復(fù)雜地層中大功率振沖碎石樁技術(shù)經(jīng)濟(jì)探討范文

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摘要:從傳統(tǒng)振沖碎石樁與“氣協(xié)”振沖碎石樁兩方面，簡(jiǎn)略介紹了復(fù)雜地層中大功率振沖碎石樁的施工方法，并分析了各種施工方法的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)果表明:“氣協(xié)”振沖碎石樁施工法不僅能提高工程質(zhì)量，還能減少能源的消耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞:復(fù)雜地層；振沖碎石樁；氣協(xié)法；經(jīng)濟(jì)性

中緬油氣管道工程瑞麗分輸(泵)站場(chǎng)地地層條件復(fù)雜，自上而下分為①黏土層，土質(zhì)不均，夾粉砂，層厚0．50m～4．10m;②中粗砂層，松散，夾少量粉砂及礫砂，局部為黏土，層厚1．50m～8．70m;③圓礫，中密，夾大量卵石、碎石，局部為黏土，層厚為0．50m～4．30m;④中粗砂，中密，夾少量粉砂及礫砂，局部為黏土，層厚0．50m～9．50m;⑤中粗砂，密實(shí)，局部為卵石、礫砂、粉砂、黏土及少量粉質(zhì)黏土，層厚1．00m～35．10m;⑥黏土，堅(jiān)硬，夾礫砂、中粗砂、粉砂及少量粉質(zhì)黏土，層厚0．90m～10．60m;⑦中粗砂，密實(shí)，局部為黏土和粉質(zhì)黏土，層厚0．90m～7．40m。根據(jù)勘察報(bào)告可知，本工程場(chǎng)地地基土液化指數(shù)介于6．09～52．59之間，且僅有3孔的地基土液化指數(shù)小于18，按GB50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合當(dāng)?shù)匦拗?jīng)驗(yàn)，按最不利組合原則，判斷本分輸(泵)站地基土液化等級(jí)屬嚴(yán)重，采用振沖碎石樁處理地基土消除液化。在采用傳統(tǒng)振沖碎石樁施工方法(簡(jiǎn)稱“傳統(tǒng)振沖法”)對(duì)瑞麗站進(jìn)行施工發(fā)現(xiàn):由于地層的復(fù)雜多變，傳統(tǒng)振沖法存在很多缺點(diǎn)，如無法達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、樁體密實(shí)度不足等，因而需采用大功率振沖器，但大功率振沖器在超深粉細(xì)砂夾層的地層中施工容易出現(xiàn)“抱管”現(xiàn)象、施工進(jìn)度慢、設(shè)備損壞率高等，使得無法保質(zhì)保量的完成中緬油氣管道工程瑞麗站的施工，針對(duì)這個(gè)問題，我們提出了“氣協(xié)”振沖碎石樁(簡(jiǎn)稱“氣協(xié)法”)施工方法。采用“氣協(xié)法”施工，成孔質(zhì)量高，施工速度快，降低了施工成本，能夠解決在傳統(tǒng)振沖法施工時(shí)遇到的無法達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、樁體密實(shí)度不夠、在粉細(xì)砂夾層的地層中容易出現(xiàn)“抱管”現(xiàn)象以及施工進(jìn)度慢、設(shè)備損壞率高等問題。本文簡(jiǎn)略介紹了復(fù)雜地層中大功率振沖碎石樁的施工方法，包括傳統(tǒng)振沖法和“氣協(xié)法”，并對(duì)其進(jìn)行了施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

1復(fù)雜地層中大功率振沖碎石樁施工工藝

1．1傳統(tǒng)振沖碎石樁施工方法

傳統(tǒng)的振沖碎石樁，是用起重機(jī)吊起振沖器，在高壓水壓力和振動(dòng)器的強(qiáng)烈水平振動(dòng)下形成鉆孔，清理鉆孔后向孔中分層填入碎石，在振沖器的振動(dòng)作用下填料與原基地土形成復(fù)合地基，從而達(dá)到提高地基承載力，增加地基穩(wěn)定性等作用。地基處理的深度一般為12m以內(nèi)，振沖器功率一般為30kW～75kW。瑞麗分輸(泵)站場(chǎng)地地層中多圓礫層、密實(shí)中粗砂層以及粉砂夾層，宜采用高壓水沖的方法成孔。該方法的施工流程為:1)清理場(chǎng)地，測(cè)放樁位;2)施工機(jī)械到位，起吊振沖器使之與樁位線對(duì)準(zhǔn);3)振沖器造孔:啟動(dòng)高壓水泵，開啟動(dòng)力箱;待振沖器運(yùn)行正常以后，在高壓水壓力和振動(dòng)器的水平振動(dòng)下使振沖器達(dá)到預(yù)定深度;4)清孔;5)填料，并分段振密;6)成樁。在采用高壓水沖的“傳統(tǒng)振沖法”施工過程中發(fā)現(xiàn)，土層中的部分砂礫在高壓水的沖擊下不會(huì)隨泥漿排出，會(huì)懸浮在振沖器以上導(dǎo)桿的位置，并被振沖器重新振密固結(jié)，致使振沖器難以上升和下沉，卡在土層中，即俗稱的“抱管”現(xiàn)象出現(xiàn)。若強(qiáng)行拔出振沖器，會(huì)導(dǎo)致其電機(jī)電流驟然增大，超過額定電流，導(dǎo)致振沖器電機(jī)燒壞。并且強(qiáng)行增大吊車吊載能力，還可能出現(xiàn)吊車大臂折斷的危險(xiǎn)。可見，在復(fù)雜地層中采用傳統(tǒng)的水沖法施工，施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、投入成本高、施工工期長(zhǎng)、安全隱患大。

1．2“氣協(xié)法”施工方法通過對(duì)大量瑞麗泵站復(fù)雜地層中大功率振沖碎石樁施工技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究分析，得出解決及預(yù)防“抱孔”的施工方法———“氣協(xié)法”。該方法是將一根鍍鋅管上端焊在振沖器導(dǎo)管外壁頂部，下端焊在距減振器200mm左右，通過高壓膠管連接氣泵。振沖施工時(shí)開啟氣泵，并且不斷調(diào)整氣泵氣壓使其隨成樁深度的增加而增大，在振沖器下沉?xí)r連續(xù)高壓氣體從振沖器頂部噴出，使導(dǎo)管周圍的砂礫呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，不會(huì)被動(dòng)壓實(shí)固結(jié)，避免“抱管”的現(xiàn)象的出現(xiàn)。

“氣協(xié)法”現(xiàn)場(chǎng)施工的具體方式如下:

1)現(xiàn)場(chǎng)完成“三通一平”，準(zhǔn)備機(jī)具。將一根鍍鋅管上端焊在振沖器導(dǎo)管外壁頂部，下端焊在距減振器200mm左右，通過高壓膠管連接空壓機(jī)。

2)振沖器定位:使振沖器對(duì)準(zhǔn)孔位，利用下噴水束，校正振沖器位置，其偏差不大于5cm。

3)造孔:振沖器定位后，開啟清水泵和空壓機(jī)，待振沖器下端射水口出水的水壓、水量和噴氣孔口氣壓達(dá)到要求時(shí)，啟動(dòng)振沖器。待水流、水壓、電流、電壓、氣壓達(dá)到要求及振沖器運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，開始貫入造孔，控制貫入速度一般在0．5m/min～2m/min，造孔電流為110A～190A，造孔水壓為0．4MPa～0．8MPa，造孔氣壓0．4MPa～0．8MPa。

4)清孔:當(dāng)振沖器到達(dá)預(yù)定深度時(shí)，將振沖器提出，并再次貫入振沖器2次～3次，然后清除孔內(nèi)泥土，使填料通暢，減小樁體含泥量。此時(shí)清孔水壓為0．4MPa～0．8MPa、清孔氣壓為0．4MPa～0．8MPa。

5)填料:清理孔位后將空壓機(jī)關(guān)閉，將振沖器提至離孔底30cm～50cm的位置，用裝載機(jī)向孔內(nèi)投入級(jí)配碎石，級(jí)配碎石的粒徑為4cm～15cm，每次填料厚度為30cm～50cm，振沖器的水平振動(dòng)力將孔內(nèi)的石料逐漸振密，當(dāng)潛水電機(jī)的電流迅速增大，直至達(dá)到加密電流110A～180A，持續(xù)加密，達(dá)到留振時(shí)間為10s～15s，填料加密過程完成。此過程中加密水壓為0．2MPa～0．8MPa。一般情況下，為確保加密效果，有利于填料下沉和充分液化，下部留振時(shí)間比上部適當(dāng)長(zhǎng)些。

6)填料時(shí)，為避免振沖器偏移，應(yīng)在振沖器四周均勻填料。填料不能太快，否則會(huì)導(dǎo)致填料下沉困難，堵塞孔口，填料過少又會(huì)造成振沖器振待料。

7)重復(fù)上述的填料過程，直至填料加密至樁頂形成完整樁體。

與“傳統(tǒng)振沖法”相比，“氣協(xié)法”可以使樁孔上部的粗顆粒處于震動(dòng)狀態(tài)，使其孔隙增大，細(xì)顆粒可順利隨水氣流返到孔口，因而不會(huì)出現(xiàn)細(xì)顆粒堆積區(qū)，能避免細(xì)粒土在高壓水壓作用下固結(jié)密實(shí)而導(dǎo)致的“抱管”現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且“氣協(xié)法”所成的樁孔比較一致，使振沖器便于操作，容易下料，加快了施工速度。采用“氣協(xié)法”施工時(shí)，由于氣壓的存在，砂粒懸浮在樁孔內(nèi)，與碎石形成良好級(jí)配，所成振沖碎石樁的密實(shí)度高。“氣協(xié)法”用水量少，泥漿排放量低，泥漿收集、外運(yùn)的工作量減少，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境得以提高。

2復(fù)雜地層中大功率振沖碎石樁經(jīng)濟(jì)分析

采用了適宜的關(guān)鍵施工技術(shù)參數(shù)的“氣協(xié)法”施工節(jié)省了水、電、材料等資源的消耗，降低了機(jī)械使用費(fèi)，中緬油氣管道工程瑞麗分輸(泵)站項(xiàng)目原計(jì)劃工期為180d，采用氣協(xié)振沖法后，將工期提前了60d，只用120d就完成了項(xiàng)目。“氣協(xié)法”所需投入的吊車噸位較小，施工機(jī)械費(fèi)相對(duì)低;而且用水少、地層中被帶出的砂粒少，故水消耗、投入孔中的石料相對(duì)較少，直接材料費(fèi)相對(duì)較低。“氣協(xié)”振沖法較之傳統(tǒng)方法在單樁施工時(shí)刻節(jié)約施工時(shí)間30%～50%，僅振沖器(被埋)一項(xiàng)，就減少損失120萬元，另外節(jié)約振沖器及電機(jī)維修費(fèi)用近200萬元，提前工期而節(jié)約的人工費(fèi)與機(jī)械費(fèi)近400萬元，振沖碎石樁復(fù)合地基的施工工效提高20%～30%。總之，采用“氣協(xié)法”并且選擇適宜的關(guān)鍵施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行施工的經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3結(jié)語

對(duì)復(fù)雜地層中大功率振沖碎石樁的施工技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明:用“氣協(xié)”振沖法進(jìn)行施工，同時(shí)采用適宜的關(guān)鍵施工參數(shù)和質(zhì)量保證措施，則成孔質(zhì)量高，施工速度快，降低了施工成本。單樁施工時(shí)刻節(jié)約施工時(shí)間30%～50%，僅振沖器(被埋)一項(xiàng)，就減少損失120萬元，另外節(jié)約振沖器及電機(jī)維修費(fèi)用近200萬元，提前工期而節(jié)約的人工費(fèi)與機(jī)械費(fèi)近400萬元，振沖碎石樁的施工工效提高20%～30%。“氣協(xié)法”用水量少，泥漿排放量低，泥漿收集、外運(yùn)的工作量減少，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境得以提高。相比“傳統(tǒng)振沖法”“氣協(xié)法”減少了資源的消耗，節(jié)約了成本，提高了工程質(zhì)量，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):

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作者：孫永紅 單位：四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司