振動碎石樁復(fù)合地基處理施工及檢測

1、廣東省東-深供水改造工程（期）B1標(biāo)石山明槽（Q12+100至Q12+350樁號）振動碎石樁復(fù)合地基處理施工及檢測吳 仁 海（中國水利水電第九工程局 貴州 貴陽 550001）摘要：簡述廣東省東-深供水改造工程（期）石山明槽（Q12+100至Q12+350樁號）振動碎石樁復(fù)合地基處理施工及檢測，重點介紹施工技術(shù)方案和檢測方法。關(guān)鍵詞： 復(fù)合地基 振動碎石樁 施工工藝方法 檢測 一、 工程概況廣東省東深供水改造工程是從廣東省東江引水至深圳和香港的輸水工程，工程全長約50公里，總投資約50億元，整個工程內(nèi)容包括泵站、渡槽、隧洞、明槽、箱涵等；其中，箱涵和明槽都建立在土質(zhì)地基上，相應(yīng)要求土質(zhì)地基必須

2、具有足夠的承載力，本工程要求地基承載力為400kPa，本工程B1標(biāo)段石山明槽（Q12+170至Q12+350樁號）地基土層局部含大量粉砂、細(xì)砂、中砂，并含大量粘粒，地下水位埋藏淺，為砂性粉質(zhì)粘土，經(jīng)地質(zhì)勘探結(jié)果為設(shè)計開挖高程以下6m內(nèi)仍為松散性砂性粉質(zhì)粘土，達(dá)不到設(shè)計要求的地基承載力指標(biāo)，設(shè)計單位要求采用震動碎石樁法進行地基處理。振動碎石樁樁徑為0.48m，樁距為0.8m，梅花形布置；復(fù)合地基設(shè)計承載力為400kPa。(1) 工程特點該輸水明槽基礎(chǔ)開挖底面寬度為10m，兩側(cè)放1:1.5的邊坡，設(shè)計開挖基礎(chǔ)高程為10.3609.360，設(shè)計坡降為4 。分別在樁號12+33812+344、12+2

3、9012+293、12+21512+217、12+18012+184四個部位存在三條由附近村莊排污形成的小沖溝，致使以上幾個部位的基礎(chǔ)泥土為黑色，且含粘性淤泥較重。在正式進行碎石樁施工前，必須通過試樁確定碎石樁的施工參數(shù)：進樁速度、一次灌石量、震密電流、留震時間、拔管速度等。但試樁時間較長，一般不少于15天。工程所處地形較為平坦，地勢開闊；但基礎(chǔ)開挖槽內(nèi)僅10m寬，且原地面線與設(shè)計開挖高程面高差較大(7m)，不利于施工設(shè)備布置和交通。(2) 工程量每排9根碎石樁，共1620根，樁長3.56m，總樁長為8100m。二、 施工資源投入整套施工設(shè)備包括樁架（1臺）、振動錘（1臺）、卷揚機（1臺）、0

4、.2 m3下料斗(1個)、0.2 m3手推車(1輛)、1T機動翻斗車(1輛)、90KW發(fā)電機（1臺）、交流電焊機（1臺）、密實電流表（1臺）；振動錘型號為YZ60，電動機的功率為60KW，振動錘下接成樁管長6.5m，樁管直徑(外徑)為0.5m；樁架型號為DJB60，側(cè)面設(shè)有檢修爬梯樁架后面設(shè)卷揚機用于牽引碎石樁加料斗。成樁管入土端成錐狀，且錐由4瓣鋼板組成，可自動開合，成樁管管身從下至上用白油漆對管身高度進行標(biāo)注，間距為1m。施工設(shè)備、人員投入量見表1和表2。表1 施工投入機械設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱型號單位數(shù) 量備 注1振動頭YZ60臺160KW2卷揚機5T臺118.5KW3樁架DJB60臺1

5、4下料斗個15手推車0.2m3輛46機動翻斗車1T輛17發(fā)電機康明斯臺I90KW8交流電焊機BX6-200臺19氣焊切割裝置套1表2 施工投入人員一覽表序 號人員名稱數(shù) 量備 注1項目負(fù)責(zé)人12現(xiàn)場管理人員23技術(shù)員24質(zhì)檢員25機 長26發(fā)電工27加料工88機修、電工2合 計21三、 施工方法(1) 施工程序振動碎石樁施工程序如下圖所示：地基開挖至設(shè)計高程打樁設(shè)備進場安裝試 樁（15根）樁身承載力檢測（15天后）獲取碎石樁控制參數(shù)碎石樁正式施工碎石樁檢測（1個月后）碎石樁施工結(jié)束施工設(shè)備退場碎石樁施工流程圖(2) 具體方法樁點位放線檢查樁管垂直度、水平位置偏差值提起振孔器(包括振動錘和樁管)

6、對準(zhǔn)孔位啟動振動錘樁機就位調(diào)整符合施工規(guī)范要求擠土成孔提起振孔器倒入填料振搗填料觀察密實電流提起振孔器，多次振搗，直至樁頂樁架移動，制下一根樁 樁點位放線 用經(jīng)緯儀或全站儀放出明槽建筑物中心線及樁號，然后用30m鋼卷尺沿軸線和起始樁號逐排將樁中心點位放出，且要求樁中心點位呈梅花形布置。 樁機就位機械設(shè)備進場前，先將施工場地平整并在表面鋪填0.3m厚的石粉或碎石，以便樁機施工行走，先用枕木沿平行于明槽軸線方向鋪設(shè)，橫向間距為1m，但必須避開樁點位所在范圍，枕木間用碼釘連成整體；然后在枕木上鋪設(shè)兩根直徑為400mm的鋼管滾筒，最后在滾筒上安裝機架。樁機就位后，將樁管按預(yù)定的打樁順序從一側(cè)開始就位，

7、并用垂球和鋼卷尺測出就位樁管的垂直度和水平位置偏差，垂直度偏差不應(yīng)大于1.5%，水平距離偏差不大于20mm。如有偏差，及時調(diào)整。 填料用碎石質(zhì)量要求填料用碎石必須是未風(fēng)化的新鮮石料，碎石粒徑為2050 mm。本工程采用的碎石為新鮮花崗巖。 打樁順序、方法為保證碎石樁的垂直度和減小后打樁對先打樁的影響，本工程采用跳打法，即同一排樁采取隔一樁打一樁的辦法。 沉管樁機、樁管就位后，開動振動錘，樁管在強迫振動下沉入土中。但必須控制振動沉管的速度，通常沉管速度為1.5m/min為宜。否則易對土層引起過度的擾動。 填料樁管沉到設(shè)計標(biāo)高后，停止振動，用小斗車將碎石卸入吊斗中，再通過卷揚機提升吊斗將碎石灌入樁

8、管內(nèi)，每次灌石量通過試樁為0.19m3/m。 拔管一般采用單打法，即開始拔管時，先振動510s，觀察密實電流達(dá)到90100A，再拔管，并邊振邊拔，每提升0.81.0m停拔，振動510s，觀察密實電流達(dá)到90100A后再拔管0.81.0m，再振動510s，如此反復(fù)進行直至地面，拔管速度控制在11.5m/min范圍內(nèi)。對于較軟弱的地層（如淤泥及淤泥質(zhì)土等），拔管可采用反插法，即在振動拔管過程中，每提升0.81.0m后，將樁管反插（下沉）0.30.5m，再提升0.81.0m，再將樁管反插（下沉）0.30.5m，如此反復(fù)進行直至地面，拔管速度應(yīng)控制在1.0m/min范圍內(nèi)。 成樁樁管拔除地面后即完成該

9、條樁施工，移機施工下一條樁。 樁頭挖除振動碎石樁地基表面1m范圍內(nèi)密實度較差，需在碎石樁檢測完成后挖除。以上碎石樁施工控制參數(shù)均通過試樁獲得。(3) 碎石樁施工應(yīng)注意事項(4) 碎石樁檢測碎石樁施工完畢后，必須對碎石樁施工效果進行檢測。本工程碎石樁采用重型(2)動力觸探對比檢測法進行檢測，共檢測11個點；其中，樁間土檢測點5個，樁身檢測點6個。碎石樁檢測投入設(shè)備包括：XY-1A型鉆探機1臺，重型(2)觸探器1套。該碎石樁檢測分兩段次進行，第一次檢測結(jié)果如下表3示。東深供水改造工程B1標(biāo)Q12+100Q12+325樁號（動力觸探）碎石樁檢測記錄表表3 （重型2觸探試驗）點號11.3施工日期1.1

10、2點號ZT1施工日期點號52.4施工日期1.28樁長5.0檢測日期2.17-3樁間土檢測日期2.17樁長5.0檢測日期2.18深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注0.1挖 空3.880.1挖 空3.8反彈0.1挖 空3.840.23.980.23.90.23.940.34.080.34.00.34.040.44.180.34.10.344.140.54.280.54.20.544.24樁底土0.64.380.64.30.644.340.734.480.71( 黑色淤泥 )4.40.754.450.854.580.84.50.844.590.984.680.9

11、4.60.944.691.084.791.04.71.044.7111#靜載試驗點1.184.8141.14.81.154.8121.284.981.24.91.254.9121.385.081.315.01.355.0121.485.113樁底土1.45.11.455.181.585.2131.55.21.555.281.685.391.65.31.645.361.7105.491.715.41.745.481.895.5101.815.51.855.581.995.61#靜載試驗點1.915.61.955.62.085.72.015.72.055.72.185.82.125.82.185.

12、82.295.92.225.92.2105.92.386.02.326.02.3116.02.496.12.446.12.4116.12.586.22.546.22.596.22.6106.32.676.32.666.32.7106.42.746.42.746.42.8106.52.826.52.846.52.9102.922.953.0103.033.053.1113.133.153.293.273.253.373.3133.353.493.4193.453.583.5193.563.683.6303.663.783.7反彈3.75點號ZT2施工日期點號151-5施工日期2.18點號52.4

13、施工日期52-4樁間土檢測日期2.18樁長5.0檢測日期2.18151-3樁間土檢測日期2.18深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注0.1空樁3.90.1空樁3.980.1空樁3.960.24.00.24.080.24.0140.34.10.34.1130.34.1360.41( 黑色淤泥 )4.20.344.2200.41( 黑色淤泥 )4.2反彈0.54.30.544.3230.54.30.64.40.644.4反彈0.64.40.74.50.784.53#靜載試驗點0.74.50.84.60.884.60.84.60.94.80.984.70.94.7

14、1.04.91.084.81.04.81.15.01.184.91.14.91.215.11.285.01.25.01.35.21.385.11.35.11.45.31.485.21.45.21.515.41.585.31.55.31.65.51.685.41.615.41.75.61.785.51.75.51.815.71.8105.61.815.61.965.81.9115.71.975.72.0185.92.0125.82.0105.82.1216.02.1165.92.1105.92.2206.12.2126.02.2126.02.3246.22.3116.12.386.12.4356

15、.32.496.22.466.22.5反彈6.42.586.32.556.32.66.52.686.42.636.42.72.786.52.736.52.82.8132.852.92.9142.943.03.0173.043.13.1153.143.23.293.233.33.373.333.43.483.433.53.5133.533.63.6123.633.73.7123.733.83.883.85第一次共檢測3條碎石樁樁身，3點樁間土?？傔M尺25.5m。碎石樁樁身檢測結(jié)果為：113樁和1515樁等2根碎石樁檢測觸探擊數(shù)N值普遍大于8擊，呈密實狀，密實度好。其樁間土存在黑色淤泥類軟土，03

16、.5m深度段的觸探擊數(shù)N值一般小于1擊，土質(zhì)呈飽水，軟塑狀態(tài)，3.5m以下N值330擊,呈硬塑至堅硬狀態(tài),試驗表明為反彈。524樁在02.0m深度段為45擊，于2.0m深度以下段大于4擊以上。其樁間土擊數(shù)由上而下呈增加趨勢，在深度02.0m范圍內(nèi)擊數(shù)小于1擊，2.0m深度以下普遍大于4擊，2.5m以下試驗擊數(shù)為反彈。檢測結(jié)論：本次檢測6點，其中試驗碎石樁3根，樁間土3點。有2根碎石樁的觸探擊數(shù)8擊以上，密實度高，1根(524)在深度00.2m擊數(shù)為45擊，密實度稍差，2.0m以下為4擊以上，密實度較好。檢測樁間土，其樁間土存在黑色淤泥類軟土，03.5m深度段的觸探擊數(shù)N值一般小于1擊，土質(zhì)呈飽

17、水，3.5m以下N值330擊，呈硬塑至堅硬狀態(tài)，試驗表現(xiàn)為反彈。樁間土大部分由于土層含大量細(xì)砂、中砂，而且，地下水位埋深較淺，施工碎石樁時，會導(dǎo)致局部“砂土液化”問題，并且引起檢測點擊數(shù)偏小。樁間土在碎石樁施工工程中，因地下水埋藏淺，粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂地層容易產(chǎn)生“液化現(xiàn)象”，適當(dāng)考慮降低地下水位可以降低這種 “液化”程度。這種施工過程引起的土層變軟是暫時的，隨著工程的竣工，土體強度會隨時間增加而重新固結(jié)，地基土強度有所提高的，提高的幅度，可以通過對比試驗取得相關(guān)經(jīng)驗資料。第一次檢測碎石樁為樁號Q12+17112+200、Q12+29112+350段，碎石樁平面布置及檢測點平面布置見圖2、

18、圖3、圖4。由于第一次碎石樁效果檢測是在碎石樁施工結(jié)束15后天進行的，因為碎石樁復(fù)合地基經(jīng)振動排水后需要碎石與土重新粘合的過程，該過程一般要在1個月后才能完成，加上該工程部位的地下水埋深很淺且非常豐富，鑒于此，業(yè)主監(jiān)理和設(shè)計單位要求碎石樁施工結(jié)束1個月后重新對試驗效果較差Q12+325Q12+350樁號段進行檢測。第二次碎石樁檢測成果見下表4所示。東深供水改造工程B1標(biāo)Q12+325Q12+350樁號（動力觸探）碎石樁檢測記錄表表4 （重型2觸探試驗）點號1-3樁施工日期點號4-6樁施工日期點號12-8樁施工日期樁長4.40m檢測日期樁長4.60m檢測日期樁長4.70m檢測日期深度m擊數(shù)備 注

19、深度m擊 數(shù)備 注深度m擊 數(shù)備 注0.120.110.160.260.270.270.380.380.380.480.490.480.5100.5110.5100.6110.6110.6100.790.7120.7110.880.8120.8120.990.9110.9121.0111.0111.0121.1101.191.1111.291.291.2111.3111.391.3121.4121.4101.4111.5101.591.5121.691.681.6101.781.781.7111.881.891.8121.991.981.9132.0112.082.0162.1122.192.

20、1142.2112.2102.2162.3102.3112.3142.482.4112.4162.5132.5102.5172.6122.6102.6152.7112.7112.7162.892.8102.8142.9102.9122.9263.0113.0133.0223.1123.1123.1243.2103.2123.2193.3113.393.3173.4123.4103.4183.5133.5113.5163.6123.6103.6163.7113.793.7153.8133.8103.8173.9103.993.9174.0114.0124.0194.1124.1134.1204.

21、2154.2124.2204.34.3164.3214.44.416反彈4.4224.54.54.522反彈4.64.64.64.74.74.74.84.84.84.94.94.95.05.05.0點號4-6土施工日期點號4-6樁施工日期點號YT1施工日期樁長檢測日期樁長4.60m檢測日期樁長檢測日期深度m擊數(shù)備 注深度m擊 數(shù)備 注深度m擊 數(shù)備 注0.124-6樁間土0.1212-8樁間土0.11YT1原狀土0.230.230.2淤泥0.330.340.3淤泥0.440.450.4淤泥0.550.540.50.5淤泥0.650.630.60.5淤泥0.740.740.71淤泥0.840.8

22、60.80.5淤泥0.940.960.90.5淤泥1.051.071.01淤泥1.171.171.131.261.261.231.361.351.321.451.451.441.571.541.59變硬1.651.661.651.751.741.751.841.841.841.941.931.942.062.052.062.162.152.172.272.292.292.372.382.3102.482.472.4132.572.5102.5122.662.6112.6102.762.782.7132.872.8102.8192.982.9132.9193.083.0113.0103.183.183.1