碎石料,利用振冲器的水平振动力不仅将孔内石料振密,还不断将石料挤入孔壁土中,使桩径扩大。一旦桩周土的约束力与振冲器的振力相等,桩径就不再扩大。此时振冲器电机的电流迅速增大,当电流达到规定值时,控制系统则及时发出信号。这时桩仍继续加密,当达到留振时间,时间继电器又发出信号,标志该段次的填料加密过程完成。这一过程即为加密过程。一般情况下 75kW 振冲器加密电流为 80 至 120A,加密水压为 400 至 600KPA。再次提升振冲器 0. 3 至 0. 5米,重复上述填料加密过程,如此反复进行直至成桩。当一根碎石桩制桩结束后,
11、移动振冲器至下一桩位作业。 4 桩体质量控制 一般来说，碎石桩桩体质量施工的好坏,主要取决于水量水压的控制，加密电流、留振时间与填料量等因素,制桩时应全面贯彻控制质量的各项要求。水量需充足但不可过多，水压需视土质、土体强度而定。在粉性较重的地基中制桩,加密电流易达到规定值,此时即应注意留振时间和填料量亦须满足应有的要求。反之,在软土地基中制桩填料量与留振时间易达到规定值,这时就需要注意加密电流是否达到规定值。填料时，为了使石料能顺利地填入孔内振冲,填料不宜过猛,每次不宜加填太多，多次填6充为宜。同时加密段长度不宜过长,通常每一加密段取为 30 至 50 厘米。如果过长地加密段,填料过多,就很难
12、保证各处都能达到振冲密实的效果。结束语 振冲置换地基处理技术和传统工艺对比,在节省工程造价、缩短工期方面有着明显的优势,在软地基处理领域有着广阔的应用前景，创造更多的经济效益和社会效益。 参考文献 1重力式码头设计与施工规范JTJ 290-98GB. 2港口工程碎石桩复合地基设计与施工规程 JTJ 246-2004GB. 3港口工程地基规范JTJ 250-98R. 4山东省石岛中心渔港码头工程地质勘察报告R.青岛海洋地质工程勘察院, 2004. 5山东省石岛中心渔港工程码头工程施工图.北京大洋碧海设计院有限公司, 2004. 6山东省石岛中心渔港工程施工图设计说明.北京大洋碧海设计院有限公司,项目编号: 2004-38. 7何广讷.振冲置换复合地基M.北京:建筑工业出版社, 2004.
