摘要：神华国华寿光发电厂一期工程项目雨水泵房区域为软土地基区域，整个区域土质以粉土为主，均匀性差，密实度不均，地基承载力不足，无法满足地基要求，故采用干振挤密碎石桩进行地基加固处理。本文详细阐述了干振挤密碎石桩施工工艺和方法，对类似工程有借鉴作用。
关键词：挤密碎石桩；地质；施工方法；主要控制点。
一、工程概况
神华国华寿光发电厂一期工程的建设规模为2×1000MW超超临界湿冷机组，规划容量为4×1000MW，并留有扩建余地。本期工程机组采用国产超临界锅炉及汽轮发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施。厂址位于山东省寿光市羊口镇东侧约3km、小清河南岸，地貌成因类型为海积平原，地貌类型为滨海低地。场地地势开阔，原始地形平坦，经人工整治后，厂址大部分为虾池，在厂址东侧、南侧分布为芦苇荡。雨水泵房位于1#圆形煤场西侧，由泵房区域和前池区域组成，采用干振挤密碎石桩进行地基加固。
工点范围内出露地层岩性分述如下：
1.1第四系人工填土（Q4 s）
①素填土（Q4s）：褐黄色，稍密，稍湿，成分以粉土为主，仅分布于虾池坝及防潮堤上，为筑堤坝形 成。
1.2第四系全新统海积层（Q4m）
②粉土（Q4m）：灰黄、灰褐色，稍密，湿～很湿，含贝壳碎片，局部夹薄层粉砂，场地内普遍分布。
②-1粉质粘土（Q4m）：灰～灰褐色，可塑～软塑状态，夹薄层粉土。呈透镜体状或层状分布于粉土中。
②-2贝壳富集层（Q4m）：黄白、灰白色，主要成分为贝壳，局部钙质胶结。
②-3粉砂（Q4m）：灰～灰褐色，稍密～中密，很湿，夹薄层粉质粘土。呈透镜体状分布于②粉土中。
③粉砂（Q4m）：褐黄～棕黄色，中密～密实，饱和，局部含贝壳碎片，场地内普遍分布。
③-1粉土（Q4m）：褐黄～棕黄色，中密～密实，很湿，含贝壳碎片，呈透镜体状分布于③粉砂中。
1.3第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）
④粉质粘土与粉土互层（Q4al+pl）
④-1粉质粘土：黄棕、棕红色，可塑状态为主，局部为硬塑状态，很湿，夹粉土团块、薄层粉土，场地内普遍分布。
④-2粉土：褐黄～灰黄色，中密～密实，很湿，夹薄层粉质粘土，场地内普遍分布。
⑤粉质粘土（Q4al+pl）：灰褐、灰黄色，可塑～硬塑状态，很湿，场地内普遍分布。
1.4第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）
⑥粉砂（Q3al+pl）：褐黄色、灰黄色，中密～密实，很湿，局部相变为粉土，场地内普遍分布。
⑥-1粘土（Q3al+pl）：黄棕色，可塑～硬塑状态，硬塑状态为主，湿，夹灰色条带。呈层状分布于⑥粉土中。
⑦粉质粘土（Q3al+pl）：灰褐色，可塑～硬塑状态，局部夹薄层粉土，场地内普遍分布。
⑧粉土（Q3al+pl）：褐黄色、灰黄色，中密～密实，很湿，夹薄层粉质粘土，局部相变为粉砂，场地内普遍分布。
⑨粉质粘土（Q3al+pl）：灰褐色，可塑～硬塑状态，很湿，局部夹薄层粉土，场地内普遍分布。
⑩粉砂（Q3al+pl）：灰黄、灰褐色，中密～密实，很湿，局部相变为粉土。该层未揭穿。
整个区域地层为第四系全新统新近沉积土，厚度大，承载力特征值较低，为100～160kpa，具有高压缩性，强度较低、变形较大，工程性质较差，且粉土、粉砂在地震烈度达7度时，存在发生轻微～中等地震液化，最大液化深度20mm，承载力不足采用干振挤密碎石桩加固地基处理。
二、设计要求
干振挤密碎石桩施工原则由外围向中心，先软土地段后硬土地段，先长边后短边进行施工。桩体填料选用粒径不大于50mm，含泥量不大于3%的人工碎石，每桩作业时间为20～30min，每桩实际投料量根据现场试验确定，充盈系数为1.2～1.3，每桩反插次数15～17次，密实电流为80～85A左右。桩体填料加密采用连续填料，强迫制桩工艺，制桩时连续施工，不得中途停止。成桩采用电动振动打桩机，振动沉管成桩法进行施工，桩尖采用尖锥型活瓣桩靴，桩尖采用平底型。管中填料的挤密压实深度控制：控制管中填料振实后的高度与松填高度的比值为0.5；密实电流控制：控制加压振密时的电流，达到比空载电流大15A～20A为止。
三、施工方法
本工点采用Φ500mm干振挤密碎石桩，桩长15米，为等边三角型布置，桩间距为1300mm，地面标高+3.4m，泵房区域虚孔5.9m，前池区域虚孔6.35m，采用60KW功率的ZD60打桩机及配套机具，并保证其性能良好。施工前应进行成桩工艺和成桩挤密试验，当成桩质量不能满足设计要求时，应调整施工参数后，重新进行试验。
1、干振挤密碎石桩施工流程如图1所示：
图1 干振挤密碎石桩工艺流程图
2、施工放样
测量人员根据设计图纸用GPS精确放出碎石桩处理的边线和线路中心线。桩位采用拉钢尺定位，并用白灰画圈做标记，并用竹筷进行定位。
3、桩机准备
3.1振动碎石桩
每台桩机施工前按照图纸要求的孔深用红漆标示桩机在明显位置，并在桩机架子上每1米用红漆标示。
上料装载机的斗容量由监理与施工方联合在现场进行容量的标定，以保证上料的准确性。
施工前应对场地进行平整，并配套相应的设备、机具、施工用电、障碍物排除等。打桩前应先定出每个桩的桩位，编制好打桩顺序，并对准备使用的碎石骨料进行抽样检验，做级配试验，碎石桩桩体材料采用碎石，粒径控制在10～50mm范围内，不得含有有机杂质，含泥量小于5%。本段碎石桩采用干振碎石法施工，施工前至少应做两根试桩用来确定施工参数。
⑴钻机就位前，对钻孔各项准备工作进行检查。钻机底座和顶端调整平稳，在钻进中不产生位移或沉陷。就位完毕，进行引孔。
⑵钻孔过程中观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况，发现沉降现象及时停机处理。
⑶引孔深度要达到现场经业主、设计代表、设计代表、监理联合确认的深度，随后进行移位，振动沉管桩机就位，进行成桩施工。
施工程序为：施工准备→试桩试验→标贯检测桩间土→确定工艺→场地平整→测量放线→桩套管就位调整→桩套管下沉至审计底高程→终孔投料→振密→桩套拔出。
3.2钻机就位
钻机就位后，将桩管徐徐下到桩管底活瓣离地面10cm左右为止，微调桩机桩尖（活瓣）对准桩位，并将桩管沉入土0.5～1.0m，再从桩的两个正交倾斜面校正桩身的垂直度。每根桩施工前由工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查，检查合格后方可开钻，记录好桩位偏差和垂直度。
施工时桩位的水平偏差不大于0.3倍套管外径，套管垂直度不大于1.0％。
4、振动沉管
桩套管就位后，开动振动器，利用振动器自重和激振力将套管沉入软土层中，直至设计标高。振动过程中记录全过程的电流值、速度、时间等，并要求随时校正桩锤与桩身的中心线重合，以防偏振。振桩过程中，如发现下沉速度突然减小，此时可能遇上硬土层，应停止下沉而将桩略提升0.6～1.0m，重新快速振动下沉，可较易打穿硬土层而顺利下沉。沉桩时如发现有中密以上的细砂、粉砂、重粘砂等硬夹层，其厚度在大于1m时，可能沉入时间过长或难以穿透，继续沉入将易损坏桩头和桩机，并影响施工质量。此时通知监理，设计代表、地质代表，业主到现场，根据现场情况，确定沉孔深度。
5、终孔投料
当桩管贯入量达到试桩高程时，停振终孔，沉管至设计标高后，采用人工配合小装载机将检验合格的碎石分批灌入套管中。并设专人负责碎石灌入量，以防超量或少灌。然后把桩管提升到一定高度，提升时桩尖自动打开，桩管内的碎石流入孔内。
6、振动拔管
碎石从桩管投入桩管内时边振动、边往上拔桩管（拔管时应留振15s后开始拔管），形成密实碎石桩，拔管速度控制在1.0～1.2m/min。当桩套管提升2m，将套管再次下沉（反插），反插深度1m。单桩灌入碎石量不小于设计值，充盈系数1.2～1.4。
7、桩套管拔出
重复工序，桩管上下运动，碎石不断补充，桩体不断增高，直至将桩套管拔出地面，碎石桩施工完成。
干振碎石桩施工结束后，应间隔不少于21d时间方可进行质量检验。施工质量的检验，对于桩体可采用重型动力触探试验；对于桩间土可采用标准贯入试验、静力触探、动力触探试验或其它原位测试等方法；对于消除液化的地基检验应采用标准贯入试验。检验数量不应少于桩孔总数的2%，且每个单体建筑不少于3点。干振碎石桩地基承载力检测应采用复合地基静载荷试验。复合地基承载能力指标：承载力特征值170kpa。复合地层压缩模量指标：②号粉土层为18.1MPa，②-1粉质粘土层为8.6MPa。
四、质量控制措施
1、检查挤密碎石桩施工各项施工记录，严格控制电流和振动打桩机在固定深度位置的留振时间。如有遗漏或不符合规定要求的桩或振冲点，应补做或采取有效的补救措施。
2、电压一般为380±20V，并保持稳定。电流一般为空载电流加10～15A，为加料振密过程中的密实电流，或为额定电流的90%。严禁在超过额定电流的情况下作业。振冲器在固定深度位置留振时间为10～20s。
3、填料原则上“少吃多餐”，勤加料。施工中，每段桩体均做到满足密实电流、填料量和留振时间三方面的规定。当达不到规定的密实电流时，向孔内继续加碎石并振密，直到电流值超过规定的电流值。避免出现断桩、缩径现象。
4、沉管前应按设计图定出成孔中心位置，编制孔号，施工时应经常复查孔位，编号和桩数，严禁漏振和断桩。
5、布设桩位及施工过程中桩位偏差不大于100mm，完成后的桩孔倾斜度不大于1.5%，套管贯入土中时保持垂直，其偏斜不大于桩长的1%。
6、碎石桩质量验收标准与检验方法
（1）复合地基承载力检验：静载荷压板试验是判定振冲碎石桩复合地基承载力的最主要、最直接和最真实的试验方法，试验的安全系数取1.5～2.0。
（2）碎石桩桩体密实度检验：抽样数量为总桩数的1%，检验方法采用重型动力触探测试，选取桩间土形心位置，取与贯入量10cm相应的击数平均确定复合地基承载力标准值。平均值取值范围为桩顶或桩间土自然地面以下淤泥层1cm至桩端之间。
（3）利用原始参数进行质量鉴定：振冲器配合碎石桩施工质量自动监控记录装置，进行连续的记录，监控碎石桩的整个造孔、制桩施工中的各种原始参数，以便检查每米桩终孔电流每段传密实电流及留振时间，作为质量鉴定的主要依据。
五、施工安全保证措施
1、进行安全法规和安全知识普法教育，施工时做好安全设施和安全操作检查，发现隐患要立即停工纠正，树立“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。
2、施工时现场设立一名安全员监督安全施工。施工前安全员对操作人员进行安全交底，双方在交底表上签字确认。
3、现场设立安全警示标牌及安全生产责任牌，进入施工现场必须戴好安全帽。3m以上高空作业必须系好安全带，扣好安全扣、穿防滑鞋。不准酒后作业，不准抛掷工具材料。
4、机械设备要有专人操作。操作工及电焊工等特种作业人员必须有操作证且持证上岗。
5、机械设备组装完毕必须先进行试车。待运转正常后方可进行开机生产（施工）。
6、电器设备必须接零、接地。专机专闸，配电箱必须安装有相应电流的漏电保护器、熔断丝，工场内严禁使用电炉。
7、施工时松木铺设平整，桩架底盘平稳。对于地块低洼的场地，及时做好排水工作。
8、作业人员上班时必须做好安全防护工作。
9、在施工时，有交叉路段时晚间应设红灯标示，白天设醒目标示。
六、结束语
通过以上措施，经第三方检测机构复合地基静载试验检测，地基承载力均满足设计要求，合格率达到百分之百，对以后类似工程施工有很好的借鉴作用。
论文作者:黄强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：碎石论文; 密实论文; 电流论文; 粘土论文; 套管论文; 薄层论文; 场地论文; 《基层建设》2019年第12期论文;