振冲碎石桩地基加固技术在北运河榆林庄闸改建工程中的应用

付园园

（北京市北运河管理处，北京 101100）

1 工程概况

北运河榆林庄闸改建工程地质勘查报告表明，拟建场地区域存在砂土地震液化问题，承载力特征值不能满足设计要求。设计采用振冲碎石桩进行地基处理，消除地震液化，增强地基抗震稳定性，同时增强地基承载力。

2 振冲碎石桩方案设计

该工程振冲碎石桩布置在闸室段、铺盖段、下游消力池段以及两岸挡墙段。碎石桩桩径800mm；复合地基承载力A区170kPa，B区150kPa；布桩形式采用梅花形；桩间距A区1.8m，B区2.0m；东闸2818根（合计17292m），西闸2734根（合计16798m），东西闸共计5552根（合计34090m）。主要工艺流程如图1所示。

图1 振冲碎石桩施工工艺流程图

3 施工方法

3.1 试验桩施工

（1）试验方案。A、B区试桩平面布置图如图2所示。

本次试验桩做两种桩间距试验，其中A施工区域为闸室及挡墙基础下振冲碎石桩，桩间距为1.8m梅花形布桩；B施工区域为铺盖及消力池基础下振冲碎石桩，桩间距为2.0m梅花形布桩。A区桩基承载力为170kPa，B区桩基承载力为150kPa。试验桩若合格作为工程永久部分，若不合格，按照设计要求，加密振冲碎石桩。

试验桩施工地面标高为13.5m，振冲碎石桩成孔深度全部为10.0m，其中A区有效桩长为6.9m，B区有效桩长为5.9m。保护桩长均为1m。桩基检测前将空桩段土方全部挖除。

在西闸铺盖段及闸室段进行A区、B区试验桩施工。A区试桩7根，B区试桩7根。成孔方式采用振冲器直接成孔。

图2 A、B区试桩平面布置图（单位：mm）

（2）施工方法。ZCQ-100振冲器造孔，通过自激振动并辅以压力，达到设计深度。振冲器入土后，对周围土体冲击振动使其密实，然后在孔内填充碎石料，多次填料加密并振动后成桩。记录冲孔、清孔、制桩时间和深度、记录冲水量、水压、填入碎石量及电流的变化等，验证设计参数和施工控制的有关参数，选定科学合理的技术参数作为振冲碎石桩施工的控制指标。

（3）试桩检测。分别采用复合地基承载力静载试验、圆锥动力触探试验、标准贯入试验，对试桩进行复合地基处理效果检测、桩体密实度检测、桩间土处理效果检测。

3.2 东、西闸振冲碎石桩施工

根据试桩确定的施工参数和施工工艺进行施工，操作人员严格控制各项施工参数，密切关注参数的变化，并做好记录。

（1）造孔。振冲造孔采用排打法。振冲器对准桩位，开启电源和水源，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常，并记录空载电流。启动吊机，将振冲器徐徐沉入土层中，控制造孔速度在1～2m/min，直至设计深度。当振冲器下沉到设计深度时，留振5～15s，上下往返1～2次，适当扩孔并降低孔内泥浆浓度，便于填料时碎石下降到孔底。同时，记录造孔电流、造孔水压及时间。

（2）清孔。造孔完毕后提升振冲器清孔2遍，记录清孔过程。

（3）填料。填料方式一般有三种。①强迫填料法：利用振冲器的自重和振动力将孔上部的填料挟带到孔下部的填料方法。②间断填料法：将振冲器提出孔口，向孔内倒入填料，再下振冲器至填料中振冲密实，待达到设计要求后，又提出振冲器下料振密，如此反复直至制桩完毕。③连续填料法：振冲器不提出孔口，仅上提30～50cm，离开原已振密过的桩次，即向孔内连续不断地回填石料，直至该次桩体振冲密实达到设计要求后，再上提30～50cm，连续填料振冲密实，重复上述步骤，自下而上逐段制桩直至孔口。

强迫填料法一般用于大功率振动器施工，适用于孔内下料不畅的情况。间断填料法操作较烦琐，适合小型工程人工推车填料。连续填料法操作方便，适合机械化作业。根据本工程的实际情况选择连续填料法施工。

（4）加密。采取连续填料，分段振密的制桩方法。ZL-30A型装载机连续填料，ZCQ-100型振冲器振密，当密实电流达到90A时，留振5～15s，将振冲器向上提升1.0～2.0m，待填料下降后，再缓慢下放振冲器，振密孔底桩体。如此循环上段工序，进行下一段桩体的压密工作，直至地面以下0.50m，则完成一根桩的制桩过程。记录加密电流、加密水压、时间及填料量。加密电流为90A，水压0.3MPa，时间9～27min。关机移位，在布桩图上做好记录，施工下一根桩。施工中，每段桩体均做到满足密实电流、填料量和留振时间三方面的规定。一次填料加密段不超过0.50m，填料密实电流不小于90A。当未达到密实电流时，向孔内继续加碎石并振密，直至电流值超过规定的密实电流值，以避免出现断桩、缩径现象。

（5）清沟排污。打桩过程中，施工现场安排人力清沟，保证排污网络畅通，避免泥浆漫淌，并将沉淀后的泥浆运至弃土场。同时，做好场地整洁，文明施工。

（6）施工记录。施工过程中对每段桩体的桩位编号、桩体深度、造孔电流、加密电流、造孔水压、加密水压、填料量等进行现场实时跟踪记录（每桩施工均填写施工记录表），作为设计、监理部门质量签认的主要依据。

（7）施工质量控制。桩体的质量控制括包桩数、桩长、桩径及桩位偏移控制。①桩数：根据设计图纸放线布桩，并在桩位上做好标记。制桩作业时详细记录桩号、打桩数及施工情况及施工参数。对原始施工记录做好复核统计工作，同时在图纸上按号标记已打的桩数，发现漏桩及时补打。②桩长：振冲器贯入地下的深度可由导杆上的刻度标出，当造孔达到设计深度时，孔口指挥即予以记录。要求控制桩长偏差不大于±200mm。③桩径偏差控制：控制桩体直径偏差小于50mm。④桩位偏移控制：施工中孔口指挥与吊车司机精心操作并配合，布桩时严格对准桩位标记，桩位对中偏差不大于50mm。

4 处理效果检验

4.1 东闸地基振冲碎石桩检测结果

复合地基静载试验A区4点，试验中分别对该4点进行了复合地基承载力静载试验，复合地基承载力特征值全部达到170kPa；B区3点，试验中分别对该3点进行了复合地基承载力静载试验，复合地基承载力特征值全部达到150kPa，满足设计要求。

重型圆锥动力触探A区20根，平均击数10.7～50击；B区4根，平均击数14.7～50击，所试验桩有效桩长范围内密实度为中密及密实。

桩间土标贯A区20处，标贯实测击数13～40击；B区4处，标贯实测击数14～31击，均大于临界液化击数，所试验孔消除了原有场地的液化属性。

4.2 西闸地基振冲碎石桩检测结果

复合地基静载试验A区5点，试验中分别对该5点进行了复合地基承载力静载试验，复合地基承载力特征值全部达到170kPa；B区2点，试验中分别对该2点进行了复合地基承载力静载试验，复合地基承载力特征值达到150kPa，满足设计要求。

重型圆锥动力触探A区23根，平均击数10.3～40.3击；B区6根，平均击数10.3～38击，所试验桩有效桩长范围内密实度为中密及密实。

桩间土标贯A区22处，标贯实测击数9～50击；B区7处，标贯实测击数8～53击，均大于临界液化击数，所试验孔消除了原有场地的液化属性。

5 结论及建议

通过对砂土地基采用振冲碎石桩处理，有效地消除了榆林庄闸原有场地的砂土液化属性，提高了地基密实度及地基承载力。此项技术使用效果理想，确实是一种既经济又实用的地基处理方法，对同类型工程有一定的参考价值。同时，在施工技术及施工管理方面，也有许多不足，需不断改进和完善。