【摘要】將白云巖人工骨料大規(guī)模運(yùn)用于水利工程建設(shè)，吊洞水庫系貴州省首次，在全國也屈指可數(shù)。根據(jù)工程建設(shè)過程中出現(xiàn)的料源選擇、砂石骨料加工系統(tǒng)工藝布置、半成品及成品骨料加工運(yùn)輸和混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制等方面的問題，對(duì)吊洞水庫白云巖人工骨料的質(zhì)量控制過程及其對(duì)混凝土性能的影響進(jìn)行了研究。最大限度地克服了白云巖巖質(zhì)特性、砂石系統(tǒng)工藝布置的地形限制及成品骨科運(yùn)輸造成的人工骨料品質(zhì)上的缺陷，保證了水庫大壩混凝土的施工質(zhì)量。其工程經(jīng)驗(yàn)可為同類工程參考。

【關(guān)鍵詞】白云巖；人工骨料；質(zhì)量控制；吊洞水庫

1、概述

吊洞水庫壩址位于興仁鎮(zhèn)點(diǎn)烈村擺泥河上游狹窄河段，距黔東南州丹寨縣興仁鎮(zhèn)3km、距丹寨縣城約19km，距都勻北67km，距貴陽市195 km。

吊洞水庫供水工程是以工業(yè)供水為主，兼有灌溉的一項(xiàng)綜合性水利工程。該樞紐由碾壓混凝土雙曲拱壩、壩身泄洪表孔、左岸壩身底孔、右岸供水引水系統(tǒng)、右河岸式泵房等建筑物組成。

根據(jù)野外地質(zhì)勘察資料，工程區(qū)白云巖分布較廣，其中工程區(qū)無天然砂料，本工程石料場靠近壩址左岸小點(diǎn)烈寨子?xùn)|側(cè)的陡坡山體，距小點(diǎn)烈寨子通村公路180～230m。地表高程925.00～850.00m，地形坡度40°左右，順向坡，基巖基本裸露，巖性為寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群第一段（∈2～3ls1）肉紅色中厚～厚層塊狀細(xì)晶白云巖，巖層產(chǎn)狀N25°E /NW∠11°，單層厚1～3m，巖體較堅(jiān)硬，單軸濕抗壓強(qiáng)度Rb=50～～60Mpa，巖體質(zhì)量較好；儲(chǔ)量計(jì)算采用平均厚度法，開采面積約6.4萬m2，取料時(shí)去除約3m厚的無用層，有用層平均厚度約17m，剝離量約19萬m3，有用儲(chǔ)量約110萬m3，剝采比約0.17；石料場質(zhì)量及儲(chǔ)量均能滿足設(shè)計(jì)要求，開采范圍位于地下水位之上，地下水對(duì)開采無較大影響。

大壩各類混凝土工程量總計(jì)22.84萬m3。根據(jù)推薦配合比計(jì)算，砂石骨料理論用量總計(jì)329400m3，其中砂118013m3（占比35.8%）、小石72811m3（占比22.1%）、中石91431m3（占比27.8%）、大石54500m3（占比14.3%）。

本標(biāo)段工程混凝土總量約19.6萬m3，需加工成品砂石料約29.40萬m3。根據(jù)混凝土施工月高峰強(qiáng)度，計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的砂石骨料加工系統(tǒng)的生產(chǎn)能力為168t/h。

2、砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備情況

2.1 基本情況

根據(jù)工程施工進(jìn)度及混凝土澆筑強(qiáng)度曲線，本系統(tǒng)必須滿足成品骨料設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力170t/h，系統(tǒng)處理能力260t/h，故砂石系統(tǒng)在滿足水利水電工程砂石系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則（DL/T5098—1999）要求的前提下，本系統(tǒng)成品骨料設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180t/h。同時(shí)，為滿足混凝土澆筑高峰期對(duì)骨料的需求，分別設(shè)置了大石40～80（2500m3）、中石20～40（3000m3）、小石5～20（3000m3）、人工砂0.15～5（13000m3）的骨料堆場。

2.2 系統(tǒng)布置

根據(jù)總體規(guī)劃，本工程砂石加工系統(tǒng)布置在大壩右岸上壩公路和料場公路起點(diǎn)的740m高程，砂石拌合系統(tǒng)占地面積為1.3萬m3，其中規(guī)劃混凝土拌合系統(tǒng)占地2500m2，砂石加工系統(tǒng)占地5000m2，成品料倉占地5500m2。

該系統(tǒng)充分利用地形條件依山而建。從上至下為依次為進(jìn)料口、初碎車間、洗石、預(yù)篩分車間、中細(xì)碎、篩分車間、中轉(zhuǎn)料倉、成品料倉和制砂車間。系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180t/h。

3、工藝改造原因、分析及成果

3.1 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)地質(zhì)勘查成果，為滿足堆石壩的變形、基礎(chǔ)固結(jié)及穩(wěn)定要求，以提高地基承載力及減少變形沉降量，形成人工復(fù)合地基?；A(chǔ)處理方案為：覆蓋層基礎(chǔ)上游側(cè)采用C30防滲墻隔水，墻頂采用連接板與河床趾板相接。壩基分3個(gè)區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)處理：河床左側(cè)A區(qū)采用振沖碎石樁處理，至上游到下游分為A1區(qū)和A2區(qū)，碎石樁均采用等腰三角形布置，A1區(qū)為防滲墻變形控制區(qū)，位于防滲墻上下游8m范圍；A2區(qū)為壩體變形控制區(qū)，下游邊界至壩軸線下游35m范圍，沿河道長56m；河床右側(cè)B區(qū)采用振動(dòng)碾碾壓處理。

左岸粉質(zhì)粘土層底部在壩基開挖完成后深9～13m，下伏基巖，粉質(zhì)粘土層為主要處理對(duì)象，因此左岸碎石樁底部深入基巖。

壩基基礎(chǔ)處理屬于大面積的滿堂處理，故樁位宜采用等腰三角形布置。根據(jù)壩基處理分區(qū)，A1區(qū)樁距采用1.5m，A2區(qū)樁距采用2.5m，樁徑均為1.1m。

2.1 施工程序

振沖碎石樁的施工主要包括：試驗(yàn)準(zhǔn)備、施工試樁、振沖樁施工、成樁檢查等幾個(gè)方面的內(nèi)容。

3、振沖施工方法及施工工藝控制

3.1 振沖碎石樁施工工序

（1）對(duì)位：吊車垂直吊起振沖器，使噴水口對(duì)準(zhǔn)樁孔位置，偏差小于50mm；

（2）造孔：打開水源和電源，檢查水壓（0.6～0.8MPa，水量200～300l/min）、電壓（380V）、成孔電流25～30A，振沖器以1m/min速度造孔，當(dāng)振沖器下沉到設(shè)計(jì)孔深0.3m開始清孔；

（3）清孔：成孔后一般需要1～2min清孔，以便回水將稠泥漿帶出，以降低孔內(nèi)泥漿密度，易于下料；

（4）投料：用機(jī)動(dòng)翻斗車將20～40mm碎石運(yùn)至樁孔處，成孔后將振沖器提出孔口，由孔口投料；

（5）制樁：制樁電源50～60A，達(dá)到振密電流后，留振30s，以1.5m/min速度提升振沖器，待孔內(nèi)料高0.8m左右再繼續(xù)下放振沖器，擠密達(dá)到密實(shí)電流，直至達(dá)到設(shè)計(jì)高度后上部虛填0.7m左右石料，并用振沖器下壓，保證樁頭強(qiáng)度；

（6）移位至新孔位。

3.2 施工工藝控制

振沖施工過程可以通過填料量、密實(shí)電流和留振時(shí)間三個(gè)參數(shù)來控制，振沖碎石樁的質(zhì)量是以振沖器振動(dòng)時(shí)的工作電流達(dá)到規(guī)定值為控制標(biāo)準(zhǔn)。

試驗(yàn)確定技術(shù)參數(shù)如下：（1）密實(shí)電流；（1）填料量；（2）留振時(shí)間；（3）樁間距；（4）水源壓力、水量、制樁時(shí)水壓、水量；（5）振沖器貫入速度；（5）振密提升高度：振密后段提升高度。

4、振沖施工質(zhì)量控制與檢測

4.1 控制標(biāo)準(zhǔn)：

（1）樁數(shù)、樁徑、填料質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。碎石塊（粒徑不大于50mm）以及采用石場的石料，通過試驗(yàn)確定出最佳級(jí)配，一般經(jīng)級(jí)配后碎石料干重度γ=18.7KN/m3。保證每孔填料量，并做好填料現(xiàn)場記錄。

（2）樁身的密實(shí)度符合施工規(guī)范。

（3）允許偏差項(xiàng)目： 成孔中心位移△1≤50mm；成孔垂直度△2≤1.5%；樁徑誤差△3≤20mm；孔深誤差△4≤100mm。

4.2 防止質(zhì)量通病措施

（1）機(jī)組就位檢查樁位樁管直徑范圍內(nèi)的地面土質(zhì)，如遇到較大的硬塊，由人工清理后再沉管成樁。如因下部地層不均勻引起的樁管跑偏，應(yīng)提出樁管，查明原因，向孔內(nèi)填入較大硬物導(dǎo)順樁管，確保樁位準(zhǔn)確及樁管垂直后在沉管成樁。

（2）樁尖難開，造成帶料。沉管前認(rèn)真檢查樁尖，保證其靈活，如果因地層特點(diǎn)，樁尖難打開時(shí)，可上拔樁管一定高度后加料，然后需在拔樁管位置適當(dāng)留振，保證樁底碎石密實(shí)。

（3）下料不均勻，使樁體不連續(xù)。如果下料困難可向樁管內(nèi)加水，控制提升速度及留振時(shí)間，消除局部帶料問題，或及時(shí)反插保證填料量。

（4）樁頂帶料?？稍跇俄攷Я蠀^(qū)段及時(shí)反插保證填料量。

4.3 復(fù)合地基質(zhì)量檢測

4.3.1 檢測目的和要求

本工程主要采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定處理后復(fù)合地基承載力特征值，要求進(jìn)行現(xiàn)場檢測。振沖施工結(jié)束后，除破土地基外，應(yīng)間隔一定時(shí)間方可進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。對(duì)粘性土地基，間隔時(shí)間可取3～4周；對(duì)粉土地基，可取2～3周。振沖樁的施工質(zhì)量檢驗(yàn)可用單樁載荷試驗(yàn)。試驗(yàn)用圓形壓板的直徑與樁的直徑相等?？砂疵?00～400根樁隨機(jī)抽取一根進(jìn)行檢驗(yàn)，但總數(shù)不得少于3根。對(duì)砂土或粉土層中的振沖樁，除用單樁載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)外，尚可用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等試驗(yàn)對(duì)樁間上進(jìn)行處理前后的對(duì)比檢驗(yàn)。對(duì)不加填料的振沖密實(shí)法處理的砂土地基，處理效果檢驗(yàn)宜用標(biāo)準(zhǔn)貫入、動(dòng)力觸探或其它合適的試驗(yàn)方法。檢驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)選擇在有代表性的或地基土質(zhì)較差的地段，并位于振沖點(diǎn)圍成的單元形心處。檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量可按每100～200個(gè)振沖點(diǎn)選取1孔，總數(shù)不得少于3孔。

4.3.2 試驗(yàn)設(shè)備配置

試驗(yàn)采用壓重平臺(tái)反力裝置，加載及反力系統(tǒng)由液壓千斤頂、鋼梁、承壓板、配重組成。加壓由一臺(tái)500kN的液壓千斤頂及其配套加壓系統(tǒng)來完成，加載值由量程60MPa等級(jí)0.4級(jí)壓力表量測。沉降觀測采用通常使用的基準(zhǔn)梁、百分表觀測系統(tǒng)。在壓板的兩個(gè)正交直徑方向?qū)ΨQ安置四個(gè)量程50mm（精度0.01mm）的百分表，百分表經(jīng)萬能表架固定于兩根6m長的工字鋼組成的基準(zhǔn)梁上。

4.3.3 試驗(yàn)方法

本次檢測采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，壓板邊長為1.1m，壓板下鋪中粗砂找平（厚度50～150mm）。試驗(yàn)最大加荷至280kPa，每級(jí)加載值為預(yù)估極限荷載的1/10。

每加一級(jí)荷載的前、后應(yīng)分別測記1次壓板下沉量，以后每0.5h測記一次，當(dāng)連續(xù)2h內(nèi)，每1h小于0.1mm時(shí)，認(rèn)為壓板下沉量已趨穩(wěn)定，即加下一級(jí)荷載。

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可終止加載：

①壓板周圍的土，出現(xiàn)明顯的側(cè)向擠出；

②沉降s急劇增大、壓力-沉降（P-s）曲線出現(xiàn)陡降段；

③在某一級(jí)荷載下，24h內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；

④累計(jì)沉降量已大于壓板直徑的6%（63.00mm）；

⑤當(dāng)達(dá)不到極限荷載，而已達(dá)到方案設(shè)計(jì)最大加載壓力。

荷載可分為3～4級(jí)，每卸一級(jí)荷載測記回彈量，直至變形穩(wěn)定。

4.3.4 單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.3.4.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理

根據(jù)試驗(yàn)記錄，分別繪制P（荷載）～s（沉降）曲線及s（沉降）～ t（時(shí)間）曲線。P（荷載）～s（沉降）曲線反映了不同荷載作用下，沉降量變化趨勢；s（沉降）～ t（時(shí)間）曲線反映了在相同時(shí)間段，不同荷載作用下的沉降情況。

當(dāng)壓力-沉降曲線是平緩的光滑曲線時(shí)可按相對(duì)變形值確定復(fù)合地基承載力；對(duì)振沖樁復(fù)合地基：當(dāng)以粉土或砂土為主的地基可取s/b=0.01所對(duì)應(yīng)的壓力；按相對(duì)變形值確定的承載力特征值不應(yīng)大于最大加載壓力的一半。其中：s——相對(duì)變形值，mm；b——承壓板的寬度，mm。

5、結(jié)語

通過對(duì)本工程振沖碎石樁的施工，按照《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）、《巖土靜力載荷試驗(yàn)規(guī)程》（YBJ17-90）等規(guī)范要求和設(shè)計(jì)的有關(guān)特殊檢測要求，組織了單樁復(fù)合地基承載力及變形等一系列檢測試驗(yàn)，試驗(yàn)成果均滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于粉質(zhì)黏土的軟基處理，振沖碎石樁施工技術(shù)具有實(shí)施簡單、工期快、經(jīng)濟(jì)有效的特點(diǎn)。

本文通過對(duì)振沖碎石樁施工的成功經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，一是供同行和類似工程施工參考，二是旨在推廣振沖碎石樁基礎(chǔ)處理技術(shù)在有關(guān)工程的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：蔡強(qiáng)（1970～），男（仡佬族），貴州銅仁人， 大學(xué)本科，高級(jí)工程師，主要從事：水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)工作。