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1、振冲碎石桩在北运河杨洼闸改建工程中的应用（黎国文）
摘要：XX北运河杨洼闸改建工程采用振冲碎石桩处理液化地基,工程实践表明应用碎石桩复合地基抗液化处理工期快、效果好、成本低,在以后同类工程中有广阔的应用前景。
关键词：振冲碎石桩抗液化地基处理
中图分类号TV223文献标识码B文章编号1673-4637(XX)03-0040-03
北运河存在着大量砂土粉土,砂土和粉质黏土地基振动液化的危害是工程界关注的焦点之一。多种液化地基处理加固方法中,振冲碎石桩法由于其技术适应性强,加固效果好,施工方便,工期短,成本低廉而为人们接
2、受。因此,在XX北运河各个闸的改建工程中越来越多地采用振冲碎石桩法进行地基处理,不仅提高了地基承载力,而且很好地消除了地基液化。
1振冲碎石桩作用机理
液化是指无黏性土、低塑性黏性土、粉煤灰、尾矿砂、砂砾石等土类由于孔隙压力增大和有效应力减小从固态变为液态的过程。振冲碎石桩是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动偏心块,使振冲器产生高频振动,同时开动水泵通过喷嘴喷射高压水流。在振动和高压水流的联合作用下,振冲器沉到土中的预定深度,然后经过清孔工序,用循环水带出孔中稠泥浆,此后就可从地面向孔中逐段添加填料(碎石或其他粗粒料),每
3、段填料均在振动作用下被振挤密实,达到所要求的密实度后提升振冲器。再于第二段重复上述操作,如此直至地面,从而在地基中形成一根大直径的密实桩体,与周围土共同工作,形成复合地基。
1.1加密作用
振冲碎石桩在成孔和挤密碎石中,桩周土在水平和垂直振动作用下产生径向和竖向移动,使桩周土体密实度增加;另外土体在反复振动作用下而产生振动液化,使土颗粒重新排列组合成更加密实的状态,从而提高了桩间土的抗剪强度和抗液化能力。
1.2排水减压作用
在地震或振动作用下碎石桩形成一个良好的排水通道,能加速孔隙水的消散,使孔隙压力的消散和增长同时发
4、生,降低了由于地震及动力机械振动产生的超孔隙水压力,提高了地基的抗液化能力。
1.3减震作用
由于碎石桩复合地基中桩体的刚度远大于桩间天然土体,地震荷载将因地基初始应力状态和刚度发生变化而产生应力重分布。当碎石桩和周围的土体一起变形时,地震减应力的分布应该是桩土各自刚度和面积的函数,在相对刚度较大的碎石桩上会产生地震减应力的集中,因此减小了作用在桩间土上的剪应力水平,起到了减振作用。
2工程概况及地质条件
北运河杨洼闸改建工程位于XX城东南部温榆河冲击平原,XX市通州区西集镇辛集村南,附近有觅西公路通往杨洼河闸。
河
5、道两岸地势较平坦,由西向东微倾。地面高程约11.75～16.72m,现状河道宽100m左右。水深约1.70~2.50m,河底高程为9.60m。区内地表全被第四系松散堆积物所覆盖,厚度大于50m,沉积物以颗粒为主,该区地层以各类砂土层和黏性土为主。
闸室段地基土各层岩性主要有①素黏土、②1低液限粉土、②低液限黏土、③1粉土质砂、③含细粒土砂、③2级配不良砂、④低液限黏土、⑤含细砂砾砂。闸室段地基土的物理力学性质指标见表1。
拟建厂区的地震基本裂度为8度,场区15m深度范围内,经地层剪切波测试和标贯实验判别闸基第③和第③1层
6、土饱和砂土层为易液化层,改建杨洼闸闸基地基土层的液化层下限分布高程为-0.40m,即设计建筑基面以下深度为8.50m左右。
3设计要求及施工工艺
3.1设计参数
振冲器功率55kW,平均桩径0.8m,桩距A区1.8m、距B区2.0m、距C区3.0m,梅花型布桩有效桩长7.4m。桩体填料采用碎(卵)粒料,粒径为30~150mm,含泥量≤5%。振冲加固后,消除地基液化,液化指数3.2桩体施工工艺
施工顺序采用排打法,填料方式为强迫填料方式。填料量为1m3/m。施工采用的机械为BJ-75KW型振冲器,制桩电压为380V,波动≯
7、+20V,造孔电流为100~150A,加密电流为80A,留振时间≮10s,造孔水压0.3~0.6MPa,制桩水压0.2~0.4MPa,成桩后桩位偏差≯50mm,造孔速度≯2.0m/min,振密段长度≯40cm。
4效果检验和评价
本工程共碎石桩2960根,在施工过程中,桩间土进行了标准贯入试验,桩体进行了圆锥动力触探试验、复合地基的静荷载试验。试验结果如表2。
4.1桩体重型动力触探试验
振冲碎石桩桩体的动力触探试验锤击数为11.0~43.0击,平均击数为27.5击,碎石桩体密实度为中密-密实。
4.2桩间土标准贯入试验
8、
振冲碎石桩桩间土的标准贯入试验锤击数15.0~40.0击,平均击数为27.5击。
4.3复合地基承载力计算
复合地基承载力计算公式如下:
fspk=mRa/AP+β(1-m)fsk
式中:fspk———复合地基的承载力特征值,kPa;
AP———桩
