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1、第14章地基加固工程14.1 概述地基加固工程主要为施工图纸所示首部枢纽覆盖层地基的振冲桩基础加固，其中包括左右岸挡水坝段、闸室段、消力池和斜坡护坦等的碎石振冲地基加固。根据招标图纸所示，混凝土闸坝覆盖层地基布置碎石振冲桩，梅花形布置，其中：左右岸挡水坝段、闸室段间、排距均为3.Om,深度为5.0m,其基础覆盖层深度小于5.0m时，桩底至基岩即可，该段碎石振冲桩顺河流方向布置为7排，以坝0+001.20为起点，垂直河流方向以坝横0+005.30为起点，布置为23排；消力池和斜坡护坦段碎石振冲桩间、排距为3.0m,深度为4.0m,其基础覆盖层深度小于4.Om时，桩底至基岩即可，该段碎石振冲桩顺河
2、流方向布置为9排，以坝0+021.50为起点，垂直河流方向以坝横0+011.16为起点，布置为16排；碎石振冲桩桩径均为80cm,桩长总米数为1460m。主要工程量见表14.表14.1-1碎石振冲桩工程量表序号名称单位数量备注1碎石振冲桩m146014.2 引用标准和规程规范建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002；建筑地基处理技术规范JGJ792002；水电水利工程振冲法地基处理技术规范DL/T5214-2005；建筑桩基检测技术规程JGJ106-2003；建筑桩基础技术规程JGJ94-2008。14.3 施工方法简述振冲桩施工方法即利用振动和水冲加固软弱地基的一种施工方法，
3、其原理是利用振动器的水平激振力在制桩过程中将填料挤向孔壁，从而使桩径扩大，当这一挤入力与土体的约束力平衡时，桩径不再扩大，原土的强度越低也就是说抵抗填料的约束力越小，形成桩体的直径就越大，从而达到提高地基密实度，减少沉降量，增加地基稳定性的目的。振冲法加固松软地基技术在各种松软地层处理中得到了广泛的应用，并以它可靠的加固效果、低廉的工程费用，快速的施工进度取得了工程界的好评。根据招标文件对地基加固处理要求，本工程振冲采用振冲置换法，振冲施工机械选用ZCQ125A型振冲器、16t汽车吊和ZL-50装载机各2台(辆)。碎石料用15t汽车从施工区砂石料场运至振冲器附近堆存，用16t汽车吊起ZCQ12
4、5A型振冲器至设计位置，振冲器振冲贯入地层至设计深度后，用装载机将碎石料灌入振冲孔中，并自下而上分段加密。施工碎石振冲桩共1460延米。14.4 施工布置利用场内主干道通过上游临时钢桥到围堰堰坡向基坑内引一条临时施工道路至碎石振冲桩施工现场。碎石振冲桩施工分两期进行，先施工左岸上下游围堰及纵向围堰以内的地基加固部分，二期施工右岸二期纵向围垠以外的所有地基加固。同时碎石振冲桩工程在分期施工作业时各分为两个施工作业面，即一期左岸挡水坝段、泄洪冲砂闸区与消力池段，二期为右岸挡水坝段、泄洪闸与斜坡护坦段，每个作业面布置一台套施工设备。在施工场地下游处设置一个排污沉淀池。14.5 施工准备平整场地，清除
5、地面障碍物。场地低洼狭窄处，回填粘性土料加宽和垫平，不得回填杂土。地表过软处，及时加固处理，以防机械失稳。并在作业面布置开挖冒水排放沟和集水坑；在清基完成的基础部位采用全站仪进行各控制点的测量，并做好相关记录，测量放出各桩的桩位点；材料振冲置换法桩体的填料采用含泥量不大的碎石、卵石、角砾等硬质材料，不使用已风化及易腐蚀、软化的石料，材料最大粒径不大于80mm,常用的碎石粒径为20mm-50mmO填料级配经现场试验确定，不使用单级配填料，试验成果报送监理人。工程所需的填料由砂石料加工场供应，15t自卸汽车直接将填料运到施工现场作业面附近堆放；(4)施工机械组装和试运转，使其满足施工要求;供水系统
6、振冲作业用水量大，且水压较高。本标段工程施工用水直接从定曲河中抽取至各蓄水池来供应。(6)供电系统自闸坝左、右两岸设置的变压器直接通过配电盘供电。泥浆制浆站振冲桩左岸施工时可借用混凝土防渗墙施工时的泥浆制浆站，右岸施工时可根据现场情况在二期围堰下游布设泥浆制浆站，结构和左岸泥浆制浆站相同。(8)排污系统用开挖的覆盖层料堆堤，在两期施工场地下游各布置一个排污沉淀池，每个沉淀池长20m、宽20m,高2m。振冲施工场地内挖置大小排污沟构成排污网，将施工排出的淤泥浆通过排污沟流入排污沉淀坑，沉淀后的清水排入场内污水处理系统。14.6 主要施工机具碎石振冲桩施工设备包括振冲器、汽车起重机、装载机、泵送输
7、水系统、控制操作台等。机械配套如图14.6-1所示。图14.6-1振冲碎石桩施工配套机械原理图起重机械根据施工和安全方面的要求，计划振冲器配置16t汽车起重机2辆。（2）装载机根据施工强度和填料运距，配置ZL-50型装载机2台。振冲器根据地层情况和技术要求，本工程选用ZCQ125A型振冲器，振冲器外形如图14.6-2所示。图14.6-2ZCQ125A型振冲器14.7施工工艺14.7.1振冲桩试验为了更好地确定振冲施工工艺和技术参数，摸清处理效果、制桩的难易程度以及可能出现的问题，正式施工之前，将进行必要的现场试验。振冲试验将选定在具有代表性的地段进行，根据招标文件的要求，划分出一个试验段，根据
8、初步确定的造孔水压、水量、成孔速度、填料级配及填料方法以及达到密实度时的密实电流值、留振时间等施工控制参数进行制桩试验。并对加密处理前后的土体、桩体进行标贯和取样试验。将试验成果报送监理工程师批准，最终确定正式施工的工艺参数。14.7.2振冲桩施工14.7.2.1孔位布置按照招标文件规定，闸坝软弱地基的碎石振冲桩的间距为3.0X3.Om,振冲孔按梅花形布置。振冲桩的实际桩位按施工图纸要求最终确定。14.7.2.2制桩顺序根据施工进度要求和工程部位的分布，振冲桩施工总体上先从靠近坝轴线一排开始施工，再施工较远的区域。消力池、斜坡护坦段则从坝0+021.50处开始施工。局部可以采用排打法、围打法或
9、间隔跳打法进行施工，具体施工顺序将按照监理要求进行。14.7.2.3施工工艺流程本工程振冲施工工艺流程如图14.7-1所示。图14.7-1振冲施工工艺流程图14.7.2.4施工方法施工放线及就位根据业主提供的施工放线控制点、施工图放出桩位，并用钢筋棍订牢，贴上桩号，检查无误后方可施工，其中放线偏差不得大于2cm。吊机就位时应平整稳固，确保施工中不发生倾斜、位移。然后起吊振冲器对准桩位，开启供水泵，待振冲器下端喷水口出水后，启动振冲器。检查水压、电压和振冲器空载电流是否正常。确保振冲置换法和振冲密实法启动水泵和振冲器，水压力达到0.4MPa0.6MPa,水量为200L/min400Lmin0振冲
10、器造孔施工前应对振冲施工机具进行试运行，试运行的详细记录提交监理人。将振冲器缓慢、稳妥地吊起，对准桩位缓慢下降振冲器至离地面30Cm以内，启动清水泵供水，待振冲器下端射水口出水的水压、水量达到工艺要求时，启动振冲器，拉紧防扭绳索。待振冲器内的偏心块达到额定转速时，下放振冲器使其贯入土中进行造孔。施工中加密电流和留振时间，采用电气自动控制系统进行记录和调整。造孔过程中振冲器始终保持悬垂状态，以保证垂直成孔。当电流值超过电机额定电流时，应减速或者暂停振冲器下沉或上提振冲器，待电流值下降后再继续向下造孔。若孔口不返水，加大供水量。并记录造孔时的电流值、造孔速度及返水情况。造孔到达设计深度即可停止，并
11、将振冲器上提3050cm造孔水压用O.4MPa0.6MPa,水量为200L/Inin400Lmin；振冲器贯入速率不超过2mmin,振冲器下沉过程中的电流值不超过电机的额定值。造孔过程中将随时清理孔口泥渣。振冲器每贯入土中I2m孔段，记录一次造孔电流、水压和时间，直至贯入到施工图规定的完孔深度。造孔时将在孔位、孔斜、孔深等方面严加控制，使之满足以下标准：孔位振冲器喷水中心与孔径中心偏差不得大于5.0cm；振动造孔后，成孔中心与施工图纸定位中心偏差不得大于10cm；造孔完成后的桩顶中心与定位中心偏差不得大于桩孔直径的0.2倍。孔斜造孔过程中振冲器应始终保持悬垂状态，其偏斜不大于桩长的3%,如有偏
12、斜，及时纠正。孔深振冲要求具体深度按图纸规定贯入设计深度施工。（3）清孔造孔结束后，当返水中含泥量很高，或孔口被泥土淤塞以及孔中有强度高的粘性,应清孔12遍，要求孔口返出泥浆变稀为止。以保证填料畅通。（4）填料造孔及清孔后即用装载机向孔内填料。为了能顺利地填入振密，填料不宜过猛，每批不宜加填太多。填料质量要求：本工程振冲法所需的硬粒径填料要求粒径介于20mm50mm,含泥量不大的碎石、卵石、角砾等硬质材料，不使用已风化及易腐蚀、软化的石料，材料最大粒径不大于80mm,不使用单级配填料。经振冲试验后，依照监理要求进行材料的级配优化。填料方法填料方式主要有连续填料和间断填料两种，施工时将按监理工程
13、师批准的填料方法进行填料。正常施工时，以连续填料为主，遇孔道堵塞等异常情况，则采用间断填料。A连续填料填料时，振冲器留在孔内设计孔深30cm50cm以上的位置，从孔口四周连续下料，逐段振密，振冲器每次提升段长不大于05整个制桩过程中石料均处于满孔状态。B间断填料采用间断填料时，将振冲器提出孔口后再加入填料，填料倒入孔内高LOm时，再将振冲器振冲贯入填料振捣。即间断下料，逐段振密。另外采用强迫填料时.，应利用振冲器的自重和振动力将孔内上部填料送至孔的下部。振密依靠振冲器的水平振动力将填入孔中的石料不断挤向侧壁土层中同时使填料挤密，直到满足设计要求。振密质量一般以加密电流、留振时间、填料数量、加密
14、段长、饱和范围等参数控制，达到设计规定的数值。加密电流值应随振冲器的空振电流值作适当调整。施工中将按以下要求控制。用电气自动控制系统控制加密电流和留振时间，初步采用留振时间210秒，加密电流150A；加密自孔底开始，逐段向上，提升速度56mnin;振冲器每次上提长度要严格按施工技术要求控制，逐段做好振密搭接，以防漏振；加密位置达到基础设置高程以上11.5m；加密电流的方式将采用自升式或冲击式。孔底以上1L5m处填料量为施工图纸规定值的2倍，填料充盈系数大于1.05。地表段（桩头）加密效果不稳定段进行清除或碾压密实，并铺设一层2050Cm厚的碎石层且碾压密实，以保证桩顶密实度并达到设计基础高程要
15、求。（6）结束制桩振密加固至孔口设计标高时，先停止振冲器运转，再停止供水泵。14.8振冲施工应注意的问题14.8.1实际加密时间不足振冲法处理地基是在已造孔内逐段加填碎石、分节加密而成的。加密时间的长短成为地基处理密实程度的主要因素。但在实际施工中发现，振冲器携带砂石料未达到加密段顶头时就达到加密电流，自动控制加密时间装置就开始计时。这样加密时间不足，导致密实度达不到设计要求。问题产生原因有三：一是连续填料，二是孔径不足，三是填料量过大。因此，要充分清孔，控制填料量，发现振冲器在明显下降开始达到加密电流时，不能以自动装置来控制时间，应由人工控制时间，使实际加密时间达到或接近试验所取得的数值。加
16、密电流指针应在要求振密电流值左右摆动时方可提起振冲器，瞬间电流不可作为依据。另外，振冲加密过程中，特别注意不能人为地快速、大幅度下沉振冲器，否则很快达到加密电流，其实是一种假象，这样也造成了加密时间不足。14.8.2振冲器工作电压不足振冲器用电是由高压电线经变压器再输经监控台、然后通过电缆输入到振冲器中的。监控台电压表读数即是变压器输送到监控台的电压，也是监控台输送到振冲器的输出电压，一般认为就是振冲器的工作电压。但实际振冲器的工作电压并未达到设计电压。因布孔整体为条带状，过长的电缆电损耗，产生电压降，使振冲器功率达不到额定值，影响加密效果，甚至会出现造孔“闷机”。为解决这一问题，根据计算及施
17、工经验，规定由监控台引出电缆长度最大不得超过100m。14.8.3清孔不彻底清孔必须到底，否则底部将充满清孔下来的表层黏性土和粉细砂，即使它暂时能承受加密电流的振荡力，但时间一长，随着孔隙压力的消散和桩体与周围土粒的重新分布，其强度也自然要降低，并且振冲后的地基透水性和排水条件也难以保证。造孔后应立即清孔，造孔后如不紧接着清孔，将造成上述情况的发生，若发生位置在桩体的中部，问题将会更严重，危害将更大。14.9施工质量控制措施14.9.1施工过程控制措施施工开始前，将会同监理工程师复核振冲孔位的现场放样成果，经监理工程师签认后，方可开始振冲造孔。振冲造孔和清孔结束后，将会同监理工程师进行孔位、孔
18、深、孔斜和清孔验收。振冲填料和加密过程中，将会同监理工程师按试验选定的参数，定时进行以下项目的检查和验收:桩位偏移值;检查记录各加密段长度及其加密电流值和留振时间；分段抽查填料的级配和质量；检查记录各加密段的填入量。14.9.2施工质量检验和验收振冲施工开始前，承包人应会同监理人复核振冲孔位的现场放样成果，经监理人签认后，方可开始振冲孔的造孔。振冲法施工结束后，按场地土的不同类别，砂土类：14天后；黏土类：28天后进行成桩检验：14.9.2.1桩体密实度检验振冲前、后的采用现场桩体的容重试验确定桩体振密程度；采用重型动力触探跟踪检测桩体密实度，密实桩标准为动力触探平均贯入IOCm的锤击数271
19、0击；小于标准值为不密实桩；随机抽验率为1%5%,每项试验的桩数不少于3根。14.9.2.2 桩体抗剪强度、承载力及压缩模量检测桩体抗剪强度、承载力及压缩模量检测应通过现场原位试验确定。现场原位试验的试验组数按200400根桩为一组，每组抽验不少于3根；桩体剪力试验、静载荷试验的剪力盒、承压板的直径与桩体直径一致。14.9.2.3 桩间土体处理效果检测进行现场原位测试。选用标准贯人试验、静力触探、动力触探、十字板剪力试验测定振冲后的标贯击数、静探的地层端阻力、侧阻力、动探击数以及十字板不排水剪强度的变化。采用钻探取土器取样进行振冲前、后土的室内物理力学性质试验。检测试验方法应选择12种进行对比
20、试验，土层单项检测组数大于5组。14.9.2.4 桩、土复合地基处理效果检测主要采用桩土复合地基静载荷试验，测定其复合土体承载力及沉降量；现场原位试验的试验组数按200400根桩为一组，每组抽验不少于3根；采用工程桩作试桩，经监理人批准，最大加载不超过施工图纸规定荷载的2倍。14.10安全施工技术措施施工人员应了解振冲器基本构造和机械性能参数，熟知安全操作规程。振冲器电机启动前，应有专人将防扭绳索拉紧并固定。造孔过程中不得停水停电，水压保持稳定。如发生停水停电，应立即停止振冲器的下沉。现场条件允许的情况下，将考虑水电备用措施。振冲器下沉时听到孔底有冲击声，同时水压、电压不稳，说明孔底可能有障碍
21、物,应立即将振冲器拔出孔口，并报告技术负责人研究处理。因地质原因发生孔内大量漏水而孔口不返浆时，应采用水管补水，使水面与孔口齐平，以防止塌孔。填料应从振冲器导管周围徐徐入孔，不得从孔口一侧下料，以免造成桩歪斜或通道阻塞。应密切观察返水情况，如发现返水中有蓝色油花、黑油块或黑油条，可能是振冲器发生故障，应立即提出振冲器进行检修。14.11施工资源配置14.11.1设备配置碎石振冲桩施工主要设备见表14.Il-I0表14.11-1碎石振冲桩主要施工设备表序号设备各称型号规格单位数量备注1振冲器ZCQ125A台22电焊机BX-300台43泥浆净化机JHD系列台14砂石泵6BS台25泥浆搅拌机LSJ1500台26泥浆送浆泵3PNL台37排污泵HKW台48装载机ZL-50台29汽车起重机16t辆210测斜仪KXP-I个211自卸车红岩15t辆214.11.2人力斐源配置根据本工程施工总进度计划安排及施工强度，碎石振冲桩施工为二班制，施工人序号工种或岗位数量备注1现场管理42技术员23质检员24操作班长25前台指挥26司机47前台工人128排污工人129维修工人210电工2合计44碎石振冲桩施工人员配置表员配置见表14. ll-2o表 14.11-2
