缅甸某发电站碎石桩地基处理效果分析

丁 斌, 杨从艳, 余 健

(四川志德岩土工程有限责任公司, 四川成都 610041)

碎石桩是将碎石(卵石)为主要材料的混合料压入已成形孔中的土体并形成竖向增强体，处理后形成的人工地基由竖向增强体与地基土组成，共同承担上部荷载。由于竖向增强体的碎石桩和桩间土体形成复合地基，碎石桩通过胀形来获得其阻力，从而使周围土体产生被动压力，碎石桩增强排水效果，减缓液化，减少固结时间及压缩性，从而降低地基总沉降、不均匀沉降、提高地基承载力及抗剪强度。通过缅甸皎漂港某地蒸汽燃气循环发电站用振冲碎石桩进行复合地基加固处理地基土的实例，介绍了振冲碎石桩地基处理的各项施工工艺，并结合规范桩基的检测数据进行整理分析，从而对振冲碎石桩的处理效果进行判别、评价和研究总结。

1 工程概况

1.1 场地基本概况

场地属于海岸堆积地貌，北部地势低洼，雨季积水，中部有一条近东西向的季节性小溪，南部地势略高。现场勘测区场地地面高程1.01～6.02 m。

1.2 工程地质条件

根据本项目工程地质勘探报告，场地内揭露的地层主要为第四系。地基土主要由粉细砂、粉质黏土及泥岩组成。勘探深度内，依据钻孔揭露的地层的岩土工程特性，可分为6个主层(编号层①粉细砂、层②粉细砂、层③粉细砂、层④粉质黏土、层⑤泥岩及层⑥泥岩)和5个亚层(层②1粉细砂、层③1粉细砂 、层④1粉质黏土、层④2粉质黏土及层④3漂石)。

层①粉细砂，灰黄、灰色，颗粒均匀，主要成分为石英和长石，松散，很湿-饱和。浅部含大量有机质和植物根系。

层②粉细砂，灰色、灰黄色，颗粒均匀，主要成分为石英和长石，稍密为主，局部中密，饱和。具中压缩性。

层②1粉细砂，灰黄、灰色，颗粒均匀，主要成分为石英和长石，松散，饱和。具中压缩性。

层③粉细砂，灰色、灰黄色，颗粒均匀，主要成分为石英和长石，中密为主，局部密实，饱和。具中压缩性。

层③1粉细砂，深灰、灰色、灰黄色，颗粒均匀，主要成分为石英和长石，稍密为主，局部中密，饱和。具中压缩性。

层④粉质黏土，灰黄、灰色，含铁、锰质氧化物，硬塑-坚硬。具中压缩性。

层④1粉质黏土，灰黄、灰色，含铁、锰质氧化物，软塑-可塑。具高压缩性。

层④2粉质黏土，灰黄、灰色，含铁、锰质氧化物，可塑-硬塑。具中压缩性。

层④3漂石，灰褐色、灰色，主要成分为砂岩，粒径大于1.0 m，较坚硬，泥质充填，局部胶结。

层⑤泥岩，灰黄、灰色，泥质结构，层状构造，极软岩，极破碎，泥质胶结，岩芯破碎，呈碎块状或土状，强风化。

2 碎石桩检测工作

2.1 试桩参数

根据设计所提供的试桩参数，对3个区域进行碎石桩试桩施工工作，碎石桩直径为φ800 mm，正三角形布置。

Ⅰ区桩间距1 600 mm，桩顶设计标高-2.40 m，桩底设计标高-14.40 m，有效桩长12.0 m。Ⅱ区桩间距1 800 mm，桩顶设计标高-2.40 m桩底设计标高-12.40 m，有效桩长10.0 m。Ⅲ区桩间距2 000 mm，桩顶设计标高-2.40 m，桩底设计标高-13.40 m，有效桩长11.0 m。

2.2 检测目的

(1) 通过单桩复合地基检测处理后地基的承载力，同时通过桩间土浅层平板载荷试验、复合地基增强体单桩载荷试验进行辅助验证。

(2)通过桩间土的标准贯入试验和静力触探试验，判别评价处理范围内砂层的液化情况。

(3)通过碎石桩体的N63.5重型圆锥动力触探试验，检测碎石桩桩身密实度。

2.3 检测方案和检测数量

检测方法和检测数量以及检测点位根据规范及设计要求确定，本次为施工前的基本试验，主要目的是验证设计，为施工图设计提供依据。检测方法及工程量详见表1。

表1 检测方法和检测数量一览

2.4 检测结果及分析

2.4.1 静载检测

本次进行了单桩复合地基静载荷试验6次、桩间土浅层平板载荷试验6次、复合地基增强体单桩载荷试验6次，共计18次。分别涉及到2个方案，根据设计方案，方案1：复合地基承载力特征值为220 kPa，方案2：复合地基承载力特征值为180 kPa。

除了方案2中的桩间土点位TP-13检测承载力特征值为98 kPa，TP-17检测承载力特征值为55 kPa，其他检测承载力特征值都能达到220 kPa(方案1)和180 kPa(方案2)。

TP-13和TP-17加载值设计值的2倍时，都未达到土体破坏的条件，只是在加载至1倍荷载前，沉降偏大，采用相对变形法测得的复合地基承载力特征值偏低。对于这种情况，不排除褥垫层压实程度不够导致，建议设计和施工都能严格要求和控制褥垫层的颗粒级配和压实度。

2.4.2 液化分析

综上所述，结合本次桩间土的静力触探(13个点)和标准贯入试验(13个点)，综合判断：

当地震加速度a=0.15g，地震分组为第1组时，调整系数取0.95，方案1、2液化程度为中等，方案3液化程度为中等-严重。

2.4.3 桩身密实度检测

碎石桩桩身基本都能达到密实状态，且修正后重型动力触探击数皆大于7击，根据JGJ 340-2015《建筑地基检测技术规范》和DL/T 5101-1999《火力发电厂振冲法地基处理技术规范》，碎石桩桩身密实度判定为密实。

3 该项目碎石桩施工及检测问题探讨

3.1 桩体密实度不够

检测过程中发现DP-2中0.9-1.9和DP-3中1.8-2.0小段部分为中密。

3.1.1 原因分析

(1)可能原因振冲桩桩体材料的粒径不满足设计要求。按照设计方案要求，卵石料的粒径应保持在40～150 mm内。但是由于当地条件限制，施工单位对其卵石筛选过程未严格控制，导致部分卵石粒径过大，级配不良，造成桩体空隙过大，密实度不满足要求。

(2)可能原因单次填筑的卵石过多，部分桩体在施工过程中单次填筑的卵石过多，造成振冲挤密过程不足。

(3)可能原因振动保持时间不够，每次充填后，应保证振冲器的保振时间，使碎石粧体达到足够的密实度，满足密度要求。

3.1.2 处理措施

(1)严格控制卵石料的粒径，对卵石进行严格筛选，应及时对筛选设备进行维修或者更换，以保证粒径均匀。

(2)严格控制每次加入的卵石料量，不允许“多料少振”，使卵石料充分达到密实度要求。

(3)每次充填料后确保有足够的振动保持时间，宜8～10 s/次。

3.2 液化效果不理想

地震加速度a=0.15g，地震分组为第1组时，调整系数取0.95，方案1、方案2液化程度为中等，方案3液化程度为中等-严重。

3.2.1 原因分析

(1)Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区地层粉细砂中细粒质量分数均超过20%，可液化土中黏性土含量的大小不同,往往对液化处理的效果影响较大，导致地基处理未能得到理想的效果。

(2)对于粘粒含量较高黏性土的液化土层,其休止期应长于不含或只含少量黏粒含量黏性土的液化土层的休止期。检测时间太早，场地孔隙水压力未完全消散，检测结果不够理想。

3.2.2 处理措施

(1)设计需在检测开始前与地勘确定地层情况，以选取合理的检测时间。

(2)建议对夹较多黏性土的液化土层检测时间应为地基处理完成的28天后，保证检测结果的切实可靠。

3.3 静载桩间土试验承载力偏低

TP-13和 TP-17加载值设计值的2倍时，都未达到土体破坏的条件，只是在加载至1倍荷载前，沉降偏大，采用相对变形法得出复合地基承载力特征值偏低。

3.3.1 原因分析

(1)不排除褥垫层压实程度不够导致。

(2)TP-13，TP-17加载至设计最大荷载时，承压板沉降未达到破坏标准，最大沉降分别为30.61 mm，25.1 mm，小于48 mm。

3.3.2 处理措施

(1)严格控制褥垫层施工质量。

(2)承载力特征值可根据JGJ 340-2015《建筑地基检测技术规范》4.4.3条 第3项地基土平板载荷试验应取最大试验荷载的一半所对应的荷载值，即承载力特征值取180 kPa。

4 结束语

(1)振冲碎石桩法是一种成熟的地基处理技术，应用于火电厂、码头、土路堤的软弱地基处理中，体现出高效、低成本、环保、施工方便等优势。

(2)碎石桩施工过程中需重点控制碎石的粒径，严禁多料少震，保证充足的留震时间。重点关注褥垫层施工骨料及施工质量以免因褥垫层质量问题造成后期建筑的不均匀沉降。

(3)燃气-蒸汽联合循环电站采用振冲碎石桩进行加固地基处理后，通过多元化的试验结果数据来看，单桩承载力、桩间土承载力、复合地基承载力的极限值均不小于设计要求承载力，能够满足燃气-蒸汽联合循环电站的承载力设计要求。

(4)液化地基处理效果的检测时间宜根据地基土层分布情况和特性合理选择,以便更准确地检测实际处理效果。对于黏粒含量较高黏性土的液化土层,休止期应长于不含或只含少量黏粒含量黏性土的液化土层的休止期。

(5)振冲碎石桩是复合地基基础，对松散砂土地基有明显的挤密和排水减压作用，对黏性土不起明显的挤密和排水固结作用，在提高软弱地层地基承载力和减少沉降方面效果显著。对于液化考虑时不能单纯地用桩间土的动力力触探试验和标准贯入试验试验来考虑液化现象，需将碎石桩地基作为一个复合地基考虑。为节省项目时间及成本，还应注重现场实时监测、监督及质量检查。