振冲碎石桩在渠基液化处理中的应用

　　关键词：振冲碎石桩；地基液化；标准贯入

　　中图分类号：TU471.8+TV223.22 文献标识码：B 文章编号：1000-1123（2011）02-0049-02

　　一、工程概况

　　南水北调中线安阳段桩号AY26+892.9～AY 27+172.3 （七标段施工范围内）为高填方段，最大填土高度达11 m。该段渠基和渠堤基土层自上而下为轻粉质壤土，在地面以下7 m深度内，存在饱和少黏性土地震液化问题。该区地震动峰值加速度为0.15g，相当于地震基本烈度为Ⅶ度。经充分研究论证和方案比较，该渠段地基处理采用强夯置换法。

　　安阳段区域有一道距地面最低处为17.6 m的220 kV 高压线穿过，而强夯设备高达24.4 m。经过计算，受高压线影响不能进行强夯置换施工部位的宽度为62.8 m，面积共10 222.44 m2。

　　经类比同类工程及参考相关规范，处理地基液化的施工方法还有换填法和挤密法。换填法及挤密法都能减少强夯施工对高压线的影响，在施工方法上都为技术可行方案。两方案主要工程量和投资费用测算，换填土投资费用为409.61 万元；挤密碎石桩投资费用301.97 万元，且换填方案中还没有包括施工降水及弃土造成的临时增地费用。综合比较，挤密方案比换填方案少投资107.63 万元，并且考虑到降水费用及降水时间、施工的工作面及施工进度、便利等施工因素，对不能采用强夯法处理范围的渠基改为振冲碎石桩方案施工。

　　设计变更建议书要求，桩体材料可用碎石、卵石、粗砂、砾砂等硬质材料，含水量不大于5%，最大粒径不大于50 mm(为了方便施工和质量控制，现场实际采用20～40 mm 的碎石)，桩位为正三角形布置；施工前先选取试验区进行试验，试验结束后进行标贯检验，标准贯入击数不低于临界贯入击数，最后选取能消除液化最大桩间距的试验数据作为大面积施工参数使用。

　　二、振冲碎石桩试验

　　1.试验目的

　　①通过试验检测振冲碎石桩的处理效果，为施工提供依据。②核查处理后的标贯击数是否能够达到液化判别标贯击数临界值。③根据所选择的振冲施工机具设备，确定施工工艺及施工参数。④确定有关质量控制的技术要求和检测方法。

　　2.桩间距计算

　　《建筑地基处理技术规范》（JG 79—2002）中松散粉土和砂土地基可根据挤密后要求达到的孔隙比来确定挤密砂石桩的桩间距。经计算及参照安阳段其他标段液化砂石挤密桩工程经验，最终选取桩径0.8 m，桩长6.5 m，桩间距2.0 m，桩位为正三角形布置。上述参数均为理论计算值，应根据现场试验最终调整设计参数。

　　3.试验过程及效果检测

　　在需要振冲碎石桩处理区域的一角选定3个试验小区，共400 m2，桩位为正三角形布置。2008 年3 月20日开始试验，3 月28 日试验结束，历时9 天。2008 年4 月25 日进行标准贯入法试验及取样检测，每个试验小区选择3个部位进行标贯试验及取样，共取样9 组。

表1 振冲碎石桩试验区标贯临界值计算表

4.试验成果分析及结论

　　①根据对土样颗粒分析结果，计算出临界贯入击数Ncr和现场标准贯入击数N63.5（见表1），除Ⅲ区3 号点位4 m深处外，N63.5均大于Ncr，判定桩间距1.5 m和1.8 m的试验小区处理后液化现象已全部消除。间距2.0 m的试验小区处理后，有一个点位液化现象不能完全消除。为了满足地基承载力的要求和节省投入，采用桩间距为1.8 m振冲碎石桩的试验参数，作为大面积施工使用。

　　②采用ZCQ55 型振冲器，根据试验得出如下施工参数：

　　a.造孔电流：45～55A；

　　b.加密电流：75～80A；

　　c.留振时间≥10 s，采用自动控制系统控制，依据地层进行调整；

　　d.加密段长度：30～150 cm；

　　e.水压：0.8 MPa（依据情况进行调整）；

　　f.桩体施工采用排孔法施工，即按布桩图逐排由一端开始，逐步造孔制桩到另一端，填料采用分批投料法，每批不宜加填太多，采取“少吃多餐”的原则；

　　g.振冲器贯入速度：0.5～2 m/min。

　　三、渠基处理质量检测数据分析

　　振冲碎石桩处理液化渠基大面积施工结束后，按设计要求进行标贯检测，并取土样作颗粒分析计算Ncr，共检测点位36 个，所有现场标准贯入值均大于临界标准贯入计算值，说明地基液化现象已全部消除。

　　为了探索地基深度h 与土的黏土颗粒含量PC、临界标贯计算值Ncr和现场标贯实测击数N63.5的相关性，将检测数据进行统计分析，用最小二乘法计算，h 与PC、Ncr和N63.5的相关曲线均为对数曲线，相关系数R 的绝对值在0.84～0.92 之间，说明相关性良好。随着深度h 的增加，土的黏土颗粒含量PC减少，相应砂性土颗粒增加，液化程度增加，而需要达到一定承载力的临界标贯值也增加。地基经过振冲碎石桩处理后，通过振动挤密和排水固结，土的密实性和摩擦角增大，地基承载力提高，砂性软土液化消除，故现场标贯实测值增大，并超过临界标贯值。

　　四、结语

　　①通过不同桩间距试验区试验确定桩间距，为正式施工提供参数。

　　②渠基经过振冲碎石桩法处理后，通过标贯检测，消除了饱和液化软土，为南水北调总干渠提供了牢固稳定的地基。

　　③振冲碎石桩桩体质量可通过加密电流、填料量和留振时间的合理设计来保证，这是现场监理控制质量的关键。

　　④通过数理统计分析，得出了振冲碎石桩处理深度h 与PC、Ncr、N63.5的相关曲线方程。

　　参考文献：

　　[1] 乐平，刘献刚，邵忠心.地震液化产生的原因及对应措施探讨[J].中国勘察设计，2008(10).

　　[2] 周正义，谢杰华.振冲碎石桩在处理液化地基中的应用[J].南昌工程学院学报，2007(6).

　　作者简介：何俊（1983—），男，工程师。