王 勇
(安徽省六安市舒城縣水利局,安徽 六安 231300)
振沖碎石樁施工工藝具有良好的加固效果,尤其是在水庫(kù)基層處理的過(guò)程當(dāng)中,具有非常明顯的加固效果,在現(xiàn)代水利工程當(dāng)中應(yīng)用廣泛。除此之外,該種施工技術(shù)還可以應(yīng)用在道路修建,橋梁修建等多個(gè)工程領(lǐng)域,起到良好的加固效果。
四川大涼山某水壩施工工程位于我國(guó)四川省西南部,主要的施工目的是灌溉,服務(wù)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn),本質(zhì)上來(lái)說(shuō)屬于水利惠民工程。除此之外,該工程也是當(dāng)?shù)厝擞米餍钏喔鹊囊行凸こ?。設(shè)計(jì)圖紙中顯示該工程容量共計(jì)1 950萬(wàn) m3,主體工程包含大壩和放水洞。本次進(jìn)行基礎(chǔ)施工的水庫(kù)為三期工程,包含建筑四座,次要建筑五座,防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇,消能防沖標(biāo)準(zhǔn)為30 a。從整體的大壩施工上來(lái)看,土質(zhì)為軟土沙,大壩下游設(shè)置了多個(gè)十棱體用作排水設(shè)計(jì)。除此之外,大壩上游和下游還分別采用了砼澆筑結(jié)構(gòu),澆筑形式為六方塊作為護(hù)坡。在整體的大壩基礎(chǔ)施工當(dāng)中,采用振沖碎石樁進(jìn)行大體加固。除此之外,在大壩的基礎(chǔ)部分和壩肩部分還采用了帷幕灌漿防滲技術(shù),避免在大水漫灌的作用之下水泥砼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏情況。
從前期準(zhǔn)備獲得的數(shù)據(jù)來(lái)看,大壩整體內(nèi)部有機(jī)植土層分布比較厚,超過(guò)3 m。且土體的蠕動(dòng)性比較強(qiáng),屬于飽水軟土,只有進(jìn)行加固,通過(guò)地基優(yōu)化施工處理工藝才能提高地基的強(qiáng)度,滿(mǎn)足后續(xù)的施工要求,并且提高防洪等級(jí),提高消能防沖等級(jí)保障,后續(xù)大壩施工之后可以滿(mǎn)足施工應(yīng)力要求,延長(zhǎng)施工壽命。從這個(gè)角度來(lái)看,使用有效的地基加固技術(shù),不僅是住把土體荷載的實(shí)際要求,也是當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際要求,因此本工程采用振沖碎石樁施工來(lái)處理施工當(dāng)中的難點(diǎn),把握施工當(dāng)中的重點(diǎn),提高整體的加固水平[1]。
2.1.1 振沖碎石樁施工原理
振沖碎石樁施工工藝是一種在飽水軟土地區(qū)、土層較厚地區(qū)進(jìn)行地基加固作業(yè)的常見(jiàn)施工方法,該方法主要應(yīng)用大規(guī)模的振沖器來(lái)提高土體的硬度,加大土體的密度,在振沖碎石樁作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中,可以對(duì)土體進(jìn)行成孔施工,并應(yīng)用其他密度的填料將這些軟土更換。這樣的施工方式成本較低,可以用振搗密實(shí)之后的填料替換原有的飽水軟土,從而形成更加堅(jiān)固的碎石樁,這些碎石樁可以與打出的土孔嚴(yán)密結(jié)合在一起。這種施工方法處理之后形成了一個(gè)具有荷載能力的復(fù)合型地基,可以與天然地基的整體性不相上下,具有非常強(qiáng)的承載能力,經(jīng)處理之后的地基不僅通過(guò)打孔提升了整體的排水性,方便土體的蠕動(dòng)性進(jìn)一步下降,還有利于地基的穩(wěn)固提升。從國(guó)家建筑部門(mén)給出的相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出,經(jīng)振沖碎石樁處理過(guò)的地基,95%以上不會(huì)再發(fā)生不均勻沉降的問(wèn)題,這極大提高了建筑地基的穩(wěn)固、建筑耐用性以及使用壽命。
圖1 振沖碎石樁施工原理
2.1.2 振沖碎石樁的施工工序
振沖碎石樁的施工工序一般按照從里到外、由左至右的施工原則來(lái)進(jìn)行,當(dāng)然這個(gè)左右并不一定按照這個(gè)順序,而是強(qiáng)調(diào)由一側(cè)到另一側(cè)順序進(jìn)行。這種嚴(yán)密的施工順序控制方法可以起到提高基礎(chǔ)強(qiáng)度的作用,并且在這種施工安排整體的施工效率比較高,可以應(yīng)用密實(shí)的、具有一定強(qiáng)度的碎石樁,將打孔部分的軟土有秩序地排除出去。避免替換的過(guò)程當(dāng)中發(fā)生遺漏或者其他的控制性的問(wèn)題,而出現(xiàn)整體控制不良的效果,在后續(xù)放置的過(guò)程當(dāng)中也可以按照原本的施工計(jì)劃來(lái)順次進(jìn)行。例如,在地質(zhì)強(qiáng)度極低的地區(qū)進(jìn)行碎石樁的施工,就可以采用間隔振沖的方式來(lái)控制施工的強(qiáng)度以及施工的順序,這種施工方式可以有效避免在施工的過(guò)程當(dāng)中土質(zhì)出現(xiàn)明顯的變化和積水情況嚴(yán)重成施工的實(shí)際質(zhì)量受到影響。
從整體上來(lái)看,振沖碎石樁的施工工藝主要包含:(1)測(cè)量高程放線(xiàn)定樁位,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試振沖碎石樁之后,確定相關(guān)的工藝參數(shù),放置好振沖碎石樁的位置達(dá)到就位。開(kāi)啟作業(yè)電機(jī)之后進(jìn)行造孔施工,當(dāng)然這個(gè)造孔要符合設(shè)計(jì)的相關(guān)深度,并保障孔內(nèi)的清潔。(2)放入填料之前要控制好材料的進(jìn)場(chǎng)工作以及材料的檢驗(yàn)工作,只有達(dá)到施工的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)和密度標(biāo)準(zhǔn),才能夠進(jìn)行填料施工,在填料施工的過(guò)程當(dāng)中還要邊振邊加料,直到達(dá)到施工設(shè)計(jì)的荷載要求。在密實(shí)樁這個(gè)施工流程當(dāng)中,要設(shè)計(jì)好密實(shí)的電流,確保樁體的承受能力符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求,完成這一步施工工序之后,還要做好泥漿的排放工作,避免出現(xiàn)淤堵影響整體的施工質(zhì)量。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的一位問(wèn)題進(jìn)行修復(fù),并再次確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)試裝的參數(shù)來(lái)對(duì)一位問(wèn)題進(jìn)行控制。完成上述施工作業(yè)之后,進(jìn)行自我檢查,并提交給現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)理人員進(jìn)行監(jiān)理檢查。
2.1.3 振沖碎石樁施工作業(yè)的要點(diǎn)
(1)在施工之前要進(jìn)行全面的準(zhǔn)備,既要進(jìn)行設(shè)備的檢查,也要進(jìn)行場(chǎng)地的清理,只有清理之后沒(méi)有雜物才能夠接通電源和水源,避免現(xiàn)場(chǎng)存在其他的積水等現(xiàn)象,造成漏電等安全危險(xiǎn)事故。
(2)在施工的過(guò)程當(dāng)中,要將測(cè)量控制線(xiàn)放置在整個(gè)廠(chǎng)區(qū)醒目的位置,并按照控制線(xiàn)的相關(guān)要求來(lái)進(jìn)行裝點(diǎn)的布置,只有滿(mǎn)足數(shù)量要求質(zhì)量要求之后,才能夠達(dá)到測(cè)量控制線(xiàn)的相關(guān)施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
(3)各個(gè)儀器就位之后,要對(duì)儀器的實(shí)際準(zhǔn)備情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,查看一切的參數(shù)是否設(shè)置良好,并且調(diào)整振沖器的位置或高度,使之與目前的施工設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng),查看振沖器是否存在過(guò)熱的問(wèn)題,異常噪聲的問(wèn)題以及振動(dòng)頻率不良的問(wèn)題,并對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的修正。
(4)在制造孔洞的過(guò)程當(dāng)中,要保障振沖碎石樁的樁位與振沖器的壓力,泵開(kāi)啟良好,出水良好。只有確定相關(guān)參數(shù)之后再啟動(dòng)振沖器開(kāi)始正常造孔。開(kāi)啟振沖器之后土體被緩慢的推入孔中,直到設(shè)計(jì)標(biāo)底達(dá)到相關(guān)的參數(shù)。在這個(gè)施工作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中,振沖器始終處于懸垂的狀態(tài),要保障兩者之間的距離,同時(shí)振沖器與導(dǎo)管之間的有效墊片橡膠不僅可以起到良好的減震作用,還可以提高清潔性,促進(jìn)振沖器的偏斜程度在控制范圍之內(nèi),避免施工過(guò)程造成偏斜過(guò)大,影響整個(gè)施工的一貫性。
(5)在清孔過(guò)程當(dāng)中要控制好次數(shù),一般來(lái)說(shuō)清理一到兩次就可以達(dá)到相關(guān)的施工設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但是如果現(xiàn)場(chǎng)存在過(guò)多的水體問(wèn)題,還要進(jìn)行第三次清孔,并通過(guò)反復(fù)提拉作業(yè)確保清空有效。
(6)在填料施工作業(yè)過(guò)程當(dāng)中要進(jìn)行密度控制,也就是說(shuō)通過(guò)加密作業(yè)保障連續(xù)施工,從孔底開(kāi)始逐漸向上,達(dá)到不遺漏的施工效果。在實(shí)際施工控制的階段,可以通過(guò)加密電流和時(shí)間來(lái)確定施工的效果,指示燈亮起是可以將振沖器提拉起來(lái)進(jìn)行下一階段的施工,但是這個(gè)密度和時(shí)間間隔要控制在50 cm和三秒鐘的范圍之內(nèi),重復(fù)循環(huán)上一步工作,自下而上、從左到右,直到加密滿(mǎn)足相關(guān)的技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
圖2 振沖碎石樁施工工序示意圖
圖3 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)圖
2.2.1 沖擊參數(shù)設(shè)置
在本次施工設(shè)計(jì)改造之前,已經(jīng)有其他兩家單位利用過(guò)振沖碎石樁施工作業(yè)方法來(lái)對(duì)土體的蠕動(dòng)性進(jìn)行過(guò)控制,但是由于參數(shù)的升級(jí)問(wèn)題和施工的周期問(wèn)題,這兩家設(shè)計(jì)單位并沒(méi)有達(dá)到相關(guān)的要求,因此經(jīng)過(guò)第三輪實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之后進(jìn)行參數(shù)改造,提高了施工作業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)調(diào)整之后,造孔水壓控制在0.6~0.7 MPa,氣壓控制在0.4~0.53 MPa。加密段長(zhǎng)度控制在0.3~0.5 m,這樣的相關(guān)參數(shù)配合方法可以滿(mǎn)足造孔水壓,清空水壓、加密水壓的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)將加密電流設(shè)定為200 a,振搗時(shí)間控制在10 s,可以起到聯(lián)合施工作業(yè)的相關(guān)要求,布樁形式采用等邊三角形布置方法見(jiàn)距控制在1.9 m,樁長(zhǎng)為17.2 m,這樣的施工配合方式可以滿(mǎn)足當(dāng)?shù)氐耐馏w蠕動(dòng)性要求,增強(qiáng)整個(gè)土體的強(qiáng)度。
2.2.2 造孔難度大于解決措施
在施工的早期,施工團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)振沖施工時(shí)上部約有三米厚的土,提振沖比較困難,且由于之前的施工留有一些碎石樁頭等等,對(duì)整個(gè)的施工作業(yè)造成非常嚴(yán)重的負(fù)面影響,前期的施工速度比較慢。雖然進(jìn)入有機(jī)土層之后整體的施工作業(yè)速度有所提高,但是對(duì)于整體施工質(zhì)量的提升作用并不是非常明顯,隨著灌入深度的不斷增大,土體的粘度和蠕動(dòng)性也在不斷增大,且為了避免對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)結(jié)構(gòu)造成負(fù)面的影響,振沖器的相關(guān)參數(shù)并不能調(diào)得過(guò)高。在施工的過(guò)程當(dāng)中還要適應(yīng)當(dāng)?shù)氐耐馏w條件和地質(zhì)條件。
為了提高施工作業(yè)的速度與實(shí)際的質(zhì)量水平,施工團(tuán)隊(duì)將造孔電流值調(diào)為115 a。水壓相對(duì)穩(wěn)定值在0.7~0.8 MPa,通過(guò)這樣參數(shù)調(diào)整的方式,進(jìn)一步解決了土體黏性過(guò)大的問(wèn)題,隨著灌入深度的不斷增大,與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的作業(yè)適應(yīng)性不斷增強(qiáng),因而振沖器灌入該土體的速度明顯提升,這保障了施工的進(jìn)度和施工的質(zhì)量,整個(gè)造孔的時(shí)間控制在60 min以?xún)?nèi),達(dá)到了施工的技術(shù)質(zhì)量要求。整體上來(lái)看清孔作業(yè)耗時(shí)13 min,加密作業(yè)耗時(shí)25 min施工質(zhì)量良好,投料總方量為18.2 m3,滿(mǎn)足了施工設(shè)計(jì)的整體要求。后期反饋的相關(guān)數(shù)據(jù)也可以看出,該種施工方法取得了良好的施工效果,整體評(píng)分可以達(dá)到28.9分,滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)施工單位的相關(guān)要求。
綜上所述,在有機(jī)土制的厚土層進(jìn)行施工作業(yè),對(duì)振沖碎石樁施工工藝挑戰(zhàn)較大,由于土體承載力比較弱,且施工地區(qū)的生態(tài)敏感性比較強(qiáng),因而只有采用高質(zhì)量的施工參數(shù)控制方法,做好水電料等要素的相關(guān)控制,才能夠達(dá)到良好的控制效果,保障施工質(zhì)量。從本文分析可知,研究振沖碎石樁施工作業(yè)的應(yīng)用,有利于我們從技術(shù)發(fā)展的角度看待目前整體施工工藝存在的不足,因而我們要加強(qiáng)參數(shù)控制,為順利施工打下良好的基礎(chǔ)不斷提高施工速度,降低施工成本,推廣這種先進(jìn)技術(shù)在水利工程當(dāng)中的應(yīng)用。