振动水冲碎石桩在甘肃陇东地区高层建筑中的应用

前言：振动水冲碎石桩作为一种比较好的软地基处理方法，具有设备简单、施工方便、经济快捷、加固效果好、节能环保等优点。这项施工技术成果在目前的陇东地区高层建筑软土复合地基技术处理方案中具有加固作用好、节能环保等更加先进的不可比拟的效果。

关键词： 振冲水冲碎石桩 质量控制 振冲器 加密电流 复合地基承载力 留振时间 软地基处理 施工质量

振动水冲碎石桩施工技术尽管国内外在理论和实践上取得了可喜的成绩，但在甘肃陇东地区该施工技术方法还处于无成熟经验状态，尚存在一些模糊的问题急待研究。如砂土液化层液化势的科学判定、液化处理范围的确定、振冲法填料设计、施工质量实时监控等。本文以甘肃陇东地区某小区C座住宅楼为例，说明振动水冲碎石桩在陇东地区地基中硬（不均匀地基）场地土中处理方法的实践应用。该工程设计采用振动水冲碎石桩，经过研究计算和改进合理的施工工艺、设计参数、质量控制指标等关键技术，在施工中确保加密电流、留振时间和加密段长度，可以在陇东区域地质情况下有效提高复合地基承载力、提高地基土的均匀性。。

1：主要特点及工作原理分析：

甘肃陇东地处甘肃省东部、六盘山东麓、泾河上游的陇东黄土高原腹地，覆盖层为第四系冲洪积沉积层，基底为第三系砂质泥岩。拟建场地位于平凉市市区南侧，地貌单元上处于泾河南岸Ⅲ级阶地后缘与山前台地接触地段。该项目拟建场区内未发现活动断裂构造，没有对建筑物造成直接威胁，所以该区域工程地质条件是稳定的，是适宜建设的一般场地，经过地质勘察采用振动水冲碎石桩处理该工程的地基。

主要特点：经济效益显著，工艺简单，工期短，加固效果好。

工作原理：利用起重机吊起振冲器强烈水平振动和高强水冲贯入到土层预定深度，形成钻孔，经过清孔后，从地层向孔内填入碎石，并利用振冲器产生水平方向振动力振挤填料及周围土体，从而在地基中形成一根密实的桩柱体和原地基形成复合地基，并通过桩体，与桩周土相互作用共同承担上部荷载，从而达到提高地基承载力，减少沉降量，提高抗震液化能力，增加地基稳定性及消除液化等作用。

2.关键技术研究：

该工程拟建建筑物为地上18层，地下一层，框架剪力墙结构，场地基底下地基土属圆砾土，无液化，饱和，地基承载力特征值Fak＝200Kpa,压缩模量Es＝22.0Mpa，由于本层在不同部位多夹有厚约30―150cm的砂质土透镜体，如果采用天然地基方案，地基的均匀性和承载力均不能满足设计要求，需进行处理或采用桩基穿透该层地基土。设计时考虑采用大直径钢筋砼桩或碎石挤密桩两种方案。第一种方案无法采用人工挖孔，只能采用机械钻孔形式，该方案在本地尚无机械施工设备，外进设备施工每延米造价仅机械费在350元左右，并且由于采用泥浆护壁工艺，会产生大量泥浆污染环境，工程造价高，工期长。第二种方案考虑采用振动水冲碎石桩工艺。利用高强水冲成桩工艺在地基土形成桩体，饱和松散的碎石在振冲器所生产的往复振动力和高压喷水孔喷出的高强压力水冲击下，会产生超空隙水压力，引起填入的碎石颗粒重新分布，粗颗粒形成骨架，细颗粒充填到骨架的空隙中去，使碎石体密实。因此，桩体的强度除与采用的振冲器类型（功率大小）、施工工艺、技术参数、土层的性质、结构、地下水状况等相关外，还与施工中水、电、石料三者的质量控制有着直接的关系。本工程设计437根桩，桩径900mm，桩长3.5m,振冲器功率75kw，设计要求消除液化提高承载力和均匀性，处理后复合地基承载力大于400kpa。

3.施工组织设计及工艺

3.1电源：施工用电为380V市网电，引至施工现场。水源：城市管网自来水，水量及水压满足施工需求。石料：级配满足要求，强度标准化，抗腐蚀，水稳定性应满足要求，含泥量不得大于5%。

3.2施工机具：A：设计要求用ZCQ-75振冲器2套。B：履带吊车1台。C：ZL-15装载机1台。D：高压泵2台。E：泥浆泵3台。F:清水箱1个。

3.3保证质量的施工工艺：

A:开工前做好设备的保养、调试及试运转，备齐易损零配件，对施工人员进行安全技术交底，使施工人员熟悉工程的有关设计数据及施工参数和技术措施。

B：振冲施工中，留置时间一定要掌握好，以便扩大振冲器对桩间土的影响，使填料密实，提高复合地基的承载力。因此要求施工前指挥的吊车司机应密切配合，适当处理悬停时间。

C:施工时注意整体水压，成孔时用高水压以利于造孔。填料时，水压适当调低。成孔过程中应注意观察水压对进尺和扩孔的影响，以掌握最佳水压，水压调整应与水层变化相适应。

D：填料时应小水量补给，可边振边填，保证桩中心垂直。

E:施工中应控制密实电流、留振时间、水压、填料量等重要施工参数，并做好制桩记录和桩位图记录，完善相关的技术控制资料归档。

4.地基质量控制检测结果：

根据国家强制性标准及设计要求的参数，地基处理后应进行复合地基承载荷试验，根据设计要求，该地基承载力特征值Fak＞ 400kpa。本次进行单桩复核静载实验点三处，试验均在桩顶下500MM处进行。

静载试验用圆型钢性承压板，用堆载对承压板逐渐施加竖向荷载，根据荷载大小与沉降量的关系，分析确定复合地基土承载力特征值。

根据现场试验数据，经计算试验点P-S曲线为平缓曲线，未见明显比例界限，确定复核地基承载力特征值Fak＝430Kpa，符合施工设计要求。

5.结论

采用振动水冲碎石桩，经过研究计算和改进合理的施工工艺、设计参数、质量控制、施工技术指标控制等关键技术，在甘肃陇东地区地质状况下可以有效提高复合地基承载力、提高地基土的均匀性。