探究港口工程软基处理中振冲碎石桩的应用

摘 要:通过在某中心渔港工程中采用振冲碎石桩工艺对软地基进行加固的施工进行系统的总结。对比振冲碎石桩在道路、 建筑等工程中的应用有诸多不同, 在施工工艺、 质量控制、 加固效果检验有其独特之处, 介绍振冲碎石桩在水工港口工程软地基处理的工艺原理、 工艺流流程、 质量控制的方法及效果、 采用重型动力触探试验进行检测的方法及结果。

关键词:振冲碎石桩; 港口工程; 软地基处理; 检测

中图分类号： U65 文献标识码： A

1 工程概况

新建某中心渔港项目包括防波堤、 综合码头、 渔业码头、 护岸等多个单位工程, 其中综合码头与渔业码头的部分地基采用振冲碎石桩进行加固处理。新建工区自上而下可分为 7层, 概述如下。第一层淤泥质粉质粘土 ( Q4m)全新世后期 (近代 )浅海相沉积 ( Q4m ), 粉土薄层, 污手现象较严重。第二层 粉细砂全新世后期浅海相沉积 ( Q4m), 黄褐色; 饱和; 主要矿物成分为石英、 长石; 稍密 ~ 密实状态, 以中密状态为主; 分选较差, 局部呈中砂、 砾砂、 砂质粉土等状态, 并可见粉质粘土团块, 含较多贝壳碎片及卵石, 卵石粒径多在 1cm左右, 最大可达 4c m 以上; 磨圆较好; 粘粒含量低, 无粘感。粉细砂层上部多见10~ 20c m 的粗砾砂薄层。第三层 粉细砂该层为全新世中后期浅海相沉积 ( Q4m), 灰色,98饱和, 松散 ~ 稍密状态, 分选、 磨圆较好, 矿物成分主要为石英、 长石, 含贝壳碎片, 粘粒含量不均匀。第四层粉质粘土全新世中后期浅海相沉积 ( Q4m ), 灰色 ~ 灰黑色; 饱和; 流塑 ~ 软塑状态; 含有有机质, 污手现象较严重; 不均匀, 含贝壳碎片、 砂等, 局部粉粒、 粉砂含量较高, 呈粘质粉土状及粉砂团块状。粉质粘土进行 SPT测试时多为杆沉或锤沉, 局部因含较多粉土或粉砂, SPT击数为 3~ 9击。该层容许承载力值 f= 70kPa 。第五层粉细砂成分不均, 含少量粘粒及贝壳碎片。第六层粉质粘土全新 世早 期海 侵初 期的 海陆 过 渡相 沉积(Q4m c), 深褐色 ~ 黄褐色; 饱和; 可塑状态; 成分不均, 含砂不均, 局部含砂量较高, 有铁、 锰质浸染痕迹。第七层中粗砂中粗砂层在拟建工区分布较为广泛。钻遇该层层厚 1 .05~ 6 . 90m, 钻遇层顶埋深 7 . 60~ 14 . 00m,钻遇层顶标高 - 12 . 31~ - 18 . 66m, 钻遇层底标高- 21 . 94~ - 16 . 06m。依据上述勘察资料, 设计采用振冲碎石桩法进行地基加固处理, 主要处理土层为第 ¼层粉质粘土软层。土层中 1 、 3 、 4层物理力学指标较差, 先进行基槽开挖, 将第一层淤泥质粉质粘土挖除, 然后采用振冲碎石桩法进行加固处理。综合码头振冲碎石桩数量为 964根, 碎石用量为 3975 . 3m3。渔业码头231米长, 进行地基处理 162m, 振冲碎石桩数量为840根, 碎石用量为 3593 . 76m3。

2 施工准备

2 . 1 施工机具布置本工程为海上作业, 主要施工机具为起重船 1艘 (长 32m、 宽 9. 06m, 中间甲板部分长 20m )、2台75KW 振冲器机组、 2台 16t吊车、 22KW多级离心水泵 2台, 此外还有 200t运料方驳 2艘、 600 HP拖轮一艘、 2方装载机 1台、 220挖掘机 2台、 全站仪 1台。

2 . 2 施工用电布置本工程施工用电使用岸电, 振冲器、 高压清水泵、 电焊机、 照明等设备均布置在作业平驳上, 并按照施工现场临时安全用电措施布置, 做到安全、 合理、 适用。

2 . 3 施工用水布置水泵布置在平驳上, 直接用海水即可, 不存在供水困难。本工程在海上作业, 一般情况下水深就可超过10米, 准确控制桩位是碎石桩施工的重点, 也是难点。为解决这一难点, 在施工中采取如下措施。( 1)设置纵、 横向控制导标。纵向设置前、 后沿导标 (间距 17m ), 每对导标设 3根标杆, 便于随时检测导标是否发生偏移, 并经常采用全站仪校核位置。施工时起重船垂直于码头前沿线驻位, 根据桩位布置, 第一根桩位对准前沿导标, 依次间隔 2m 由前向后施打 9根碎石桩; 然后移船 1 . 732m 至下一断面, 第一根桩位对准后沿导标, 依次间隔 2m 由后向前施打 9根碎石桩。( 2)桩位控制用全站仪进行校核。在施工现场不受回填影响、 不影响施工, 通视良好、 不易发生沉降位移的地点设置控制基点, 以此基点控制所有桩位, 施工前先列表计算出所有桩位坐标, 施工中根据坐标控制桩位放样。尽量选择能见度高的天气定位。

3 碎石桩施工顺序

振冲碎石桩法施工作业的操作顺序可分为造孔、 清孔、 填料和振密。

3 . 1 造孔吊车吊起振冲器缓缓、 稳当地吊起, 找准桩的正确位置后, 落下振冲器, 落至距地面 30c m 左右, 然后开启潜水泵供水。等振冲器下端射水出来的水压、 水量达到设计及规范要求时, 开启振冲器, 拉紧防扭的绳索, 通常条件下 75k W 振冲器的造孔电流为 100~ 140A, 造孔水压为 400~ 800 kPa ; 等振冲器的偏心块达到额定转速时, 下放振冲器至贯入土层进行造孔。造孔时应很好的控制振冲器的下降速度, 不要过快, 一般以 1 . 0~ 2 . 0m /m in为宜, 并始终保持振冲器处于悬挂状态, 以免造成斜孔。造孔过程中若遇电流值超过电机的额定电流时, 应暂停振冲器的下沉, 或减速下沉, 或上提一段距离, 借助高压水冲松土层后再继续下沉造孔。若土层中含有较硬的土层, 有时还需采取扩孔措施, 即在硬层中将振冲器上下往复移动几次, 以使该段孔径扩大, 便于填料。当造孔达到设计深度以上 0 . 3~ 0. 5m 时, 上提振冲器。造孔过程中及时准确记录各深度的水压、造孔电流等的变化以及相应的时间, 这些可以定性的反映出土层的强度变化。

3 . 2 清孔99当造孔达到设计深度以上 0 . 3~ 0 . 5m时, 即将振冲器提出孔口, 然后再次下沉振冲器, 往复 2~ 3次, 使孔口泥浆变稀, 进行清孔, 清除孔内泥土, 保证填料通畅, 减小桩体含泥量。

4 桩体质量控制

桩体质量的好坏与施工的水、 电、 料三者密切相关。水关于制桩施工用水控制, 一是水量控制, 二是水压控制。水量需充足, 使桩孔内充满水, 以防塌孔影响施工和成桩质量。但水量亦不可过多, 否则易将填料随水回流带出。至于水压需视土质、 土体强度而定。水压包括成孔水压和加密水压, 水压在成孔过程中根据土层软硬随时调节。但考虑到实际施工水压频繁的调节可操作性不强, 所以最好通过试桩给定一个较恒定的水压, 原则上对软土, 通常采用较小的水压; 强度较高的土, 则宜用较大的水压。另外, 造孔过程中的水量和水压均应尽可能大些, 一般条件下 75k W 振冲器的造孔电流可为 100~ 140A, 造孔水压为 400~800 kPa 。当造孔接近加固深度时需降低水压, 以免冲击破坏桩底以下的土层。在填料振密过程中均宜采用较小的水压和水量, 一般情况下 75k W 振冲器加密电流为 80~ 120A, 加密水压为 400~ 600kPa 。

参考文献:

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