沙湾水电站库区福禄镇复建工程地基处理振冲施工

沙湾水电站库区福禄镇复建工程地基处理振冲施工

罗 庆 松

中国水电基础局有限公司 ,天津 301700

[摘 要] 福禄镇部分位于沙湾水电站水库正常蓄水位以下，属淹没范围，场地表层主要为力学性能差的耕植土、粉土、粉砂，属可液化土层，液化等级为轻微～严重，需对场地内分布的粉土和粉砂进行抗液化工程处理，以此消除液化隐患，提高其整体强度，经过设计，确定为振冲桩施工处理方案，设计桩距2.0m；桩均按等边三角形布置，本工程通过振冲处理达到了砂土抗液化要求，满足了设计标准。

[关键词] 福禄镇；地基；可液化土层；振冲桩；施工

一、工程概况

沙湾水电站为大渡河干流下游梯级开发中的第一级，枢纽区距乐山市城区44.5km,坝址区有省道103线通过，交通条件方便，地理位置优越。该电站装机容量480MW,额定水头24.5m,正常蓄水位432.0m,设计引用流量2203.2m3/s,年发电量24.07KW·h,总库容4867万m3，采用一级混合开发方式。

福禄镇位于沙湾水电站库区大渡河右岸，因沙湾水电站水库蓄水至高程432m，部分位于沙湾水电站水库正常蓄水位以下，属淹没范围，加之整个福禄镇原有建筑物基础埋深度一般0.5～1.5m，多位于场地上部粉土层中。拟建物主要为一般民用住宅，另有镇政府办公用房。根据钻探成果资料：场地表层主要为力学性能差的耕植土、粉土、粉砂，下卧卵石层平均埋藏深度约为2.70m～7m不等。其中，粉土、粉砂属可液化土层，液化等级为轻微～严重，需对场地内分布的粉土和粉砂进行抗液化工程处理，以此消除液化隐患，提高其整体强度。

本次对场地内分布的粉土和粉砂采用振冲法进行地基处理，消除其液化隐患，提高地基土的强度，改善其工程性能，为下步填筑修建提供良好的地基下卧层，地基处理深度超过粉土和粉砂层，进入稳定卵石层为0.50m。

二、工程地质情况简述

场地表层主要为力学性能差的耕植土、粉土、粉砂。其中，粉土、粉砂属可液化土层，液化等级为中度液化，需对场地内分布的粉土和粉砂进行抗液化工程处理后才能进行上部建筑物修建。

三、工程完成工程量及主要设备

该工程自2009年6月9日至2015年9月18日完成了所有分部工程的施工,施工其间因征地拆迁影响，导致人员和设备先后6次进场施工，完工工程量如下：

一期振冲工作分为A、B、C、D四个分部。A区振冲碎石桩2506根，总进尺7903.4米，填料5058.1立方米。B区振冲碎石桩1964根，总进尺8047.3米，填料5150.3立方米。C区振冲碎石桩5392根，总进尺17141.2米，填料10970.4立方米。D区振冲碎石桩5059根，总进尺22219.5米，填料14219.6立方米。

二期振冲工作分为G街坊、F街坊两个分部。G街坊完成振冲碎石桩540根，总进尺2767.2米，填料1759.9立方米。F街坊完成振冲碎石桩1073根，总进尺3235米，填料2948立方米。

三期振冲工作分为E、H、I、J及小商品城五个分部。E街坊共完成振冲碎石桩3750根，总进尺19567.1米，填料12499.1立方米。H街坊共完成振冲碎石桩381根，总进尺1747.5米，填料1111.4立方米。I街坊共完成振冲碎石桩3730根，总进尺17756.6米，填料11290.6立方米。J街坊共完成振冲碎石桩1451根，总进尺6843.4米，填料4352.3立方米。小商品城共完成振冲碎石桩1292根，总进尺5322.6米，填料3385.2立方米。

由于征地拆迁影响,剩余中小学、H街坊、农贸市场等部位于2015年7月进行了增补桩分部的施工，共计20个单元工程：XX1、XX2、ZX1、ZX2、QZ-1、HZ-1、HZ-2、HZ-3、HZ-4、HZ-5、HZ-6、HZ-7、HZ-8、HZ-9、HZ-10、HZ-11、HZ-12、HZ-13、HZ-14、HZ-15。共完成振冲碎石桩4452根，总进尺23348.5 米，填料14842.6 立方米。

该程共完成振冲桩31600根，振冲进尺135428.8m，填料86092立方米

本工程投入的主要施工设备包括振冲器、50t履带吊车、振冲监控台、高压水泵系统、20m³空压机、装载机、卡特260型反铲等，投入的主要施工设备表如下表1所示。

表1 主要施工设备表

四、主要施工工艺及流程

（1）施工前的场地整理及准备工作

1）施工前场地平整

施工前对振冲区域场地进行平整清理，同时还要查清现场可能同时存在的地下或地上交通障碍物,并及时做好对相应道路清理养护处置,确保现场振冲施工区域道路的通畅,振冲管线电缆、集装废污池、排污沟、供水供电管路、照明供电设施、碎石堆填料场等合理统一安排布置。

2）测量放线布设桩位

场地整理以后，采用全站仪进行现场测量，用钢钎将桩点固定，标以醒目标记，编制桩号，建立现场施工控制网，这样可有效避免现场施工的过程中可能出现各种漏振、错振、重复振的复杂现象^[1]。

（2）孔位布置

依据设计图纸，本工程振冲碎石桩区域为中等液化区，需部分消除地震液化地段，设计桩距2.0m；桩均按等边三角形布置。本工程振冲碎石桩的桩位布置见下图所示。

图2 振冲施工桩位布置图

（3） 施工程序

振冲碎石桩施工程序见下图3所示。

（4）振冲填料指标

振冲前对振冲用料进行掺合比例的比重及级配试验,试验结果见表4所示:

表4 振冲碎石桩选用料掺合比例的比重及级配试验表

参照其他工程施工经验及实验室做出的几种比例石料的松散状态下比重情况，本工程按照2～4cm的碎石含量占2/3、4～12cm的碎石含量占1/3的比例进行掺拌施工，松散状态下比重在1.45左右。

（5）振冲施工

1）就位

吊车就位后，人工辅助机械设备，对准测设孔位。施工前，要对振冲系统进行调试运行，检查振冲器空载电流、电压、水压等^[1]是否正常。

2）造孔

按一定顺序依次造孔。造孔过程中，根据地质勘探成果和造孔电流控制孔深，造孔过程中振冲器始终保持悬垂状态，造孔到达设计深度即可停止。造孔水压为0.3～0.8MPa，振冲器功率为75Kw。

3） 清孔和填料

造孔结束后，当返出泥浆过稠或存在桩孔缩颈现象时宜进行清孔，结束标准为孔口返出泥浆变稀为止。

造孔及清孔后即按照技术人员的指挥用装载机向孔内分批分次填碎石料。碎石填料采取“少吃多餐”的原则，填料不宜太快太猛。本工程以连续填料为主，遇孔内填料堵塞等异常情况，更改采用间断填料。

4） 振冲加密

加密自孔底开始，逐段向上，严防断桩或缩颈。填料时，采用装载机送料，在振冲器上用电焊小钢箍标示刻度以控制提升高度，每次提升高度≤0.5m，加密水压达到0.1～0.5MPa之间，密实电流控制在85～95A之间，留振时间10～20秒，如此循环提升、留振，直至单桩填料全部完成；同时现场同步作好每根振冲桩的施工记录。

（6）本工程振冲施工难点与处理措施

本工程为典型的软弱地基采用振冲碎石桩处理工艺的项目，总结有如下几方面施工难点：

1）本工程处理范围广，工程量大，施工强度高，而且分为几个不同时期施工，导致人员设备频繁进出场，施工组织难度大，现场协调难度大。

2）块石料回填层振冲时无法达到设计孔深，振冲困难。

3）振冲进入密实细砂层时为产生抱孔，无法下振的现象。

针对以上施工重难点，分别采取了一下处理措施：

1）依据业主对工程进度的整体安排，加强参建几方的沟通协调，合理组织和调配振冲工程的施工资源，集中力量完成了工期紧张、施工强度高、工程量大的振冲区域，以减少后期施工人员设备重复进场的调配难度和施工成本增加问题。后面几期施工加强与业主方联系，施工场地具备施工条件后择机进场完成施工任务。

2）中小学、H街坊、农贸市场等振冲区域地表部位回填有1m厚度的块石料层，大部分振冲孔施工时深度无法满足设计要求，经过分析，主要原因为振冲器遇到块石料层阻力较大，无法克服地层阻力继续下振导致深度不够，采取对块石层全部挖除的方案，成功解决了块石料层无法振冲的难题。

3）个别振冲部位存在密实的细砂层，振冲时会出现抱孔现象，采取加大水量、加大水压、振冲器增加风管，增加风压的措施解决了此种地层条件下的振冲成孔问题。

五、振冲处理效果评价

工程完工后，对振冲桩的桩体密实度进行了抽检，共抽检372个桩休，对桩间土进行了标准贯入试验，共抽检355处，复合地基进行了静载荷试验^[4]，共抽检40个点，工程检测结果全部满足设计要求，选取了部分检测数据见下表所示：

部分抽检桩位动力触探、标准贯入试验成果表

部分抽检桩位静载试验成果汇总表

本工程按照振冲施工工艺和控制参数进行过程控制，经检查评定，各部位工程质量优良，基础处理工程质量达到了设计及规范要求。

六、结语

本工程所采用的振冲施工工艺和设计方案解决了此种地质条件下的砂层液化的施工难题，地基砂层承载力和各项施工指标质量得到了较大提高也基本达到了工程设计中的要求，能够充分满足建筑工程实际应用需要。可以为后续类似施工条件下的振冲项目提供一定的借鉴和指导意义。

参考文献:

[1] 何广纳, 振冲碎石桩复核地基〔M〕. 第二版. 北京：中国人民交通出版社,2001年5月

[2]马永峰 周丁恒 张志豪 曹力桥;大型石化地基振冲碎石桩处理现场试验研究[J];岩土力学;2015年6月 第36卷增刊1 327-333页

[3] 杨松荣 孙友态;振冲碎石桩法处理软土地基的设计及施工要点[J];山西建筑;2010年 第7期 77-78页

[4] 张国飞 唐雯静;振冲碎石桩复核地基在火力发电厂中的应用[J];城市建设理论研究;2013年 第19期