□潘秀玉（河南省水利第一工程局）

1.工程概況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠沙河南～黃河南 （委托建管項目）潮河段第三施工標(biāo)段，渠道樁號SH(3)146+200～152+200，全長6000m。本標(biāo)段特殊土處理中有弱膨脹土處理段累計長350m，換填粘性土厚1.0m；地震液化段處理長度5280m，采用強(qiáng)夯、擠密砂樁和換土+強(qiáng)夯等不同方法處理；擠密碎石樁是潮河段基礎(chǔ)處理的工作重點，占基礎(chǔ)處理工程總量的75%，設(shè)計采用振沖沉管打樁法進(jìn)行擠密碎石樁施工對液化砂土區(qū)加固，樁徑0.6m，樁間距2.0m,材料采用10～50mm級配碎石，處理深度12m，深入非液化土層0.5m，正三角形滿堂布置。根據(jù)設(shè)計圖紙和現(xiàn)場工程地質(zhì)條件可知，液化砂土區(qū)部位結(jié)構(gòu)松散，巖性不均，采用振動沉管樁機(jī)成樁對部分渠段成孔困難。為了更好地組織施工，提高工作效率，項目部在基礎(chǔ)處理工程施工過程中根據(jù)呈現(xiàn)的不同地質(zhì)情況向監(jiān)理和業(yè)主建議進(jìn)行機(jī)械改進(jìn)和調(diào)整施工工藝，決定對擠密碎石樁施工質(zhì)量進(jìn)行控制，使液化處理后標(biāo)貫實測值不低于臨界標(biāo)貫值。

表1 塌孔、有效樁長偏差統(tǒng)計表

2.現(xiàn)狀調(diào)查

本標(biāo)段跨梅河、龍王和耿坡等3個工程地質(zhì)段。其中SH（3）146+200～SH（3）146+685，SH（3）148+350～SH（3）149+335，SH（3）150+490～SH（3）152+200 需要進(jìn)行地震液化處理。 由于巖性不均，局部具有地震液化，夾砂土壤和細(xì)砂透鏡體，軟弱膨脹泥巖結(jié)構(gòu)等復(fù)雜地質(zhì)情況的影響，在按設(shè)計參數(shù)在試驗區(qū)進(jìn)行成孔成樁時造成樁孔塌孔和有效樁長偏差嚴(yán)重 （試驗數(shù)據(jù)見表1），并且采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗法進(jìn)行地震液化化判別時有部分樁間土不能消除液化（判別結(jié)果見表2）。

3.方法探討

3.1 更換振動電機(jī)，確定合理的鉆孔動力

3.1.1 由項目部物資機(jī)械部進(jìn)行電機(jī)市場功率調(diào)查，確定擠密碎石樁在黃河以南施工擠密碎石樁最大功率為120型偏心振動電機(jī)能夠滿足施工要求。

3.1.2 由項目部水電班人員將原90型偏心振動電機(jī)更換為120型偏心振動電機(jī)。

3.1.3 更換電機(jī)完成后，進(jìn)行施工區(qū)域以外試驗并在電機(jī)上加設(shè)試驗檢測振動力儀器，校核激振力增加值。

3.2 樁間距參數(shù)試驗，確定最優(yōu)合理參數(shù)

3.2.1 小組成員討論，制定作業(yè)計劃，向監(jiān)理提出申請，編寫擠密碎石樁試驗方案。

3.2.2 對樁間距進(jìn)行調(diào)整：獲得監(jiān)理同意后，確定選擇試驗的樁號 SH（3）151+880～SH（3）151+980，共分四個試驗區(qū)。 試驗一區(qū)（151+880～151+900渠道右岸）：樁間距 1.9m，共 9根樁，設(shè)計樁長9.58m。試驗二區(qū)（151+900～151+920渠道右岸）：樁間距1.9m，共9根樁，設(shè)計樁長9.58m。試驗三區(qū)（151+900～151+920渠道左岸）：樁間距1.8m，共9根樁，設(shè)計樁長11.37m，試驗四區(qū)（151+920～151+950 渠道右岸）：樁間距 1.8m，共 9 根樁，設(shè)計樁長9.58m，各試驗區(qū)主要施工參數(shù)表見表3。

3.3 增加引孔或錘擊沉管施工

3.3.1 增加地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域引孔：根據(jù)各試驗區(qū)檢測情況分析，擠密樁施工可采用樁間距1.8m方案，并盡可能采用振動擠密工藝，提高充盈系數(shù)。

3.3.2 對于地質(zhì)復(fù)雜中間夾有致密層的區(qū)域采用錘擊引孔法：在此期間，監(jiān)理多次組織討論會，就潮河段擠密碎石樁施工進(jìn)行專家研討咨詢，最終提出解決問題方法如下:采用柴油沖擊錘打引孔，引孔直徑≤400mm，后采用直徑600mm振動沉管機(jī)擠密施工；采用長螺旋鉆機(jī)打引孔，引孔直徑≤400mm，鉆孔深度以穿透堅硬土層達(dá)到處理的液化砂土層為止，后采用直徑600mm振動沉管機(jī)擠密施工。

4.效果檢查

對策實施后，對各項對策措施的實施情況進(jìn)行了及時檢查和抽查，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析，顯示各項措施取得了良好效果，有效樁長偏差降低，塌孔（縮孔）現(xiàn)象大大減少，地基土液化現(xiàn)象明顯改善，同時工程進(jìn)度加快，保證了合同工期要求（見表 4）。

5.碎石樁施工

5.1 施工工藝

5.1.1 施工準(zhǔn)備

施工前，先用推土機(jī)將施工區(qū)域表層腐質(zhì)土推至施工區(qū)外，并攏成堆，然后再進(jìn)行場地平整，清除場地內(nèi)障礙物，并標(biāo)記處理場地范圍內(nèi)地下構(gòu)造物及管線等。

表2 地基土的液化評判表

表3 各試驗區(qū)主要施工參數(shù)表

表4 效果檢查表

5.1.2 測量定位

根據(jù)樁位布置圖用全站儀定出施工區(qū)四個角樁的位置，作為施工中平面位置的控制樁。再用鋼尺人工根據(jù)設(shè)計圖紙把各碎石樁樁位放樣出來，用白灰點和竹簽做上記號便于施工，樁位偏差≤2cm。樁設(shè)計直徑60cm，樁間距采用1.8m，正三角形布置。

5.1.3 柴油錘引孔

采用履帶式?jīng)_擊柴油錘引孔，引孔直徑為400mm，深度為小于設(shè)計樁長，根據(jù)地質(zhì)情況，引孔范圍8～10m。引孔前校正樁位及樁垂直度，引孔完成后，履帶式柴油錘移至下一樁位繼續(xù)引孔。在引孔過程中發(fā)現(xiàn)地面以下3～4.5m和7～8.5m為較硬層；4.5～6m為軟層。根據(jù)引孔情況在成樁過程中特別注意軟層的反插次數(shù)。

5.1.4 振動沉管機(jī)就位

振動沉管機(jī)移動就位，樁位偏差≤15cm，就位后用靠尺檢查樁管垂直度，通過調(diào)整機(jī)架兩個后支撐調(diào)整至合格，即樁身垂直度≤1%。按照由外到內(nèi)，隔排跳打的原則施工。

5.1.5 灌料振沖

采用逐步拔管法。往沉入土層的沉管填滿碎石后，啟動振錘，先拔管0.5m左右，留振 30s，然后每拔 1m，停拔振動 20～30s，反插0.5m，并由密實電流控制樁體密實情況，如未達(dá)到規(guī)定密實電流時，應(yīng)提起振沖器，繼續(xù)加料振沖，直至該處密實電流達(dá)到規(guī)定值為止。重復(fù)進(jìn)行至樁頂部再留振30～40s，拔管速度一般控制在1～1.5m/min。成樁過程中不斷補足碎石到理論填料量的120%～140%以上，在孔口部位進(jìn)行反插、加壓，保證孔口石料的密實，關(guān)閉振動錘，移位至下一樁位。施工完畢后，整平場地，測量標(biāo)高，整理施工記錄。

5.2 質(zhì)量控制

5.2.1 沉管碎石樁施工時，應(yīng)嚴(yán)格控制填料量、提升速度和高度、反插次數(shù)和時間、電機(jī)的工作電流等，以保證擠密均勻和樁身的連續(xù)性。

5.2.2 樁管拔起時速度不能過快，要根據(jù)試驗確定，通常為1～1.5m/min。

5.2.3 填料量

可以反映出每根樁體用料的情況，施工前必須試樁，從試樁資料中可以得出每根樁平均的填料量，用這個值作為施工時的控制標(biāo)準(zhǔn)。

5.2.4 密實電流

反映樁體和地基加固的密實情況，因此檢驗密實電流就可以基本上了解地基的加固效果。密實電流的規(guī)定值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場制樁試驗定出。

5.2.5 留振時間

留振時間的長短，視土質(zhì)而定，顆粒細(xì)，留振時間可長一些，一般在 20～30s。

填料量、密實電流和留振時間是相互聯(lián)系和制約的，只有在一定的填料量情況下，才可能保證達(dá)到一定的密實電流，而這時也必須要有一定的留振時間，才能使填料擠緊振密。

5.3 質(zhì)量檢測

樁間土檢測采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗法進(jìn)行地震液化判別，由甲方認(rèn)可有資質(zhì)的檢測單位進(jìn)行檢測。

檢測方法：采用樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗參數(shù)來評價樁間擠密后地震液化砂層的處理效果。

檢測時間：檢測時間為成樁7～14d后。

檢測部位：樁間土在成樁正三角形的中心點。

檢測單位：河南省水利勘測有限公司。

經(jīng)多次成樁檢測顯示，擠密碎石樁處理均能成功消除地震液化，達(dá)到預(yù)期的目的。

6.結(jié)語

試驗證明，碎石樁處理地震液化地基效果良好，且施工機(jī)具簡單易于掌握，特別是錘擊引孔成樁法適用于中間有硬質(zhì)砂層，直接成孔困難的地層。鑒于它的這些優(yōu)點，擠密碎石樁在南水北調(diào)地震液化處理施工過程中得到了廣泛應(yīng)用。對于施工單位，熟悉和掌握碎石樁的施工原理、施工工藝是完全必要的。