振冲碎石桩在引河闸工程地基处理中的应用

李致成，魏建强

（河北省大清河河务管理处，河北 保定 071051）

振冲碎石桩在引河闸工程地基处理中的应用

李致成，魏建强

（河北省大清河河务管理处，河北 保定 071051）

以新盖房枢纽引河闸重建工程为工程实例，探讨了实践中振冲碎石桩施工工艺、施工方法、质量检验和经验建议等。

振冲碎石桩；施工工艺；施工方法

1 概述

1.1 工程概况

新盖房水利枢纽工程位于海河流域大清河水系北支南拒马河与白沟河汇流点以下2km处的雄县新盖房村北，校核过洪流量5000m3/s，属大（1）型水利枢纽工程。该枢纽工程与白沟河左堤共同承担保护京、津两市，京沪、京九铁路，荣乌、大广高速公路，华北油田及下游广大地区人民生命财产安全的重任。引河闸是新盖房枢纽工程的重要组成部分，是为大清河系北支向白洋淀输水、调洪的唯一控制性工程，关系到京津冀协同发展，直接影响白洋淀区域防洪安全。

本次重建新盖房枢纽引河闸闸室结构采用整体式结构，长18.0m，共7孔，每孔净宽8.0m，共3联，两侧两孔一联，中间3孔一联；闸底板顶高程7.90m，厚1.4m；闸墩顶高程18.39m，边墩厚1.4m，中墩厚1.3m，缝墩厚2.21m；闸室内设平面定轮直升式工作钢闸门，闸室上部设机架桥和交通桥；交通桥宽6.5m，顶高程18.39m，机架桥宽4.8m，其上设启闭机室；闸室上下游两侧设扶壁式钢筋混凝土翼墙，闸室及两岸翼墙采用振冲碎石桩对砂性土进行地基处理，碎石桩直径80cm，间距2.5m，深15m，梅花型布置，共计布设473根，总计7890m。

1.2 工程区域地质

该区地貌上属于太行山东部冲洪积平原区，地形平坦、开阔，地面高程8.0～17.0m，白沟引河由西北到东南经此处流向白洋淀，河底高程6.0～8.0m，地下水高程4.4～7.8m。本区季节性冻土标准冻埋深0.55m。工程区地表出露及钻孔揭露的地层岩性均为第四系，主要为第四系全新统人工填土（QS），岩性为素填土和混凝土；第四系全新统上段冲洪积，岩性主要为壤土、砂壤土、粉砂；第四系全新统中段湖沼积，岩性主要为壤土、砂壤土、粉砂、中砂、细砂、黏土；第四系全新统下段冲洪积，岩性主要为壤土、粉砂。

工程区地下水属第四系孔隙潜水，主要赋存于砂壤土及粉细砂层中。地下水主要依靠大气降水补给。地下水对普通混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

根据中国地震局制定、国家质量技术监督局发布的GB18306—2001《中国地震动参数区划图》划分，工程区地震动峰值加速度0.15g，相当于地震基本烈度为Ⅶ度，地震动反应谱特征周期为0.40s，属中硬场地。大部分砂层具饱和砂土地震液化潜势，建议采取适当的处理措施。

1.3 工程内容及主要工作量

本区域地基处理振冲碎石桩，施工主要工程量如表1。

表1 施工主要工程量

1.4 设计指标

根据钻探结论，需对本工程软土地基区域进行处理。选用振冲碎石桩复合地基处理的方法可以改善软土的力学性能，且软基处理需要的施工工期和经济指标满足设计要求，初拟碎石桩设计参数。

（1）桩径。 80cm，平均桩长15m。

（2）桩位布置。纵向、横向桩距2.5m，等腰三角形布置。

（3）桩体材料。含泥量小于5%的碎石，禁止使用已风化及易腐蚀、软化的石料。最大粒径50mm。

2 施工工艺及施工方法

2.1 施工准备阶段

2.1.1 技术准备

施工准备阶段现场监理部要组织图纸会审，充分熟悉图纸；施工项目部要组织施工相关人员学习有关规范标准，使施工人员掌握施工工艺、质量控制及检查方法，编制专项施工方案并进行技术交底。

2.1.2 机械、人员进场

施工项目部要对进场施工机械进行检修，保证机械的完好率，并保持机械充足，及时入场施工；及时组织施工人员进场并安排安全技术交底。

2.1.3 水、电、备料及场地平整

（1）水。根据现场实际情况，就近采用河道水作为水源，保证振冲施工所需用水。

（2）电。在现场布设发电机组，供应施工用电，合理布置发电机位置。

（3）备料。在施工区附近设置若干个料场，避免发生停工待料的现象，料场位置选择做到运距短，且又不干扰施工作业。

（4）场地平整。施工现场要根据设计要求的桩顶设计标高进行平整，根据实际情况，按要求填挖土方。场地地下的障碍物必须清除，防止振冲器贯入后被破坏。

2.1.4 测量准备

在施工区域建立标高控制点，随时对施工过程进行控制。根据桩位平面布置图使用木桩，布设桩位，测放轴线。

2.1.5 试桩试验

根据施工规范要求，施工前须进行试桩试验，试桩试验选择在振冲碎石桩施工范围内布置，每台机组施工前都必须进行试验桩施工，且每机组不小于3根。施工时应密切注意对周围结构物的影响。

2.2 施工方法

（1）用全站仪，将桩位用木桩固定在地面上，并标上桩号。

（2）布置设备。在合适位置放置吊机，连接导杆和振冲器并将振冲标尺进行标注，连接控制电路；吊起振冲器，接通电源，启动上水，开启振冲器，记录空载各项运行参数；按试桩确定的各项技术参数，进行上水系统、电控系统的调整后，正式进入到开工状态。

（3）测量放线与定位。测量放线并将吊车布置就位，缓慢吊起振冲器距地面10～20cm，观察水压、电压和振冲器电流是否正常，并将振冲器尖端对准桩位。

（4）造孔。振冲器缓慢吊起后，缓慢下降振冲器至桩位正上方到地面25cm以内，利用清水泵供水，待振冲器下端射水口出水的水压、水量达到工艺要求时，启动振冲器，防扭绳索拉紧；振冲器内的偏心块达到额定转速后，利用重力下沉振冲器贯入土层；为避免造成斜孔，吊机卷扬绳的下放速度控制在0.5～2m/min之间，始终使振冲器保持在悬挂状态；遇到坚硬土层，电流值超过电机的额定电流时，减速或暂停下沉振冲器，也可上提一段距离，借助高压水冲松土层后再继续下沉造孔；当达到设计深度时，上提振冲器。造孔过程中要及时记录各深度的水压、造孔电流等变化及相应时间。

（5）清孔。为清除孔内泥土，保证填料畅通，减小桩体含泥量，在造孔完毕后，往复2～3次将振冲器提出孔口，然后再次下沉振冲器到孔底，使孔口泥浆变稀，达到清孔目的。

（6）填料、振密、制桩。采取连续填料，分段振密的制桩方法，单桩的充盈系数1.2～1.5。填料过程中，振冲器应提至离孔口1.0～1.5m，利用装载机向孔内倒石料，视土质条件确定每次的填料数量，一般每次填料高度为0.5～0.8m。石料沉入孔底后缓慢下沉振冲器，振密孔底桩体，当振冲器工作电流达到规定的密实电流后，留振12s。按照以上工序进行下一段桩体的压密，直至完成整个制桩过程。

（7）完成一个桩体后关机、停水，振冲器移位至下一桩位。

（8）清泥排污。在制桩过程中，施工现场的排泥沟要安排人力清理，排泥网络要保持畅通，避免泥浆外溢。

（9）填料记录。每桩施工均填写施工记录表，施工过程中要对单桩的成孔电流、密实电流、成孔时间、留振时间、填料量等进行实时跟踪记录作为质量评定的主要依据。

2.3 质量检验

（1）监理人员及时对各项施工记录进行检查核对，发现有遗漏或不符合技术要求的桩段，要及时采取措施补救。

（2）振冲施工结束后，对桩的数量、桩径、桩位偏差、桩体密度、桩间土处理效果等进行检测验收。检测验收严格执行DL/T5214—2005《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》的规定。

（3）对砂土和粉土地基，振冲碎石桩施工后7d进行施工质量检验。

（4）振冲桩的施工质量检验采用单桩载荷试验，对桩体采用重型动力触探试验检测，对桩间土可采用标准贯入、静力触探等原位测试方法进行检测。

（5）振冲处理后地基竣工验收时，承载力检验采用复合地基载荷试验。

3 结语

（1）要结合地质条件选取典型部位点进行试桩以确定各项工艺参数，施工过程中参照规范标准结合试桩经验对工艺参数进一步优化。

（2）在水利水电工程振冲法地基处理相关技术规范中，建议增加单桩桩体密实度和桩群总体质量评价标准，便于规范质量管理与评定。

（3）对于大面积振冲桩群，碎石桩顶部1.0m范围内的松散段可通过振动碾压处理，以增加碎石桩密实度，既简便又降低造价。

（4）以新盖房枢纽引河闸重建工程为例，介绍了振冲碎石桩施工工艺、施工方法、质量检验和经验建议等内容，旨在不断总结振冲碎石桩施工经验，改进施工技术和管理方法。

［1］JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］DL/T 5214—2005，水电水利工程振冲法地基处理技术规范［S］.

［3］新盖房枢纽引河闸重建工程施工技术要求［Z］.2016.

［4］新盖房枢纽引河闸重建工程初步设计工程地质勘查报告［R］.2016.

［5］何广讷.振冲碎石桩复合地基（第二版）［M］.北京：人民交通出版社，2012.

（责任编辑：姜彤宇）

Application of vibro-replacement stone column in Xingaifang hub dam reconstruction project

LI Zhi-cheng，WEI Jian-qiang
（Management Office of Daqinghe River in Hebei Province， Baoding 071051， China）

Taking Xingaifang hub dam reconstruction project as an example， the construction technology， construction method，quality inspection and experience in practice of vibro-replacement stone column is discussed.

vibro replacement stone column； construction technology； construction method

TV223

B

1672-9900（2017）03-0040-03

2017-05-17

李致成（1979-），男（汉族），河北保定人，工程师，主要从事水利工程建设与管理工作，（Tel）13932299986。