振冲碎石桩工艺处理吹填土地基的效果分析

赵光伟

（中冶集团武汉勘察研究院有限公司 湖北武汉 430080）

引言

近年来火力发电厂建设中，由于圆形储料场场地利用率高、储量大、更加的环保等优势，应用的越来越多。由于圆形储料场对地基承载力要求较高，一般天然地基无法满足要求，需进行地基处理。本文结合某电厂圆形储料场地基处理工程，分析了利用振冲碎石桩工艺处理吹填土地基及消除地基土液化的效果。

1 工程概况

1.1 工程简述

拟建场原为北东走向的带状沙岛，原始地貌属滨海滩涂，后经吹填造地，目前该场地较平坦、开阔。拟建圆形储料场直径内径90m，采用振冲碎石桩工艺进行地基处理。

1.2 地质条件

拟建场地主要由第四系全新统海相沉积和第四系上更新统海陆交互沉积的吹填土、黏性土和砂土层组成，场地经过强夯预处理，表层土承载力约200kPa。本次振冲碎石桩工艺处理深度范围内地层分别叙述如下：

第四系全新统海相沉积（Q4m）层

①吹填土：浅灰～灰色，很湿～饱和，呈松散～稍密状态。主要成分为粉、细砂，其厚度为3.20～6.00m，层底埋深为3.20～6.00m，底板标高-1.14～1.51m。

②粉土：灰～深灰色，湿，呈稍密状态。土质不均匀，砂质感较强，含较多有机质及贝壳碎片，其压缩系数a1-2=0.511MPa-1，属高压缩性土，其厚度为 0.90～4.80m，层底埋深为 4.90～10.80m，底板标高-5.94～-0.22m，主要在场地北侧及东南角处分布。

③粉细砂：灰黑色，饱和，呈稍密～中密状态。砂质不纯净，分选性一般，级配一般，其压缩系数a1-2=0.197MPa-1，属中压缩性土，其厚度为0.90～15.50m，层底埋深为 6.40～20.00m，层底标高为-15.23～-0.65m。

④层：本层岩性以粉质黏土为主，岩性相变较频繁，土质不均，分布一定厚度的粉土，局部含粉土和砂土夹层。该层分布较为广泛，按岩性及物理力学性质可将该层分为4个亚层：

④1粉土：灰～深灰色，呈中密状态。土质不均匀，含有机质及贝壳碎片，具腥臭味，局部含粉质黏土或粉细砂夹层或透镜体（局部呈互层状），其压缩系数a1-2=0.329MPa-1，属中压缩性土，其厚度为1.10～9.20m，层底埋深为 10.70～21.70m，层底标高为-16.93～-5.42m。

④2粉质黏土：灰～深灰色，呈软塑状态。土质不均匀，含有机质及贝壳碎片，具腥臭味，局部含粉土或粉细砂夹层或透镜体（局部呈互层状），其压缩系数a1-2=0.427MPa-1，属中等偏高压缩性土，其厚度为1.00～20.00m，层底埋深为 15.00～29.00m，层底标高为-24.50～-10.22m。

④3粉质黏土：浅灰色，以可塑为主，局部呈软塑状态。土质不均匀，含少量有机质及贝壳碎片，局部分布有互层状态的粉土和粉砂薄层，其压缩系数a1-2=0.377MPa-1，属中压缩性土，其厚度为1.50～13.50m，层底埋深为 25.00～35.00m，层底标高为-29.81～-21.17m。

④4粉砂：浅灰～灰色，饱和，呈稍密状态。砂质不纯净，分选性一般，级配良，其压缩系数a1-2=0.170MPa-1，属中压缩性土，本层分布不均匀，部分地段缺失，其最大厚度为5.50m。

经统计分析，上述第四系全新统海相沉积层（包括①、②、③、④1、④2、④3和④4层）的沉积厚度一般为28.40～35.00m，层底埋深为28.40～35.00m，层底标高为-29.81～-23.54m。

1.3 场地处理前液化评价

根据勘察报告，场地范围内存在的①层吹填土、②层粉土（分布极少）和③层粉细砂均为可液化土，场地地基的液化等级暂按严重液化考虑。

2 施工概况

本项目振冲碎石桩施工选用75kW振冲器，采用等边三角形布桩，桩间距2.4m，桩径1100mm，桩长18.0～19.0m。

2.1 桩位测量定位

根据设计图纸进行桩位测量，每个桩位均以竹签作标志，竹竿长度不小于1m，入土深度不小于0.5m，上部系上布条并标记桩号。

2.2 造孔

施工前采用钢尺测量，在导向管上每0.5m用8mm盘条焊接刻度，核对无误后作为孔深控制的依据，保证孔深偏差在±200mm。造孔时先开启压力水泵，振冲器末端喷水后，振冲器对准桩位，对准偏差应小于50mm。再启动振冲器，待振冲器运行正常后开始造孔。振冲器以1～2m/min的速度下沉，造孔过程中振冲器应处于悬垂状态，造孔电流60～70A，造孔水压0.4～0.5MPa，最大造孔速度控制在2m/min。振冲器在下沉过程中，随时观察振冲器电流变化。当下沉过程中电流超过电机额定电流值时，必须减速或停止下沉，或者向上提起振冲器，待电流下降后再继续下沉。

2.3 清孔

成孔后孔内泥浆比重较高，甚至有泥块，填料在孔内下降速度变慢，甚至造成堵塞，不利于制桩。因此成孔后要留置一定时间（一般1～2min）清孔。清孔时振冲器应“快放满提”，使孔口返出泥浆变稀，振冲孔顺直通畅以利于填料沉落。

2.4 成桩

在成桩过程中，将振冲器留在孔内，连续向孔内填料，填料自动沉落至孔底并被挤密，直至设计要求标高，加密时均应从孔底开始，逐段向上，中间不得漏振。连续填料要求填料速度和数量能保持孔中不缺填料。若缺乏填料或填料不足，振冲器在孔中振动和压力水冲刷，孔径不断扩大，难以加密成桩。遇到石料在振冲器上蓬积，振冲器工作电流长时间达不到密实电流时，采用强迫填料法，即利用振冲器的自重和振动力将孔上部填料送到孔的下部。填料振冲加密控制采用加密电流、留振时间、加密段长度综合指标法。振密水压0.2～0.4MPa，密实电流85～95A，留振时间15S，每次加密段高0.3m。振动加密至设计高度时桩体形成，再虚填1.5m左右高度碎石，并用振冲器下压，保证桩头强度。

3 施工检测结果

本次储料场区域振冲碎石桩共布桩1149根，通过碎石桩桩身重型动力触探、单桩复合地基静载试验，桩间土标准贯入试验等方法的综合检测，依据检测结果，对储料场地基的处理效果进行评价，结论如下：

（1）碎石桩桩身动探共检测46根碎石桩桩，通过对重型动力触探试验修正锤击数数据分析，击数少于20击/10cm的桩段未连续出现三次，单桩平均击数均不少于30击/10cm，满足设计要求；每10cm修正锤击数最小值为14击，最大值为45击，判定桩体密实度为中密～密实，碎石桩施工质量较好。

（2）桩间土标准贯入试验共检测23个点，通过对桩间土标准贯入试验数据分析，可液化土层（①层吹填土、②层粉土和③层粉细砂层）实测贯入击数均大于液化临界击数，判定该部位桩间土可液化土层液化现象已消除。

（3）单桩复合地基载荷试验共检测12个点，试验结果表明，12个试验点的p～s曲线形态都呈缓变形态（详见图1），当加载至最大加载量830kPa时未出现承载力极限状态，承载力特征值不小于415kPa，满足设计要求。

图1 p～s曲线

4 结论

本文通过分析某电厂圆形储料场振冲碎石桩地基处理前后的地基土试验结果对比，分析得出了振冲碎石桩工艺用于吹填土地基处理时，其复合地基承载力可达到400kPa及以上，可有效消除处理深度范围内的可液化土的液化现象。

施工过程中对于造孔、清孔、成桩各工艺，要采取相应的质量控制措施，严格控制影响桩身密实的振密水压、密实电流、留振时间、加密段长度等关键施工参数，过程中做好桩身自检工作，保证桩体密实度达到中密～密实状态，以期达到振冲碎石桩的地基处理效果。

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