邱立明
(中國水利水電第八工程局有限公司長沙市410007)
三峽水庫開縣水位調節(jié)壩工程位于開縣新縣城下游約4.5 km,工程建設的主要任務是:減少三峽庫尾消落面積,降低消落區(qū)的水位變幅,改善開縣新城區(qū)及其周邊的生態(tài)環(huán)境。
為保證本工程土壩段壩體的密實度要求,設計采用振沖法對壩體進行加密處理,根據(jù)前期電動振沖器試驗施工的情況,在該種地層中采用國內(nèi)某廠生產(chǎn)的電動130 kW振沖器,最大振沖加密深度僅為3 m,試驗結果并未達到設計預期的目的,因此,擬采用液壓振沖設備進行本工程振沖加密試驗施工,以取得相關振沖施工工藝要求及相應工藝參數(shù)。為此,根據(jù)現(xiàn)場條件選取有代表性的土石壩振沖區(qū)中間位置進行全液壓振沖法穿透性試驗。根據(jù)本工程的地層情況和設計要求,振沖加密處理深度普遍比較深,大部分在20 m以上,已經(jīng)超出了現(xiàn)行規(guī)范的深度范圍,施工難度比較大,在國內(nèi)同類地基處理中也屬少見。
依據(jù)土工試驗規(guī)程(SL 237-1999)對土石壩填筑后的地質條件進行檢測,詳細檢測結果見表1。
表1 土石壩拋填壩體相對密度檢測成果
國家及部頒有關的現(xiàn)行技術規(guī)范、規(guī)程及設計單位有關技術文件:
(1)《水電水利工程振沖法地基處理技術規(guī)范》(DL/T 5214-2005);
(2)《建筑地基處理技術規(guī)范》(JGJ 79-2002);
(3)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》(GBJ 50287-99);
(4)《水電水利基本建設工程單元工程質量等級評定標準》第一部分:土建工程(DL/T 5113.1-2005);
(5)《水利水電建設工程驗收規(guī)程》(SL 223-2008);
(6)《地基與基礎工程施工及驗收規(guī)范》GBJ 202-83;
(7)《水利水電工程施工測量規(guī)范》(SL 52-93);
(8)現(xiàn)行的國家標準和行業(yè)標準及設計單位有關技術文件;
(9)開縣水位調節(jié)壩工程土石壩填筑相對密度檢測成果。
(1)驗證液壓振沖器是否能穿透電動振沖器不能貫穿的地層,確定液壓振沖器在本工程的適應性,為大面積施工選擇施工機械設備(功率和型號)提供依據(jù)。
(2)確定合理的振沖點位間距以及振沖加密深度終止條件。
(3)確定液壓振沖的施工工藝,確定施工技術參數(shù)(每米進尺填料量、加密油壓、留振時間、造孔水壓、加密水壓、加密段長度等),為大面積施工優(yōu)選合理的參數(shù)。
(4)為設計合理選取土石壩液壓振沖加固后復合地基相對密度提供依據(jù),并為土石壩振沖加固施工確定現(xiàn)場質量檢測的方法和相應的控制參數(shù)。
試驗點數(shù)量共5點,振沖試驗平臺高程約為175.00m,試驗區(qū)振沖深度需參考地質鉆探資料,并根據(jù)施工過程中振沖器造孔油壓的大小最終確定,并為大面積振沖施工優(yōu)選合理的施工參數(shù),以保證在不同地層條件下采用相應的造孔施工參數(shù),達到最大處理深度要求。
(1)根據(jù)本工程的實際條件,擬選擇土石壩中間部位作為振沖加密試驗區(qū)。
(2)試驗點位采用正三角形布置,其間距暫定為3 m,根據(jù)振沖試驗情況進行相應調整。
(3)振沖加密試驗完成后,按照監(jiān)理方規(guī)定的要求由甲方委托第三方進行振沖效果檢查,整理分析各試驗資料,及時將成果提交監(jiān)理方。采用經(jīng)監(jiān)理人員批準后的振沖點位布置方式、深度等參數(shù)應用于施工。
試驗區(qū)振沖加密點位布置見圖1。
圖1 振沖加密點位布置示意
(1)編寫施工技術措施,經(jīng)審批后方可進行施工。
(2)清理平整場地,消除高空和地面障礙物。
(3)施工現(xiàn)場以軸線及測量控制網(wǎng)的建立,軸線控制點,水準點應復測并埋設在不受施工影響的區(qū)域,并注意在施工過程中加以保護,并做好排水排污系統(tǒng),保證排水通道的暢通。
(4)按設計文件樁間距及形式繪制加密樁施工平面圖,并按圖準確放出樁位并編號,樁間距允許偏差為±100 mm。
(5)開工前做好施工設備的安裝與試運轉等調試工作。
(1)振沖器。根據(jù)試樁需要及本工程特點,投入1臺200 kW液壓振沖設備作為振沖加密試驗施工設備。
(2)起吊機械。由于本次振沖加密試驗深度大,且地質條件十分復雜,可能發(fā)生抱、卡導桿情況,因此起吊機械必須具有大起吊力和起吊高度。根據(jù)合同約定,由55 t履帶吊車進行本工程的施工。
(3)填料機械。采用30鏟車進行振沖骨料填料。
(4)供風設備??紤]到本工程施工難度大,一般卵礫石含量在60%~70%,因此計劃采用2臺日本原裝進口AiRMAN空壓機進行本試驗工程的振沖施工,其風量23.5m3,風壓17 kg/cm2。
詳細機械設備計劃見表2。
根據(jù)對本工程地質條件的初步了解,擬采用“風水聯(lián)動”液壓振沖加密施工工藝,由2臺進口空壓機供風,2臺高壓多級清水泵供水。
振沖加密施工工藝流程見圖2。
表2 主要施工機具設備計劃表
圖2 振沖加密施工工藝流程圖
(1)清理場地,接通電源。
(2)導入整個施工場區(qū)的測量控制線,并按設計要求布置點位。
(3)施工機具就位,起吊振沖器對準樁位。
(4)造孔。
●振沖器對準點位,開啟壓力水泵,啟動振沖器,待振沖器運行正常開始造孔,使振沖器徐徐貫入土中,直至設計的加密標高。
●造孔過程中振沖器應處于垂直狀態(tài)。振沖器與導管之間有橡膠減震器聯(lián)結,因此導管有稍微偏斜是允許的,但偏斜不能過大,防止振沖器偏離貫入方向。
(5)加料方式與加密段長度。
●振沖器造孔至設計深度時,向孔內(nèi)添加石料送至孔底,必須保證:填入的石料不至導致孔堵塞;孔內(nèi)輸入料量可供加密。
●對于振沖點位的加密,為保證孔內(nèi)有0.5 m加密點位的加料量,每次提升振沖器應在(1.5~2.0)m左右。
(6)振沖加密:采用連續(xù)填料加密工藝。加密時應連續(xù)施工,加密從孔底開始,逐段向上,中間不得漏振。當達到規(guī)定的加密油壓和留振時間后,將振沖器上提繼續(xù)進行下一個段加密,每段加密長度應符合要求。
由于本工程土石壩壩體填筑材料的特殊性,振沖加密的部分骨料為振沖造孔段內(nèi)周圍土體中的粗骨料,同時需保證振沖自加密按上述要求進行。
(7)重復上一步驟工作,自下而上,直至加密到設計要求樁頂標高。
(8)關閉振沖器、關水,制樁結束。
(9)吊車移位進行下一根樁的施工。
表3 液壓型振沖器技術參數(shù)
根據(jù)本工程技術要求及相關工程施工經(jīng)驗,擬采用如下參數(shù)作為振沖加密試驗施工的控制參數(shù):
(1)造孔油壓:(22~24)MPa;
(2)加密油壓:(20~22)MPa;
(3)留振時間:(8~10)s;
(4)加密段長度:50 cm;
(5)造孔水壓:(0.8~1.0)MPa;
(6)加密水壓:(0.4~0.80)MPa;
(7)造孔風壓:2×20 m3;
(8)造孔風量:(8~15)kg/cm2。
根據(jù)相關規(guī)范要求,試驗時用振沖加密骨料要求如下:
(1)振沖樁施工現(xiàn)場堆料場根據(jù)現(xiàn)場具體情況進行合理布置。
(2)振沖加密所用砂卵石應為天然河床砂卵石,粒徑應控制在(30~100)mm,含泥量不大于5%,最大粒徑暫定為不大于150 cm,最終根據(jù)試驗情況決定。
(3)根據(jù)試驗情況適當調整填料級配及粒徑,禁止使用單級配填料。
根據(jù)以上試樁參數(shù)指導后期施工,滿足設計要求相對密度,在砂卵石地基深基礎處理中取得良好效果。