振冲碎石桩在水库工程地基处理中的应用分析

胥欢

【摘要】结合固原市原州区乔家沟水库工程泄洪涵洞地基加固处理范例，简要探讨分析了振冲碎石桩法处理地基的方法和具体处理环节、过程、效果；使得经过处理的地基承载力得到一定程度提高，满足了设计要求；该方法具有施工操作简单、工期短、工程造价低等特点，并在固原市水库建设中首次应用，将为类似工程地基处理提供可借鉴作用。

【关键词】振冲碎石桩；基础；处理；宁夏原州区

【Abstract】This paper briefly analyzes and analyzes the method and the specific treatment process， process and effect of the vibrating gravel pile method， so that the bearing capacity of the treated foundation is improved to a certain extent. In this paper， the foundation of the foundation of the Qiangjiagou reservoir project in Guyuan District of Guyuan City is analyzed， Which has the characteristics of simple operation， short construction period and low project cost. It is applied for the first time in the construction of Guyuan reservoir， which will provide reference for similar engineering foundation treatment.

【Key words】Vibrating gravel pile；Foundation；Treatment；Ningxia Yuanzhou district

1. 工程概況

1.1主要技术指标。

（1）固原市原州区乔家沟水库地处茹河流域小河上游右岸一级支流母家河出口处，位于原州区河川乡乔家沟村，距固原市约15Km，控制面积为34.5 Km2。水库由土坝和泄洪建筑物组成。土坝为均质土坝， 设计坝顶高程1576.40m，最大坝高29.2m，总库容548.80万m3，属小（1）型水库，坝轴线长213.0m，设计坝顶宽8.0 m，水库下游坡脚设贴坡排水体。

（2）泄洪建筑物布置于土坝左岸，由引渠、进口段、水塔、泄洪涵洞、泄洪明渠、泄洪陡坡、消力池及海漫段组成。

1.2建筑物工程地质。

1.2.1地层岩性。

根据钻孔和探井揭露，输水建筑物基础分布有第四系全新统冲洪积角砾（Q42apl）；第四系全新统冲洪积砂壤土、角砾（Q41apl）；第四系上更新统马兰组黄土（Q3m）；第四系上更新统冲洪积细砂（Q3apl）；新近系红柳沟组砂质泥岩（N1h）等地层构造之上。

1.2.2地质评价。

地质实验成果表明，由于黄土、砂壤土具湿陷性且承载力较低，不宜作为基础持力层，非湿陷性黄土、角砾、细砂层、砂质泥岩为良好的基础持力层，泄洪涵洞地基建议座落在角砾、砂质泥岩上。

2. 工程设计

2.1设计理念。

（1）振冲碎石桩法适用于角砾、砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基处理，主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，同时可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度及地基液化处理。

（2）振冲碎石桩复合地基是将碎石、砂或砂石混合料挤入已成的孔中，形成密实砂石竖向增强体的复合地基。根据乔家沟水库泄洪涵洞地基承载力计算成果，涵洞底板位于角砾（Q41apl）上，允许承载力[R]=200KPa，不能满足设计要求。由于涵洞基础所处位置较低，地下水位高，根据实际地质条件，分析比较后，决定涵洞基础采用振冲碎石桩进行加固处理。

2.2设计成果。

根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012 及参考有有关工程实例，设计振冲碎石桩法采用55kw振冲器，地基处理范围根据建筑物重要性和场地条件确定，本次设计按基础外缘扩大2排桩考虑，采用对称轴线多排布桩，桩径1100mm，桩间距采用1.4m，桩长根据角砾层深度确定最大为6.6m，最小深度6.4m，填料粒径采用50mm-100mm，含泥量不大于5%碎石，桩体施工完后将顶部预留0.3m的松散桩体挖除，铺设0.3m的垫层并压实，振密孔施工顺序宜逐点逐行进行。

复合地基承载力计算：

fspk =[1+m（n-1）]fsk

m=d02 de2

式中：fspk ——复合地基承载力特征值，KPa；

fsk ——处理后桩间土承载力特征值，可按地区经验确定，无经验值时砂土可取原天然地基承载力特征值的1.5倍，本次设计按原天然地基承载力特征值的1.5倍考虑=1.5×200=300KPa；

m ——面积置换率；

d0——桩长范围内的平均桩径，1.1m；

de——单桩等效影响圆直径，对称轴线多排桩相当于正方形布桩，de=1.13s，m；

S ——桩的间距，1.4m；

n——桩土应力比，无实测资料时取1.5-3，本次取3。

经计算，复合地基承载力满足设计要求。

3. 施工方法

3.1工艺流程。

振冲碎石桩工艺流程为：定位→造孔→成孔→填料振冲→振冲成桩→松散桩挖除→垫层压实→通过静荷载实验复核地基承载力等程序。endprint

3.2施工准备及注意的问题。

（1）根据施工要求，准备好临时道路用于施工机械进场，整平场地，清除桩基范围内的高空、地面、地下障碍物；架空高压线距钻机龙门架不得小于10m；修设设备、材料进出行走道路，做好排水措施。

（2）按设计要求布置进行测量放线，定出桩基軸线，先定出中心，再引出两侧，并将桩的准确位置测设到地面，并测出每个桩位的实际标高，场地外设2～3个水准点，以便随时检查之用。

（3）仔细检查钻机设备及起重工具；铺设水电管网，进行设备架立组装和碎石桩试打桩。

（4）准备好桩基工程沉桩记录和隐蔽工程验收记录表格，并安排好记录人员。正式施工前应先做振冲碎石桩试验桩，其数量以满足复合地基承载力实验为准。

4. 振冲碎石桩主要技术参数控制

经过现场实验、分析、比较，振冲碎石桩实验桩主要技术参数如下：

（1）造孔水压控制在0.4～0.6Mpa，造孔速度1.0～1.5m/min；

（2）有效加密电流控制在70A左右；

（3）孔深允许偏差±20cm；

（4）粧体直径允许偏差±5cm；

（5）填料振冲水压控制在0.6～0.8Mpa，填料为含泥量≦5%的破碎石；

（6）留振时间为10～15s；

（7）加密段控制长度为500～800mm。

5. 复合地基承载力检测

乔家沟水库工程2016年10月26日宁夏自治区水利厅以宁水计发〔2016〕123 号下发批复，核定工程概算总投资 4962.62 万元，同年11月30日完成土建工程招标。2017年4月20日宁夏德坤岩土工程有限公司完成了涵洞基础振冲碎石桩实验桩施工，2017年5月18日经宁夏工程物探勘察研究院有限公司对振冲碎石复合地基承载力进行检验，检验报告表明涵洞地基承载力达到设计要求的承载力值。2017年6月30日施工单位完成全部振冲碎石桩施工及检测工作，碎石振冲取得了预期的效果。

参考文献

[1]《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001，中国电力出版社，2002年.

[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.

[3]《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）.

[4]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）.

[5]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012.

[6]《原州区乔家沟水库工程地质勘察报告》，宁夏水利水电勘测设计院.endprint