2018振冲置换地基处理技术在港口工程中的应用

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　　【摘要】结合具体工程，系统地论述振冲置换处理技术在港口工程中从设计到施工的全过程，以及振冲置换法在港口施工中常见的质量问题及处理措施。振冲置换地基处理技术是为了加固高层和重型等建筑物的地基以及构筑物的松软土地基等所采用的措施。本文以其在黄岛国家原油储备基地一期工程防浪护岸施工中的应用为例，对其设计计算等进行了探讨，以期为类似工程的地基处理提供一些参考建议。
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　　【关键词】地基处理振冲置换置港口工程设计 施工
　　【 Abstract 】 With an actual project, the system, discusses the vibration blunt replacement treatment technology in port engineering from design to construction of whole process, and vibration displacement method in port construction at the common quality problems and treatment measures. Vibration displacement foundation treatment technology is rushed to reinforce high-level and heavy and other buildings and structures of the foundation of the soft soil foundation and the measures. This paper focuses on the national petroleum reserve base raised in a phase of the project and the application of revetment waves construction as an example, the design calculation, etc are discussed, to the foundation treatment for similar project to provide some reference Suggestions.
　　【 Key words 】 foundation treatment, vibration blunt replacement, port engineering, design,construction
　　中图分类号：TU761 文献标识码：A文章编号：
　　前言
　　 振冲置换法属振冲法之一，适用于粘性土、粉土、填土等地基。该项技术自1979年引入成都后，经过专家科研论证和大量工程实践，证明主要适用于砂性土地基，其加固效果明显，可使地基强度提高l～2倍，已被推广应用，但对于软性土地基进行振冲加固研究甚少。进入20世纪90年代后期，随着房地产业迅速崛起，促进了振冲置换在粘性土地基中的加固应用。
　　1、建筑物地基问题
　　 建筑物的地基问题，概括地说，可包括以下几个方面内容：
　　 1.1强度及稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及外荷载时，地基就会产生局部或整体剪切破坏。
　　 1.2压缩及不均匀沉降问题。当地基在上部结构的自重及外荷载作用下产生过大变形时，会影响建筑物的正常使用，特别是超过规范所容许的不均匀沉降时，结构可能会开裂。
　　 1.3由于动荷载引起，例如地震波浪作用或爆破等动力引起地基土、特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。当建筑物的天然地基存在上述*类问题时，须采用地基处理措施以保证建筑物的安全和正常使用。地基问题处理的恰当与否，关系到整个工程质量，投资和进度。
　　2、工程实例分析
　　2.1工程简介
　　 黄岛国家原油储备基地一期工程防浪护岸工程是储备基地的地方配套项目，位于胶州湾西岸，洋河人海口附近。场地地层主要由近代海积物、陆相冲洪积物、风化基岩三部分组成。根据野外钻探揭露、原位测试和室内试验成果，地基评价如下：一层素填土，为原挡浪坝筑坝，已经初步压实，土质较均匀。四层淤泥质粉砂、四层粉细砂、六层淤泥质粉质粘土，松软，饱和，高灵敏度。高压缩性，承载力低。在该场地浅部无较好岩土层的情况下，可作为拟建防浪护岸工程的地基持力层。九层粉质粘土，十二层强风化粉砂质泥岩。总体分布较稳定，承载力较高，是较好的下卧层护岸采用抛石斜坡式结构，前沿设浆砌石挡墙。护岸堤心石为开山石碴，外坡护坡为干插条石，坡脚采用安放块石蹬脚棱体。
　　2.1施工过程中遇到的问题及原因分析
　　本工程开工后在抛填北侧护岸NO+000一NO+750段堤心时，出现了大量的滑动，堤心石同堤坝外侧的表层土一起向堤坝外侧滑动。经实地考察，滑动的原因分析如下：1)在NO+000～N0+750段堤坝的后方，因灌注桩工程施工，护壁所用大量泥浆排到堤坝的后方，泥浆中所含的大量水分向堤坝外侧渗流。2)本段堤坝外侧有一条河汉，随着工程后方陆域回填工程的实施，原有盐池中的水被挤出。上述两者共同作用造成堤坝土体中水分增多，地质力学指标随之下降，导致在施工过程中出现滑移。3解决方案选用造价相对较低，施工荷载相对较小的振冲置换法处理地基。
　　
　　
　　3、振冲置换法简介
　　 振冲置换法是利用一种能产生水平向振动的管状设备在高压水流下边振边冲，在软弱粘性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体，桩体和原来的粘性土构成所谓复合地基。碎石桩复合地基的主要用途是用来提高地基承载力，减少地基的沉降量和差异沉降量，碎石桩还可以用来提高土坡的稳定性或者提高土体的抗剪强度。复合土层的桩体在荷载作用下主要起应力集中的作用。由于桩体的压缩量比软弱土大，故而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐渐集中到桩上去，从而使软土负担的压力相应减少，结果与原地基相比，复合地基的承载力有所增高，压缩性有所减少。
　　4、振冲法的设计
　　 根据当地的具体情况,本设计采用正三角形布桩、桩体材料采用中粗砂，桩体直径为400mm，桩位呈等边三角形布置，桩距1.6m、排距1.2m，处理深度不小于5.0m、共布桩780根。桩体材料采用自然级配新鲜碎石，含泥量小于5%，桩径1m。
　　4.1设计依据。1、建筑基础平面图；2、基底设计标高；3、工程地质勘察报告；4.2复合地基设计要求。
　　复合地基承载力的验算。试桩后．做动力、静力触探测试，桩体的承载力正．F=390 kpa，桩间土的承载力正fp=180 kpa，复合地基的承载力Ft=mf+(1-m)fp=253．50 kpa>250 kpa。
　　4.3地基处理后的变形计算
　　地基处理后的变形计算应按照国标《建筑地基基础设计规范》（GBJ7―98）的有关规定，利用现有的基础CAD软件进行计算。其中，复合土层的压缩量可按下式计算：
　　Esp=[1+m（n-1）]Es
　　式中：
　　Esp―――复合土层的压缩模量；
　　Es―――桩间距的压缩模量（由载荷试验确定）；
　　N―――桩土应力比，n=3
　　5、振冲置换法的施工
　　5.1首先要实现三通，即“水通、电通、料通”，其次场地平整，要清理平整地表，如果地表强度很低，可铺适当厚度的垫层以利施工机械行走；另一方面要清除地下障碍。然后根据设计要求放好桩位，在桩位图上将桩位编号，以避免施工图错位和漏位。施工机具就位，使振冲器对准桩位。振冲成孔，将振冲器提出孔口，向桩孔填料高。将振冲器再放入孔内将石料压入桩底振实。连续不断地向孔内填料，达到密实电流后再向上提继续振冲，达到密实电流后再向上提，如此反复操作直至制桩完毕。使用这种施工工艺在桩孔底压入并捣实了回填石料，桩底端头密度和强度显著提高，改善了石料和地基土的受力性能，对于浅桩加固的地基尤为重要。振冲法施工结束后，在范围内地基土的土覆压力小，施工时桩体的密实程度很难达到要求，应用振动碾压实。经过表层处理的复合地基上要铺一层较厚的碎石面层，碎石层也要分层夯实、再在其上做独立基础。加大水压力和喷水流量，加大冲洗孔的时间或反复提降振冲器通孔，待扩大孔径后填料。成孔小的另一个原因是成孔时振冲器贯入速度太快，此时应慢速贯入。塌孔可采用粘性土泥浆护壁成孔，还可以在振冲器上设下套管，使石料经套管内灌入孔底。振冲法施工结束后，间隔一定时间进行检测；做单桩载荷试验，用圆形压板，其直径与桩的直径相等，按每排桩随机抽取30根进行检测，但总数不小于25根。
　　6、振冲置换法施工中应注意的几个问题
　　6.1填料串孔处理方法是继续大量向桩孔填石料成桩，然后酌情对邻近发生的塌陷串孔的桩孔挤入填料振冲致密。粘性土应以软塑、可塑为主．不排水抗剪强度>20kappa．土层承载力为130～150kappa。
　　6.2水压必须为400～600kappa，否则排浆不好将影响施工质量。视捧浆情况可适当增加冲洗桩孔次数。
　　6.3注重施工前的试桩。通过试桩．采用动力、静力触探或静载荷试验．测试桩体、桩间土承载力．以便调整设计．确保施工质量。
　　6.4挖桩穴的穴径取0．80～1．00m，以0．80m深为宜．目的为利于排浆。
　　6.5施工中应注意粘性土地基被水浸泡．要及时捧浆。
　　6.6粘性土地基振冲结束后，宜在3～4周收水后进行检测。缩颈处理方法是在粘性土层加长振冲扩孔时间，或加长制桩时间，将石料更多地挤入固围土内，加大桩径。
　　6.7由于振冲桩顶部近1m的桩体段密实性较弱，应采用14～20t的振动式压路机对桩顶及垫层碾压。
　　结束语
　　 为了检验加固效果，对桩间土采用标贯载荷试验进行检测，对桩进行载荷试验检测。结果表明，地基承载力满足设计要求。沉降观测表明，实测沉降很小，远远小于规范允许值。实践证明，该地基处理方法在工程中确实实用可行。目前在我国振冲置换地基处理技术还处在研究阶段，尤其在港口工程当中的应用还不是很多，文章中提到的黄岛国家原油储备基地一期工程防浪护岸工程是为数不多的在港口工程的地基处理中使用这种方法的工程，值得相关工程人员借鉴与参考。
　　参考文献
　　阎明礼等地基处理技术［A］北京：中国环境科学出版社，1996
　　【2】JGJ79―2002，建筑地基处理技术规范［j］
　　【3】曾国熙，卢肇钧等地基处理手册［A］北京：中国建筑工业出版社，1998
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。