振動(dòng)碎石樁復(fù)合地基處理施工及檢測(cè)

1、廣東省東-深供水改造工程（期）B1標(biāo)石山明槽（Q12+100至Q12+350樁號(hào)）振動(dòng)碎石樁復(fù)合地基處理施工及檢測(cè)吳 仁 海（中國水利水電第九工程局 貴州 貴陽 550001）摘要：簡(jiǎn)述廣東省東-深供水改造工程（期）石山明槽（Q12+100至Q12+350樁號(hào)）振動(dòng)碎石樁復(fù)合地基處理施工及檢測(cè)，重點(diǎn)介紹施工技術(shù)方案和檢測(cè)方法。關(guān)鍵詞： 復(fù)合地基 振動(dòng)碎石樁 施工工藝方法 檢測(cè) 一、 工程概況廣東省東深供水改造工程是從廣東省東江引水至深圳和香港的輸水工程，工程全長(zhǎng)約50公里，總投資約50億元，整個(gè)工程內(nèi)容包括泵站、渡槽、隧洞、明槽、箱涵等；其中，箱涵和明槽都建立在土質(zhì)地基上，相應(yīng)要求土質(zhì)地基必須

2、具有足夠的承載力，本工程要求地基承載力為400kPa，本工程B1標(biāo)段石山明槽（Q12+170至Q12+350樁號(hào)）地基土層局部含大量粉砂、細(xì)砂、中砂，并含大量粘粒，地下水位埋藏淺，為砂性粉質(zhì)粘土，經(jīng)地質(zhì)勘探結(jié)果為設(shè)計(jì)開挖高程以下6m內(nèi)仍為松散性砂性粉質(zhì)粘土，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的地基承載力指標(biāo)，設(shè)計(jì)單位要求采用震動(dòng)碎石樁法進(jìn)行地基處理。振動(dòng)碎石樁樁徑為0.48m，樁距為0.8m，梅花形布置；復(fù)合地基設(shè)計(jì)承載力為400kPa。(1) 工程特點(diǎn)該輸水明槽基礎(chǔ)開挖底面寬度為10m，兩側(cè)放1:1.5的邊坡，設(shè)計(jì)開挖基礎(chǔ)高程為10.3609.360，設(shè)計(jì)坡降為4 。分別在樁號(hào)12+33812+344、12+2

3、9012+293、12+21512+217、12+18012+184四個(gè)部位存在三條由附近村莊排污形成的小沖溝，致使以上幾個(gè)部位的基礎(chǔ)泥土為黑色，且含粘性淤泥較重。在正式進(jìn)行碎石樁施工前，必須通過試樁確定碎石樁的施工參數(shù)：進(jìn)樁速度、一次灌石量、震密電流、留震時(shí)間、拔管速度等。但試樁時(shí)間較長(zhǎng)，一般不少于15天。工程所處地形較為平坦，地勢(shì)開闊；但基礎(chǔ)開挖槽內(nèi)僅10m寬，且原地面線與設(shè)計(jì)開挖高程面高差較大(7m)，不利于施工設(shè)備布置和交通。(2) 工程量每排9根碎石樁，共1620根，樁長(zhǎng)3.56m，總樁長(zhǎng)為8100m。二、 施工資源投入整套施工設(shè)備包括樁架（1臺(tái)）、振動(dòng)錘（1臺(tái)）、卷揚(yáng)機(jī)（1臺(tái)）、0

4、.2 m3下料斗(1個(gè))、0.2 m3手推車(1輛)、1T機(jī)動(dòng)翻斗車(1輛)、90KW發(fā)電機(jī)（1臺(tái)）、交流電焊機(jī)（1臺(tái)）、密實(shí)電流表（1臺(tái)）；振動(dòng)錘型號(hào)為YZ60，電動(dòng)機(jī)的功率為60KW，振動(dòng)錘下接成樁管長(zhǎng)6.5m，樁管直徑(外徑)為0.5m；樁架型號(hào)為DJB60，側(cè)面設(shè)有檢修爬梯樁架后面設(shè)卷揚(yáng)機(jī)用于牽引碎石樁加料斗。成樁管入土端成錐狀，且錐由4瓣鋼板組成，可自動(dòng)開合，成樁管管身從下至上用白油漆對(duì)管身高度進(jìn)行標(biāo)注，間距為1m。施工設(shè)備、人員投入量見表1和表2。表1 施工投入機(jī)械設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)單位數(shù) 量備 注1振動(dòng)頭YZ60臺(tái)160KW2卷揚(yáng)機(jī)5T臺(tái)118.5KW3樁架DJB60臺(tái)1

5、4下料斗個(gè)15手推車0.2m3輛46機(jī)動(dòng)翻斗車1T輛17發(fā)電機(jī)康明斯臺(tái)I90KW8交流電焊機(jī)BX6-200臺(tái)19氣焊切割裝置套1表2 施工投入人員一覽表序 號(hào)人員名稱數(shù) 量備 注1項(xiàng)目負(fù)責(zé)人12現(xiàn)場(chǎng)管理人員23技術(shù)員24質(zhì)檢員25機(jī) 長(zhǎng)26發(fā)電工27加料工88機(jī)修、電工2合 計(jì)21三、 施工方法(1) 施工程序振動(dòng)碎石樁施工程序如下圖所示：地基開挖至設(shè)計(jì)高程打樁設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安裝試 樁（15根）樁身承載力檢測(cè)（15天后）獲取碎石樁控制參數(shù)碎石樁正式施工碎石樁檢測(cè)（1個(gè)月后）碎石樁施工結(jié)束施工設(shè)備退場(chǎng)碎石樁施工流程圖(2) 具體方法樁點(diǎn)位放線檢查樁管垂直度、水平位置偏差值提起振孔器(包括振動(dòng)錘和樁管)

6、對(duì)準(zhǔn)孔位啟動(dòng)振動(dòng)錘樁機(jī)就位調(diào)整符合施工規(guī)范要求擠土成孔提起振孔器倒入填料振搗填料觀察密實(shí)電流提起振孔器，多次振搗，直至樁頂樁架移動(dòng)，制下一根樁 樁點(diǎn)位放線 用經(jīng)緯儀或全站儀放出明槽建筑物中心線及樁號(hào)，然后用30m鋼卷尺沿軸線和起始樁號(hào)逐排將樁中心點(diǎn)位放出，且要求樁中心點(diǎn)位呈梅花形布置。 樁機(jī)就位機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前，先將施工場(chǎng)地平整并在表面鋪填0.3m厚的石粉或碎石，以便樁機(jī)施工行走，先用枕木沿平行于明槽軸線方向鋪設(shè)，橫向間距為1m，但必須避開樁點(diǎn)位所在范圍，枕木間用碼釘連成整體；然后在枕木上鋪設(shè)兩根直徑為400mm的鋼管滾筒，最后在滾筒上安裝機(jī)架。樁機(jī)就位后，將樁管按預(yù)定的打樁順序從一側(cè)開始就位，

7、并用垂球和鋼卷尺測(cè)出就位樁管的垂直度和水平位置偏差，垂直度偏差不應(yīng)大于1.5%，水平距離偏差不大于20mm。如有偏差，及時(shí)調(diào)整。 填料用碎石質(zhì)量要求填料用碎石必須是未風(fēng)化的新鮮石料，碎石粒徑為2050 mm。本工程采用的碎石為新鮮花崗巖。 打樁順序、方法為保證碎石樁的垂直度和減小后打樁對(duì)先打樁的影響，本工程采用跳打法，即同一排樁采取隔一樁打一樁的辦法。 沉管樁機(jī)、樁管就位后，開動(dòng)振動(dòng)錘，樁管在強(qiáng)迫振動(dòng)下沉入土中。但必須控制振動(dòng)沉管的速度，通常沉管速度為1.5m/min為宜。否則易對(duì)土層引起過度的擾動(dòng)。 填料樁管沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止振動(dòng)，用小斗車將碎石卸入吊斗中，再通過卷揚(yáng)機(jī)提升吊斗將碎石灌入樁

8、管內(nèi)，每次灌石量通過試樁為0.19m3/m。 拔管一般采用單打法，即開始拔管時(shí)，先振動(dòng)510s，觀察密實(shí)電流達(dá)到90100A，再拔管，并邊振邊拔，每提升0.81.0m停拔，振動(dòng)510s，觀察密實(shí)電流達(dá)到90100A后再拔管0.81.0m，再振動(dòng)510s，如此反復(fù)進(jìn)行直至地面，拔管速度控制在11.5m/min范圍內(nèi)。對(duì)于較軟弱的地層（如淤泥及淤泥質(zhì)土等），拔管可采用反插法，即在振動(dòng)拔管過程中，每提升0.81.0m后，將樁管反插（下沉）0.30.5m，再提升0.81.0m，再將樁管反插（下沉）0.30.5m，如此反復(fù)進(jìn)行直至地面，拔管速度應(yīng)控制在1.0m/min范圍內(nèi)。 成樁樁管拔除地面后即完成該

9、條樁施工，移機(jī)施工下一條樁。 樁頭挖除振動(dòng)碎石樁地基表面1m范圍內(nèi)密實(shí)度較差，需在碎石樁檢測(cè)完成后挖除。以上碎石樁施工控制參數(shù)均通過試樁獲得。(3) 碎石樁施工應(yīng)注意事項(xiàng)(4) 碎石樁檢測(cè)碎石樁施工完畢后，必須對(duì)碎石樁施工效果進(jìn)行檢測(cè)。本工程碎石樁采用重型(2)動(dòng)力觸探對(duì)比檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)，共檢測(cè)11個(gè)點(diǎn)；其中，樁間土檢測(cè)點(diǎn)5個(gè)，樁身檢測(cè)點(diǎn)6個(gè)。碎石樁檢測(cè)投入設(shè)備包括：XY-1A型鉆探機(jī)1臺(tái)，重型(2)觸探器1套。該碎石樁檢測(cè)分兩段次進(jìn)行，第一次檢測(cè)結(jié)果如下表3示。東深供水改造工程B1標(biāo)Q12+100Q12+325樁號(hào)（動(dòng)力觸探）碎石樁檢測(cè)記錄表表3 （重型2觸探試驗(yàn)）點(diǎn)號(hào)11.3施工日期1.1

10、2點(diǎn)號(hào)ZT1施工日期點(diǎn)號(hào)52.4施工日期1.28樁長(zhǎng)5.0檢測(cè)日期2.17-3樁間土檢測(cè)日期2.17樁長(zhǎng)5.0檢測(cè)日期2.18深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注0.1挖 空3.880.1挖 空3.8反彈0.1挖 空3.840.23.980.23.90.23.940.34.080.34.00.34.040.44.180.34.10.344.140.54.280.54.20.544.24樁底土0.64.380.64.30.644.340.734.480.71( 黑色淤泥 )4.40.754.450.854.580.84.50.844.590.984.680.9

11、4.60.944.691.084.791.04.71.044.7111#靜載試驗(yàn)點(diǎn)1.184.8141.14.81.154.8121.284.981.24.91.254.9121.385.081.315.01.355.0121.485.113樁底土1.45.11.455.181.585.2131.55.21.555.281.685.391.65.31.645.361.7105.491.715.41.745.481.895.5101.815.51.855.581.995.61#靜載試驗(yàn)點(diǎn)1.915.61.955.62.085.72.015.72.055.72.185.82.125.82.185.

12、82.295.92.225.92.2105.92.386.02.326.02.3116.02.496.12.446.12.4116.12.586.22.546.22.596.22.6106.32.676.32.666.32.7106.42.746.42.746.42.8106.52.826.52.846.52.9102.922.953.0103.033.053.1113.133.153.293.273.253.373.3133.353.493.4193.453.583.5193.563.683.6303.663.783.7反彈3.75點(diǎn)號(hào)ZT2施工日期點(diǎn)號(hào)151-5施工日期2.18點(diǎn)號(hào)52.4

13、施工日期52-4樁間土檢測(cè)日期2.18樁長(zhǎng)5.0檢測(cè)日期2.18151-3樁間土檢測(cè)日期2.18深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注深度m擊數(shù)深度m擊數(shù)備注0.1空樁3.90.1空樁3.980.1空樁3.960.24.00.24.080.24.0140.34.10.34.1130.34.1360.41( 黑色淤泥 )4.20.344.2200.41( 黑色淤泥 )4.2反彈0.54.30.544.3230.54.30.64.40.644.4反彈0.64.40.74.50.784.53#靜載試驗(yàn)點(diǎn)0.74.50.84.60.884.60.84.60.94.80.984.70.94.7

14、1.04.91.084.81.04.81.15.01.184.91.14.91.215.11.285.01.25.01.35.21.385.11.35.11.45.31.485.21.45.21.515.41.585.31.55.31.65.51.685.41.615.41.75.61.785.51.75.51.815.71.8105.61.815.61.965.81.9115.71.975.72.0185.92.0125.82.0105.82.1216.02.1165.92.1105.92.2206.12.2126.02.2126.02.3246.22.3116.12.386.12.4356

15、.32.496.22.466.22.5反彈6.42.586.32.556.32.66.52.686.42.636.42.72.786.52.736.52.82.8132.852.92.9142.943.03.0173.043.13.1153.143.23.293.233.33.373.333.43.483.433.53.5133.533.63.6123.633.73.7123.733.83.883.85第一次共檢測(cè)3條碎石樁樁身，3點(diǎn)樁間土?？傔M(jìn)尺25.5m。碎石樁樁身檢測(cè)結(jié)果為：113樁和1515樁等2根碎石樁檢測(cè)觸探擊數(shù)N值普遍大于8擊，呈密實(shí)狀，密實(shí)度好。其樁間土存在黑色淤泥類軟土，03

16、.5m深度段的觸探擊數(shù)N值一般小于1擊，土質(zhì)呈飽水，軟塑狀態(tài)，3.5m以下N值330擊,呈硬塑至堅(jiān)硬狀態(tài),試驗(yàn)表明為反彈。524樁在02.0m深度段為45擊，于2.0m深度以下段大于4擊以上。其樁間土擊數(shù)由上而下呈增加趨勢(shì)，在深度02.0m范圍內(nèi)擊數(shù)小于1擊，2.0m深度以下普遍大于4擊，2.5m以下試驗(yàn)擊數(shù)為反彈。檢測(cè)結(jié)論：本次檢測(cè)6點(diǎn)，其中試驗(yàn)碎石樁3根，樁間土3點(diǎn)。有2根碎石樁的觸探擊數(shù)8擊以上，密實(shí)度高，1根(524)在深度00.2m擊數(shù)為45擊，密實(shí)度稍差，2.0m以下為4擊以上，密實(shí)度較好。檢測(cè)樁間土，其樁間土存在黑色淤泥類軟土，03.5m深度段的觸探擊數(shù)N值一般小于1擊，土質(zhì)呈飽

17、水，3.5m以下N值330擊，呈硬塑至堅(jiān)硬狀態(tài)，試驗(yàn)表現(xiàn)為反彈。樁間土大部分由于土層含大量細(xì)砂、中砂，而且，地下水位埋深較淺，施工碎石樁時(shí)，會(huì)導(dǎo)致局部“砂土液化”問題，并且引起檢測(cè)點(diǎn)擊數(shù)偏小。樁間土在碎石樁施工工程中，因地下水埋藏淺，粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂地層容易產(chǎn)生“液化現(xiàn)象”，適當(dāng)考慮降低地下水位可以降低這種 “液化”程度。這種施工過程引起的土層變軟是暫時(shí)的，隨著工程的竣工，土體強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間增加而重新固結(jié)，地基土強(qiáng)度有所提高的，提高的幅度，可以通過對(duì)比試驗(yàn)取得相關(guān)經(jīng)驗(yàn)資料。第一次檢測(cè)碎石樁為樁號(hào)Q12+17112+200、Q12+29112+350段，碎石樁平面布置及檢測(cè)點(diǎn)平面布置見圖2、

18、圖3、圖4。由于第一次碎石樁效果檢測(cè)是在碎石樁施工結(jié)束15后天進(jìn)行的，因?yàn)樗槭瘶稄?fù)合地基經(jīng)振動(dòng)排水后需要碎石與土重新粘合的過程，該過程一般要在1個(gè)月后才能完成，加上該工程部位的地下水埋深很淺且非常豐富，鑒于此，業(yè)主監(jiān)理和設(shè)計(jì)單位要求碎石樁施工結(jié)束1個(gè)月后重新對(duì)試驗(yàn)效果較差Q12+325Q12+350樁號(hào)段進(jìn)行檢測(cè)。第二次碎石樁檢測(cè)成果見下表4所示。東深供水改造工程B1標(biāo)Q12+325Q12+350樁號(hào)（動(dòng)力觸探）碎石樁檢測(cè)記錄表表4 （重型2觸探試驗(yàn)）點(diǎn)號(hào)1-3樁施工日期點(diǎn)號(hào)4-6樁施工日期點(diǎn)號(hào)12-8樁施工日期樁長(zhǎng)4.40m檢測(cè)日期樁長(zhǎng)4.60m檢測(cè)日期樁長(zhǎng)4.70m檢測(cè)日期深度m擊數(shù)備 注

19、深度m擊 數(shù)備 注深度m擊 數(shù)備 注0.120.110.160.260.270.270.380.380.380.480.490.480.5100.5110.5100.6110.6110.6100.790.7120.7110.880.8120.8120.990.9110.9121.0111.0111.0121.1101.191.1111.291.291.2111.3111.391.3121.4121.4101.4111.5101.591.5121.691.681.6101.781.781.7111.881.891.8121.991.981.9132.0112.082.0162.1122.192.

20、1142.2112.2102.2162.3102.3112.3142.482.4112.4162.5132.5102.5172.6122.6102.6152.7112.7112.7162.892.8102.8142.9102.9122.9263.0113.0133.0223.1123.1123.1243.2103.2123.2193.3113.393.3173.4123.4103.4183.5133.5113.5163.6123.6103.6163.7113.793.7153.8133.8103.8173.9103.993.9174.0114.0124.0194.1124.1134.1204.

21、2154.2124.2204.34.3164.3214.44.416反彈4.4224.54.54.522反彈4.64.64.64.74.74.74.84.84.84.94.94.95.05.05.0點(diǎn)號(hào)4-6土施工日期點(diǎn)號(hào)4-6樁施工日期點(diǎn)號(hào)YT1施工日期樁長(zhǎng)檢測(cè)日期樁長(zhǎng)4.60m檢測(cè)日期樁長(zhǎng)檢測(cè)日期深度m擊數(shù)備 注深度m擊 數(shù)備 注深度m擊 數(shù)備 注0.124-6樁間土0.1212-8樁間土0.11YT1原狀土0.230.230.2淤泥0.330.340.3淤泥0.440.450.4淤泥0.550.540.50.5淤泥0.650.630.60.5淤泥0.740.740.71淤泥0.840.8

22、60.80.5淤泥0.940.960.90.5淤泥1.051.071.01淤泥1.171.171.131.261.261.231.361.351.321.451.451.441.571.541.59變硬1.651.661.651.751.741.751.841.841.841.941.931.942.062.052.062.162.152.172.272.292.292.372.382.3102.482.472.4132.572.5102.5122.662.6112.6102.762.782.7132.872.8102.8192.982.9132.9193.083.0113.0103.183.183.1