含卵砾中粗砂坝基振冲加密施工

[摘 要] 大隆水利枢纽工程坝基的填料主要成分为含卵砾中粗砂，其特点是卵砾料粒径大、含量比例高、结构松散。需要采用振冲加密法进行地基处理，含卵砾中粗砂坝基才能达到设计要求的密实度。本文介绍振冲试验以及在振冲加密施工中采用的施工技术措施、检测标准和检测效果。

[关键词] 振冲加密；检测标准；效果检测

1.前言

大隆水利枢纽位于海南省三亚市西部的宁远河中下游，是海南省南部水资源调配的重点工程，工程任务是以防洪、供水、灌溉为主，结合发电，总库容为4.86亿m3，规划灌溉面积9.92万亩。本工程拦水建筑物为碾压式分区土坝，坝顶宽度9.0m，坝顶长度535m，坝顶高程为76.5m，最大坝高为65.5m，为国家Ⅱ等大（2）型工程。

根据钻探和物探声波测试结果，河床覆盖层分为二层。

第一层：0m～5.0m，此层为含卵砾石的中粗砂，有效粒径d10=0.12mm～0.32mm，不均匀系数Cu=6.56～39.17，小于2mm的砂粒含量53%～59%，平均粒径0.46mm，含泥量很少，卵砾石以小于100mm的为主。此层的分类名称为砾砂—砾石。

在河床左侧岸边台地上有一含泥～淤泥质粉细砂层透镜体，埋深为1.0m～3.9m，局部埋深为5.30m～5.80m，底板高程9.79m～14.01m，沿坝轴线方向宽度为30m～50m，顺河方向长度约200m。根据剪切波试验成果表明，该层不会产生液化。该层承载力低，fk=50～60kpa。

第二层：5.0m～基岩，厚度4.3m～17.4m，该层的卵砾石含量较上部多，粒径增大，常有大于200mm的蛮石、漂砾分布。砂的含泥量较上部略高，底部的卵砾石常附有少量的黄泥，但未发现淤泥夹层。

根据连续性重（Ⅱ）型动力触探对河床覆盖层的试验，左河床覆盖层：0m～2.4m为松散状，2.40m～3.30m为稍密～中密，以下到基岩面为密实；沙洲覆盖层：0m～4.60m为松散状，3.10m～5.3m局部至9.0m为稍密～中密，以下到基岩面为密实；右河床覆盖层：0m～1.90m为松散状，1.90m～7.30m为稍密～中密，以下到基岩面为密实。

设计要求坝基处理方案：大坝上下游坡脚布置堆石戗堤，堤内回填含卵砾中粗砂至20.0m高程，再对回填料及原河床表层平均5.0m深的松散砂砾层进行振冲挤密；对左岸台地淤泥质透镜体范围的坝基采用振冲加固。通过振冲地基处理，使坝基的相对密实度满足设计要求，达到使结构松散的天然砂基和回填的含卵砾中粗砂加固为密实稳定坝基的目的。

2.振冲试验

2.1 试验目的

（1）通过试验，确定复合地基承载力和相对密实度，满足设计要求的含砾中粗砂坝基振冲施工技术参数、施工机械、施工工艺；

（2）确定最佳的振冲挤密布桩形式；

（3）确定含砾中粗砂坝基振冲挤密效果的检测方法及标准。

2.2 振冲试验的设计要求

根据地勘资料揭示的地层条件，结合现场实际情况，设计选择了具有代表性的场地进行振冲试验。试验分三个区进行，Ⅰ、Ⅱ试验区布置在河床左侧深槽范围，施工高程为20.0m，振冲处理深度为 11.5m～13.5m，分别采用75kw、120kw、150kw振冲器施工，等边三角形布桩，桩间距分别为3.0m及2.5m，试验结果适用除Ⅲ区外的所有坝基；Ⅲ试验区布置在左岸台地淤泥质粉细砂层透镜体范围，施工高程为15.5m，振冲处理深度为5.0m～8.0m，采用75kw振冲器施工，等边三角形布桩，桩间距分别为1.6m及2.0m。各试验区的设计要求如下：

（1）Ⅰ、Ⅱ试验区振冲挤密后的含卵砾中粗砂坝基相对密实度≥0.73；

（2）Ⅲ试验区振冲处理后的复合地基承载力特征值≥240kPa，桩径1.0m～1.20m。

2.3 试验桩施工

各试验区振冲施工工程量汇总及工效统计见表一、表二。

（1） Ⅰ、Ⅱ试验区施工时，三种型号振冲器均出现以振冲孔为中心的地面沉陷，中心沉陷量约40～50cm，并且在半径约2.0m～2.5m范围内的地面由于沉陷而开裂，说明振冲施工对含卵砾中粗砂的加密效果明显。通过分析表一可以看出，振冲器功率越大，贯入地层越深，尤其120kw和150kw振冲器基本上可以达到设计要求的深度。

（2） Ⅲ试验区是在回填前的原场地上施工的，主要是考虑这样能真实反应该地层的施工情况，载荷试验能客观反应振冲处理效果。该区为淤泥质粉细砂层，振冲施工时出现随泥浆大量返砂现象，地层及填料中的细颗粒极易随泥浆返出地面堆积在孔口，施工时将加密水压减为0.05MPa后，情况有所好转，但填料量较大，达1.27m3/m。

（3） 振冲桩长的确定

依据设计要求，Ⅰ、Ⅱ试验区施工场地高程为20.0m，振冲桩长为11.5 m～13.5m；Ⅲ试验区施工场地高程为15.5m，振冲桩长为5.0m～8.0m。试验桩施工前，采用重（Ⅱ）型动力触探对各试验区原状土进行了检测，检测结果表明，由于各试验区都靠近右岸坡地，坝基实际处理深度均小于设计要求的深度。施工时，当振冲器造孔至实际需要加密的深度时，造孔电流明显升高，造孔速度明显下降，继续造孔时，75kw振冲器的电流值升至100A以上，120kw振冲器的电流值升至120A以上，150kw振冲器的电流值升至140A以上，且振冲器贯入速度更低。根据这一现象，并对照重（Ⅱ）型动力触探检测结果，确定75kw、120kw、150kw三种振冲器施工时的终孔电流分别为100A、120A、140A，并以此控制施工桩长。

2.4 试验桩检测与分析

（1） 重（Ⅱ）检测

为了比较各种型号振冲设备的处理效果，采用重（Ⅱ）型动力触探对每个试验区、每种型号振冲施工的桩间土进行检测，检测结果统计对比见表三。通过表三分析可见，Ⅰ、Ⅱ试验区施工后桩间土的加密效果非常明显，且Ⅱ区的处理效果优于Ⅰ区；Ⅲ区施工后桩间土有一定的提高，说明本区的地基处理应以振冲置换为主，并兼有挤密作用，这对提高复合地基的承载力是很有利的。