浅谈无填料振冲施工工艺在地基处理中的应用

王波

摘 要：潍坊港中港区东作业区泊位后方为吹填土形成，地层为冲填土、粉砂，地基承载力较低，液化等级为中等，采用无填料振冲施工工艺，提高地基承载力，探讨地基处理过程质量控制措施。

关键词：吹填区；振冲施工；质量控制

1 引言

无填料振冲是利用振冲器的强烈振动和压力水冲贯入到土层深度，使松砂地基加密，形成强度大于周围土的桩柱并和原地基土组成复合地基，以提高地基整体强度的加固技术。具有工艺简单、经济实用、效果显著等优点。

2 工程概况

潍坊港中港区东作业区泊位后方堆场地基处理，采用无填料振冲法处理地基，地基处理面积约为34.57万m2。为保证码头建筑结构安全，无填料振冲处理区应从距离码头前沿线25.0m起，至码头前沿线后方500.0m范围内。码头前沿线后方25.0m～40.0m范围内振冲深度应按实际情况确定，避免破坏抛石棱体倒滤层。

3 地基处理设计和施工工艺

3.1 本工程地基处理设计标准

（1）提高地基承载力：码头前沿区地基承载力特征值≥150kPa，堆场地基承载力特征值≥130kPa；

（2）沉降要求：交工后15年沉降量≤50cm；

（3）压实度≥93%；

（4）地基处理深度：处理深度10.0m，且达到原海底面以下1.0m。

3.2 振冲施工工艺

3.2.1 工艺流程

施工准备→定标放线→振冲机定位→振动设备检查完好性→下放振冲器至砂面标高→启动水泵→启动振冲器→振动冲孔→匀速下沉至设计标高→留振、分段提升、留振、匀速提升至孔口留振→第一次成孔→依次重复三次后移至下一孔位→重复振冲→效果检测→验收。

3.2.2 振冲点布置、点距排距

根据设计振冲范围及密布效果的要求，振冲点按等边三角形布置成梅花形，振沖点间距重箱堆场区和码头前沿区为2.4m，其他区域为2.6m。

3.2.3 振冲深度

根据地基处理深度：处理深度10.0m，且达到原海底面以下1.0m的设计要求。确定码头前沿线及各个场区的海底面标高，结合吹填高度，确定振冲深度。

3.2.4 留振时间

采用3次成孔成形法，对准桩位后，将振冲器匀速贯入砂层，直达设计深度，振冲器抵达设计深度后停止进尺，留振约30s，然后每提升50 cm继续留振8s～10s，孔口留振时间为30s。周而复始，直至振冲器提出孔口为止。

3.3 施工方法

根据本项目吹填土层特点，为保证地基处理效果，单个振冲器功率为75KW，振冲孔间距为2.6m（2.4 m），正三角形布置，孔深不小于10m且达到原海底面以下1.0m，采用3次成孔成形法（三次下沉，三次提升），三次振冲法施工要求如下。

3.3.1 采用起重机等设备升降振冲器

3.3.2 振冲施工按下述步骤进行

（1）准备：场区大面积扰动、排水，清理平整场地，布置桩位；（2）就位：移动起重机，使振冲器对准桩位；（3）成孔：启动水泵和振冲器，水压控制在0.2MPa～0.6MPa，水量控制在200L/min～400L/min，振冲贯入速度为：1m/min～2m/min，上拔速度为3m/min～5m/min；（4）提升：达到设计深度后留振30s后提升振冲器；（5）振密实：匀速下沉至地面以下10.0m，留振30秒，匀速上拔，每间隔0.5m留振8～10秒直至地面，孔口处留振30秒。

重复上述（3）、（4）、（5）步骤两遍，完成后移至下一组桩施工。

3.3.3 排水、推土机碾压

无填料振冲结束后，用挖机在地基处理区四周进行明沟的开挖，然后用推土机进行扰动碾压，加快土体的固结。

3.3.4 振动碾压：振动压路机碾压6～8遍。

3.3.5 组织承包商对振冲前后场地标高进行测量，并做好详细记录，对工前后标高对比，计算出区域平均沉降量。

4 振冲施工质量控制标准

施工过程质量控制要素主要有：桩位偏差、施工深度、留振时间的控制。

4.1 桩位偏差控制

（1）由于土质不均匀，造孔时易向土质软的一侧偏移。纠正方法可使振冲器向硬土一侧对桩位并开始造孔，偏移量多少在现场施工中确定；（2）振冲器导管上端横拉杆拉绳拉力方向或松紧程度不合适造成振冲器偏移。纠正方法调整拉绳方向和松紧度；（3）当制桩结束发现桩位偏移超过规范或设计要求时，应找准桩位重新造孔至偏移处，加密成桩。

4.2 孔深控制

（1）在振冲器和导管安装完后，应用钢尺丈量并在振冲器和导管标出长度标记，一般0.5m为一段，使操作人员据此控制振冲器入土深度；（2）应了解地面高程变化情况，依据地面高程确定应造孔的深度；（3）施工中当地面出现下沉或淤积抬高时，振冲器入土深度也要做相应的调整，以确保成桩长度。

4.3 留振时间控制

（1）为保证留振时间准确性，在振动条件下设定留振时间可能发生变化，应及时检查；（2）施工中应确保留振时间；（3）应定期检查电气设备，不合格，老化，失灵的原器件应及时更换。

5 检测要求

施工过程中应对场地地面高程变化和深层水平位移进行监测，必要时应对地下水位进行监测。

（1）地基处理施工后间隔14天以上进行检测；（2）地基处理效果普查采用标贯试验进行，测点密度为每3000平方米一个测点；（3）检测振冲深度是否满足施工图振冲处理深度要求；（4）标准贯入试验间距为1.0m（在柱状图中给出N值得详细标高）；（5）标贯试验薄弱区每个区做不少于3处荷载板试验，荷载板面积1.5m×1.5m；（6）地基处理后地基承载力特征值应满足地基处理设计标准，消除处理深度范围内土层的液化问题。

地基处理后静载荷试验检测地基承载力

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）附录A“处理后地基静载荷试验要点”的规定，通过分析各试点的p-s曲线特征，确定该3个试点（振冲点间距2.6m，标贯试验薄弱区）的处理后的地基承载力特征值均为135kPa，满足130kPa的设计要求。

6 结束语

无填料地基振冲处理后，根据标贯检测报告发现某些部位击数低于设计要求，这可能是留振时间未达到设计时间或该部位地质状况相对较差所致，施工中应严格控制施工参数，在薄弱区增加留振时间，尽量避免返工或补振。荷载板试验检测地基承载力比标贯检测值偏高，数值具有代表性，在无填料振冲处理后增加普夯施工工艺，会大大提高地基承载力。无填料地基振冲施工工艺在粉砂土地基处理效果明显，具有工期短、造价低等优点，是一种可推广应用的经济型地基处理方法。