劉堅(jiān)榮

【摘 要】早在上個(gè)世紀(jì)70年代，振動(dòng)水沖法就已經(jīng)在我國(guó)水利工程中得到應(yīng)用。振動(dòng)水沖法應(yīng)用的目的主要是為了增加地基的承載力，避免地基出現(xiàn)不均勻沉降，在水利工程中，這種方法具有施工方便、工程成本低、施工效果好等特點(diǎn)，是一種快速、經(jīng)濟(jì)、有效的加固方法。本文就振動(dòng)水沖法在粘土心墻砂殼壩加固工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供大家參考。

【關(guān)鍵詞】粘土心墻；砂殼壩；振動(dòng)水沖法；應(yīng)用

由于中國(guó)地震災(zāi)害相對(duì)比較頻繁，所以我們?cè)诮ㄔO(shè)土木工程的過(guò)程中必須要求工程具有較高的抗震能力，尤其是水利工程，如果施工人員沒有對(duì)水利工程設(shè)計(jì)抗震能力，那么當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，水利工程就會(huì)影響到大范圍，威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。然而在我國(guó)大多數(shù)水利工程中，很多都是粘土心墻砂殼壩。在對(duì)這種壩體結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，由于受到當(dāng)時(shí)條件的影響，導(dǎo)致工程的施工質(zhì)量不合格，抗震能力達(dá)不到要求，尤其是在上游的浸潤(rùn)線區(qū)域，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，壩基的水流就會(huì)瞬間提升，從而導(dǎo)致壩殼砂土無(wú)法穩(wěn)定，最終導(dǎo)致質(zhì)量問題以及安全事故的發(fā)生。據(jù)此，我們?cè)谶@種水利工程中應(yīng)用了振動(dòng)水沖法進(jìn)行加固，通過(guò)實(shí)踐證明，這一技術(shù)可以節(jié)省工程成本，縮短了工程的施工工期，保證了工程的使用質(zhì)量以及使用壽命。由此看來(lái)，在砂殼壩中采用振動(dòng)水沖法是當(dāng)前又一加固措施。

1.振沖加固機(jī)理

在砂殼壩中采用振動(dòng)水沖法，其工作原理是：首先采用振沖器對(duì)工程進(jìn)行振動(dòng)與射水，使壩基孔洞中的填料就會(huì)逐漸液化，這樣也就可以加快振沖器的下沉。另外，施工人員還需要將相應(yīng)的填料記入孔壁，并且通過(guò)相應(yīng)機(jī)械來(lái)對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)，這樣一方面可以擴(kuò)展填料的液化區(qū)域，另一方面還可以將填料均勻，然后重新排列，提高填料的密實(shí)度。在實(shí)際工作中，我們可以將加固過(guò)程分為三個(gè)階段：振擠、浮擠以及固結(jié)。在振沖過(guò)程中，振擠與浮擠都是在同一個(gè)環(huán)節(jié)完成，其中在對(duì)壩基造孔的過(guò)程我們稱之為振擠，而對(duì)孔洞進(jìn)行振動(dòng)過(guò)程也就是浮振與振擠的共同作用；當(dāng)完成振動(dòng)之后，我們需要使孔洞進(jìn)行固結(jié)。在整個(gè)工作中，砂殼壩的工作效果直接取決于振沖器的工作效果、填料的質(zhì)量、施工質(zhì)量等。

2.振沖區(qū)的確定及設(shè)計(jì)

在對(duì)砂殼壩上游進(jìn)行振沖加密的過(guò)程中，我們不需要考慮壩體的深度以及橫斷面，只需要在易于液化的部位進(jìn)行加密施工，這種施工同樣能夠設(shè)計(jì)工程的抗震能力，并且設(shè)計(jì)非常合理，達(dá)到了要求的穩(wěn)定性。當(dāng)施工單位制定好了所要加固的密實(shí)度之后，工程師需要采用有限元分析法來(lái)計(jì)算工程加固后的動(dòng)力，這一結(jié)果可以當(dāng)作最后的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。此外，工程師還可以采用圓弧滑動(dòng)法來(lái)測(cè)定砂殼壩的穩(wěn)定性。如果檢測(cè)結(jié)果沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，那么工程師必須要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整加固區(qū)域，直到壩體結(jié)構(gòu)符合要求為止。

在采用振動(dòng)水沖法之前，工程師必須要對(duì)振沖法進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程需要將振沖器、孔距、施工方法、施工工藝、填料的質(zhì)量等要素進(jìn)行綜合分析。

振沖設(shè)計(jì)主要包括：振沖機(jī)具的選擇、振沖孔距的確定、振沖施工方法確定、振沖施工工藝確定、振沖填料的要求、壩殼本身的地質(zhì)情況以及施工質(zhì)量的控制等。由于工程相對(duì)比較特殊，在設(shè)計(jì)孔距時(shí)不僅需要參考相關(guān)資料確定，更需要對(duì)工程進(jìn)行全面分析，在加固工程開始之前，工程師還應(yīng)該抽樣進(jìn)行試驗(yàn)，這樣才能夠保證實(shí)際工程達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，如果出現(xiàn)誤差，工程師必須要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足工程的使用質(zhì)量。

3.振動(dòng)水沖法施工

3.1施工設(shè)備

振動(dòng)水沖法施工的主要機(jī)械除振動(dòng)器外，還有吊車、高壓水泵及配電盤等配套設(shè)備。

3.2施工工序流程

測(cè)量定樁位一振沖器對(duì)位一鉆進(jìn)振沖到設(shè)計(jì)標(biāo)底一邊提升振動(dòng)器邊加料一樁體完成。

3.3施工質(zhì)量控制

a.振沖器定位時(shí)其偏差應(yīng)小于5cm，貫入時(shí)，導(dǎo)管傾斜度應(yīng)小于20，大于20時(shí)就要重新貫人造孔。

b.貫人造孔時(shí)下噴水口水壓應(yīng)控制在300～400kPa（視加同深度和地質(zhì)情況而定），如電機(jī)電流上升到接近額定電流以上時(shí)，應(yīng)立即停止貫人，并適當(dāng)加大下噴水口壓力，同時(shí)上下起落振沖器，待電流正常后，再繼續(xù)貫入。

c.振沖器貫人到距預(yù)定孔深0.3m左右時(shí)，應(yīng)減小下噴水口壓力，同時(shí)增大上補(bǔ)水1：1流量，保證孔內(nèi)有充足的水源，以便使砂土在振動(dòng)力作用下有充足的液化條件，以免影響加固效果。

d.進(jìn)行填料振密時(shí)，應(yīng)逐段提升、逐段振密，確保留振時(shí)間。

e.填料時(shí)應(yīng)在振沖孔四周均勻填料，使之塞滿振沖器四周，以免振沖器偏移?！晏盍纤玫牟牧虾嗔恳∮?%，其有效粒徑D10要不小于0.4mm，其中粒徑大于2mm的礫石含量不超過(guò)5%。

4.工程施工

4.1施工設(shè)備選擇

根據(jù)工程防滲段的地質(zhì)條件，決定采用多頭小直徑水泥土薄墻工藝。最終檢測(cè)采用探坑取樣室內(nèi)試驗(yàn)及大地雷達(dá)檢測(cè)方法或建設(shè)單位認(rèn)可的其他檢測(cè)方案。其設(shè)備選用sJ。_500Ⅱ型多頭小直徑深層攪拌截滲樁機(jī)。

4.2施工方法

a.制漿站（第一攪）按照設(shè)計(jì)水灰比0.9：1.1.3：1配制并攪拌成水泥漿，水泥漿應(yīng)隨配隨用。

b.用泵把配制好的水泥漿輸送到儲(chǔ)漿罐（第二攪），同時(shí)樁機(jī)就位調(diào)平。

c.從地面放線定位開挖的槽溝攪拌下沉，同時(shí)開啟輸漿泵，輸送漿液至設(shè)計(jì)樁底高程，定位攪噴3s，然后提升至設(shè)計(jì)樁頂高程即地面，此過(guò)程以地面微微泛漿為最好，否則就調(diào)配漿液水灰比或調(diào)整下沉和提升的速度。

d.關(guān)閉攪拌機(jī)械，完成一個(gè)單元墻體的施工。

e.向前水平移動(dòng)，移下底盤對(duì)樁位，使前一單元墻體和后一單元墻體的最后一個(gè)樁搭接100mm，調(diào)平重復(fù)上述護(hù)e步驟。

5.指標(biāo)控制

在施工中應(yīng)嚴(yán)格控制以下指標(biāo)：

a.混凝土固化劑。主劑一般采用325號(hào)、425號(hào)普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，水泥摻人量（占天然土重的百分比）一般為8%～15%。

b.混凝土水灰比?？筛鶕?jù)地質(zhì)報(bào)告反映的土層性質(zhì)、土的孔隙率、孔洞裂隙情況、土層含水量及室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)初步確定，然后再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況修正，一般來(lái)說(shuō)水灰比為0.5～2.0。

c.鉆頭直徑。根據(jù)樁深、墻厚及垂直度的要求，可選220。632mm。

d.搭接長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)要求的樁與樁之間搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于50mm，隨墻深增加應(yīng)增加搭接長(zhǎng)度。

e.垂直度。施工前應(yīng)使樁機(jī)水平，使鉆桿保持垂直，垂直度誤差不大于11300。

6.結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工作中，我們將這種方法運(yùn)用在多個(gè)水利工程中，通過(guò)長(zhǎng)期的觀察發(fā)現(xiàn)，這種方法的加固效果良好。近年來(lái)，由于振動(dòng)水沖法具有防滲效果好、成本低、適用范圍廣等特點(diǎn)，因此受到業(yè)界人士的廣泛關(guān)注與青睞。隨著社會(huì)的發(fā)展以及技術(shù)水平的不斷提高，相信這種方法還會(huì)根據(jù)工程的不同特點(diǎn)不斷改革與完善，實(shí)踐證明，這種方法的發(fā)展前景極為廣闊。

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