振冲法处理某闸基液化砂土工程应用效果分析
魏红，栾明龙，袁鸿
（北京市水利规划设计研究院，北京100048）
[摘要】扳冲法利用握冲器的强力振动和高压水冲加图土体，可以达到提高地基承载力、减小建筑物地基不均匀沉降、消除地基液化的目的.针对某用在利用振冲碎石法消除饱和砂土液化问题时失效，介绍了振冲法在工程中的出现的原因，并得出结论. 应用情况，从工程地质勘察、报冲处理设计、振冲施工3方面分析了振冲处理减化砂土效果，探讨了导致这种情况
[关键词]操动：饱和：液化：砂土：效果
[中图分类号】TU472.31 【文解标识码]A
[文章编号】1002-8498（2011)17-0088-03
FoundationwithVibroflotationMethod
Wei Hong Luan Minglong Yuan Honghu(Bejing Instinute of Water Bejing 100048 China)
Abstract; Vibroflotation method refers to the method that soil is strengthened by strong vibration ofvibroflotation device and high jetting thus foundation bearing capacity is improved uneven setlement fbuilding foundation value is decreased foundation liquefaction is eliminated. Aceording to the failureapplication of vibrofltation method the efect of treating liquefiable sandy by vibroflotation method is about some gate when vibroflotation method are adopted to eliminate saturated sand liquefaction theanalyzed with three aspects including engineering geological exploration and vibrofotation treatmentdesign as well as ibroflotation construetion the reason is studied so as to avoid similar events.
Key words:vibrations; saturation; liquefaction; sand; efects
基不均匀沉降、消除地基液化的目的.该法适用于土、填土等.由于大量工业与民用建筑和水利、交 处理砂土、粉土（特别是可液化的砂、粉土）、粉质黏通工程地基抗震加固的需要，振冲法得到迅速推广.水利水电系统是我国较早引进振冲法地基处理技术的行业之一，许多大、中、小型水电水利工程益.但是在工程实际应用中，由于从业人员对振冲 采用振冲法地基处理技术后，获得了很好的经济效法处理地基的理解、掌握程度不一致，以及受施工设备的性能等因素影响，常导致振冲处理效果不能满足设计要求.本文从振冲碎石法处理某闸基松散砂土未完全消除砂土液化问题这一案例出发，探 讨分析出现振冲失效的可能原因，以期为今后工作
振冲法利用振冲器的强力振动和高压水冲加提出警示，避免类似情况发生.
固土体，可以达到提高地基承载力、减小建筑物地1振冲法在工程中的应用情况
某平原区闸工程等级为Ⅱ等2级.采用闸桥合一布置，闸室共7孔，每孔净宽12m，总净宽为84m， 包括船闸、楼梯间共9孔.闸室采用钢筋混凝土山字形结构，设计闸基底板顶高程15.77m，设计最大基底压力为170kPa.主要建筑物地震设防烈度为I度.
闸址区主要为第四系冲洪积地层，河床表层普遍分布厚度0.5~1.5m的淤泥层；其下为液化砂 层，液化深度7~10m，局部为4m；下部为非液化砂层及粉质黏土层.基础处理方案为将河底淤混清除，换填砂砾料，达到压实标准后采用振冲碎石桩法与液化砂层一并进行消除液化和提高承载力的基础加固处理.振冲碎石桩设计在闸室段和两岸 边墙挡墙以及上下游铺盖，采用等边三角形布置，设计桩长10.5m.
振冲碎石施工采用功率为75kW振冲器，留振
时间10-15#.施工中局部地段振冲器贯人困难， 实际振冲有效桩长为3.0~12.5m，与设计处理深度相差较大.施工完毕后，对场区施工质量进行检测，结果为场地复合地基承载力特征值≥170kPa，满问题、局部地段碎石桩桩身不密实.考虑本工程的 足设计要求，但场区局部地段愧和砂层仍存在液化重要性，经专家讨论，对本工程地基处理采取了消除液化补救措施，即采用地下连续墙对饱和液化砂土进行围封，最终造成工期延误及经济损失.
镜体使场区液化底高程整体变化较大，4.6-10.7m 一侧存在厚度较大且呈密实状态的③，砾秒层，该透不等.虽动察报告中地质剖面图上标明了场区各部位液化底限，但未向设计方明确建议液化处理深度.造成设计人员在振冲碎石桩设计处理深度时，采取保 守设计，要求整个场地振冲碎石桩均进人最底液化砂土以下0.5m，即4m高程.这不仅会对工程造成很大的经济浪费，也将严重影响施工进度.
2）对可能引起振冲造孔困难的③，夹层未重点分析，没能引起设计及施工方的足够重视.
2振冲处理液化砂土效果分析
2.1工程地质勘察
工程地质勘察中，发现场区普遍存在厚度1~2m的③，中粗砂层，该层呈稍密~中密状态，根据《水利水电工程地质勤察规范》CB50287-1999判达16~17击，且局部含砾，相对密度也接近地震设 别，该层仍为液化可能发生层.但标准贯人击数已防烈度为度时液化临界相对密度0.75，容易引起振冲碎石桩造孔困难.但勘察报告只是对此砂层进行了简单的液化可能性判别，并未从土层的天然结构、颗粒组成和松密程度对振冲施工影响进行详 细的论述和分析，因面此层的存在对施工影响没能引起设计及施工方的是够重视.
工程共分可行性研究、初步设计及技术施工设计3阶段对闸址区进行了工程地质勤察，闸址区30m深度范围内典型地质剖面及地层描述如图1及 表1所示.工程地质报告主要结论：①③.③，砂层为液化可能发生层，液化底高程4.6~10.7m，建议进行消除液化处理：②闸基所处地基持力层为③粉细砂层，该层承载力偏低，建议进行地基处理，达到提高承载力的目的.
2.2振冲处理设计
到完全消除液化沉陷并提高地基承载力的目的. 设计选用碑石振冲挤密法处理松散砂基以达其处理深度为液化深度下限.地基加固处理范围为闸室段、上游铺盖段和下游消力池段及两岸翼墙，其处理边界线为建筑物边界外≥1/2基础底面施工常用设备，初步选用直径800mm振冲碎石械， 下处理深度，同时不少于基础宽度的1/5.据目前呈等边三角形布置，平面布置间距为2.0~2.5m，桩底设计深人非液化层以下坚硬土层0.5m，即高程4.0m，设计平均桩长10.5m.在碎石桩的顶部铺设 ≥30cm的碎石垫层.正式施工采用的施工参数，如造孔制桩时间、控制电流、填料等根据施工前现场试验最终确定.
Fig.1The geolgical setion in siting brake
图1网址区地质制面
分析本次振冲法处理效果，发现工程地质勘察报告作为指导设计和施工最基础的资料，未注重细质工作在该工程中存在的失误主要体现在以下两 节是造成设计保守、施工进度缓慢的基本原因.地方面.
1)勘察报告未向设计方明确建议液化处理深度，造成设计过于保守.
考虑振冲法处理设计目前还处在半理论半经验状态，一些计算方法还不够成熟，某些设计参数
在进行场区饱和砂土液化评价时，已发现在河岸
Table 1The stratumof siting brake 表1用址区地层条件
层号及名称 状态 层序/m 实际标贸 粘粒含量/不均匀系数承载力标准值 备注①素填土 松散-稍密 3-6 击数N/击 c. fa 位于两岸②粉质胎土 可期 2-3 位于两岸③中粗移 ③粉细砂 稍密-中密 松散-稍密 3.6~8.9 1.2 ~5 10 -21 5-13 <3 3.12 4.79 120 局都含，位于③层中部④粉质土 盗谢- 4.8-7 9-0 以透镜体形式位于③层下部 过了利用现场试验为施工组织和设计提供可靠依 据的机会.同时针对施工过程中遇到的造孔比较困难，但能够继续向下施工的地段，如果积极主动地采取相应的对策，与勘察设计部门加强沟通，可能就不会出现处理后场区饱和砂层局部仍存在液化的情况. 场区工程地质条件确定的振冲桩处理范围、桩位布 也只能凭工程经验选定，因此本次根据相关规范及置、桩径等振冲碎石处理设计参数均比较合理，唯一不足的是缺少了对工程地质勤察报告整体的把握和理解.如果设计人员在根据地质报告确定基础处理设计方案时，能仔细阅读报告中的图件 和文字，而不是单纯地参照结论性意见，则不会出现桩长设计采取“一刀切”方式，也不会忽略中密砂夹层对施工的影响. 3结语 本文分别从勘察、设计到施工3方面探讨了振冲法处理闸基砂层未达到设计目的的可能原因，主要结论如下. 2.3振冲施工 参数，了解处理效果、制桩的难易程度以及可能出 为了更好地确定振冲碎石桩施工工艺和技术现的问题，施工部门根据初步设计方案进行了现场试验，试验结果满足设计要求，选定施工工艺，其主150A；造孔水压0.60MPa；加密电流80~100A；加密 要参数为：振冲器为ZCQ75I型；造孔电流50-水压0.4MPa；留振时间10s；加密段长0.50m；每延米填料量1.1m². 计保守，增加工程投资. 1）工程地质勘察报告不注重细节，可能造成设 2）设计人员如果充分收集地质资料，增强对工程地质勘察报告整体的把握和理解，就可以优化设计，节约资金. 3）施工方在现场试验时选择有代表性场区，就能为施工组织和设计提供更加可靠的依据；在施工遇到困难时，如果积极主动地采取相应的对策，就能确保施工质量. 实际施工过程中，不同地段施工情况相差很大，主要出现了以下几种情况：①振冲处理顺利，很 快达到设计处理深度：②一定深度范围内造孔比较困难，但一旦突破则向下施工顺利；③-定深度上造孔极其困难，根本无法继续深人. 施工方在以后的工作中，始终以科学严谨的态度 从地质工作者角度出发，建议勤察设计方及加强对细节的重视、对全局的把握以及相互之间的沟通，并注重应用条件，这样便可以使工程进展更加顺利，并取得更好的处理效果和节约工程投资. 下规定：振冲碎石桩施工过程中，造孔深度已达到 由于工期紧，对施工出现的异常情况进行了以设计底高程时，电流有越来越小的趋势，此时继续向下造孔：振冲碎石桩施工过程中，发现造孔未达到设计底高程时，采取如下处理措施：造孔电流以加密电流的1.2倍即90A为准. 参考文献： [1]刘惠理，徐教在，地基基始工程283问[M].北京：中国计划[2]曹国用、地基处理于册[M].北京：中国建筑工业出版 出版社，2002.社 1988.[3]中国建筑科学研究院，JGJ79--2002建筑地基处理技术规范 [S].北京：中国建筑工业出版社 2002.[4]姚文湾，杨于荣，王文喜，辽宁石佛寺水库秒土减化处理试验[5]蒙国文，聚冲碎石桩在北运河杨洲改建工程中的应用[] [J].四川地质学报 2007 27（2）;123-125.北京水务，2007（3）：40-42.[6]段树强，李海癌，郭掌，握冲碑石桩在份间二坝西干节制用 地基处理中的施工工艺和质量检测[J].山西水利科技.2009 172(2) :12-14 [7]中国水利水电科学新究院，DL5073-2000水工建筑物抗藏 设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2000.[8]常士票，工程地质手册（3版）[M].北京：中国建筑工业出版[9]水利器潮南省水利水电勤测设计研究总院，SL55-2005中小 社，1990.型水利水电工程地质勘察规范[S].北京：中国水利水电出版[10]原电力工业部水电水利规班设计总院，水利部水利水电现划 社 2005.设计总院，G850287-99水利水电工程地质勘赛缓范[5].北京：中国计越出版社，1999. 根据上述规定，场区实际振冲有效桩长为3.0-12.5m.施工完毕后，对场区施工质量进行检测，结果为场地复合地基承载力满足设计要求，但场区局部地段饱和砂层仍存在液化问题、局部地段存在碎石桩桩身不密实状态.后结合防渗墙采取围封 法对场区砂层液化问题采取了补教措速. 分析振冲处理实际效果，发现施工中遇到的“一定深度范围内造孔比较困难，但一旦突破则向下施工顺利"情况出现在厚度为1-2m的呈稍密-中密状态的③，中粗砂夹层地段，但实际施工该段部分碎石 桩未达到设计深度，检测结果仍存在液化问题：施工中“一定深度上造孔极其困难，根本无法继续深人”的情况出现在③，砾砂透镜体地段，此段场地复合地基承载力满是设计要求，不存在液化问题. 探讨振冲法在本次液化砂层处理效果不足的原因，从施工方面看，振冲前的现场试验在选取场区时缺乏代表性，并未发现造孔困难这一现象，错
