徐翔 李清鵬

摘 要：振沖法也叫作振動(dòng)水沖法，這種方法的工作原理是利用振沖器產(chǎn)生的振動(dòng)作用和擠密效果，對(duì)松軟的砂土地基作用，使地基加密；或者在軟弱的地層里設(shè)置可以加固地基的碎石樁，與原來(lái)的地基形成新的復(fù)合地基的施工處理方式。目前該方法廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)港口的建設(shè)中，本文以福建平潭娘宮海域碼頭岸壁工程為具體案例，詳細(xì)闡述該方法在港口建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：振沖密實(shí)法 振沖成孔 港口工程

振沖法根據(jù)加固機(jī)理與加固效果的差異，可以分為振沖置換法和振沖密實(shí)法兩種方式。振沖置換法是利用振沖器在地基上打孔，然后進(jìn)行填料，形成由碎石和砂礫組成的樁體，這樣與原來(lái)的松軟地基形成復(fù)合地基，從而避免發(fā)生沉降的現(xiàn)象，提升地基的承載力；振沖密實(shí)法則是借助振沖器產(chǎn)生振動(dòng)作用以及壓力水的沖壓使砂層逐漸液化，促使砂粒間更加密實(shí)地排列，盡可能縮小砂粒間空隙，使砂層更加密實(shí)，具有更強(qiáng)的承載力。本文主要分析第二種方法的具體應(yīng)用。

1.工程概況

福建平潭娘宮海域碼頭岸壁工程采用連片式布置，總長(zhǎng)238.55m，碼頭前沿設(shè)計(jì)底高程-7.3m，碼頭面高程+10.0m。碼頭平臺(tái)基礎(chǔ)為10～100kg拋石基床和10～500kg拋填塊石，基礎(chǔ)持力層為粘土層、粉質(zhì)粘土層、殘積粘土層、含泥碎石、全風(fēng)化花崗巖層及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，拋石基床厚3.8～24.6m，基床頂高程為-7.3m。

2.地質(zhì)分析及工藝選擇

振沖密實(shí)技術(shù)是在地基中選取一個(gè)合適位置，通過(guò)深層振動(dòng)的方式對(duì)土壤進(jìn)行壓實(shí)。受到振動(dòng)的作用以及自身飽和度的影響，深層的砂粒將被重新排列并變得更加緊實(shí)，其側(cè)向壓力也得到了一定程度的提升。該技術(shù)在細(xì)微材料（粒徑63um）含量少于10%且粘土（粒徑小于20um）含量小于2%的中粗粒砂中的使用效果最為明顯。

通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面細(xì)致的勘測(cè)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的地基層主要是具有小于10%的細(xì)微材料以及少部分的淤泥。這種類(lèi)型的地質(zhì)進(jìn)行振動(dòng)密實(shí)后能夠產(chǎn)生良好的效果，滿(mǎn)足工程建設(shè)的需求，因此該區(qū)域的施工就采取振沖密實(shí)技術(shù)。

3.施工應(yīng)用實(shí)踐

3.1地基處理深度及施工平臺(tái)準(zhǔn)備

通過(guò)對(duì)所需回填料的實(shí)際厚度、海底的相關(guān)條件、地質(zhì)深度等因素進(jìn)行研究，最終確定采用該技術(shù)的平均深度在8m左右。按照工程的設(shè)計(jì)要求需要對(duì)地下+4m以下的砂層進(jìn)行回填土，然后采用振沖密實(shí)的技術(shù)進(jìn)行施工作業(yè)。結(jié)合理論與多年的工作經(jīng)驗(yàn)可知松散土質(zhì)在進(jìn)行振動(dòng)密實(shí)后，厚度通常會(huì)縮小5%——10%。使用設(shè)備及工藝技術(shù)參數(shù)如下：振沖設(shè)備采用50T履帶吊，振沖機(jī)械采用ZCQ-132B，功率為132KW，振點(diǎn)為雙振點(diǎn)，振點(diǎn)平面布置采用等邊三角形，間距為2.5m；造孔電流為50-60A，孔底留振時(shí)間為60s，振沖器上提0.5m，留振時(shí)間為15-20s。

3.2振沖施工方法選用

振沖成孔階段根據(jù)施工流程可以分為三種：排孔法、跳打法、圍幕法。

排孔法是從目標(biāo)地基的一端開(kāi)始，按照設(shè)置好的點(diǎn)位逐個(gè)打孔，這樣能夠確保每個(gè)孔位都進(jìn)行打孔操作，利于施工順利進(jìn)行；但是如果孔位過(guò)于密集時(shí)，后打的孔位就很難準(zhǔn)確控制，從而產(chǎn)生傾斜和位移。

跳打法就是在同一排打孔時(shí)應(yīng)每隔一孔再進(jìn)行一次打孔，這樣對(duì)孔的影響較小，確保良好的振沖效果；但是這個(gè)方式容易對(duì)某些孔位疏漏施工。

圍幕法就是打孔時(shí)先從外圍進(jìn)行，然后逐漸進(jìn)行至中心區(qū)域，并且打孔時(shí)也是隔圈進(jìn)行，這種方式能夠有效降低振沖能量擴(kuò)散對(duì)其他孔位的影響，具有良好的振沖效果，需要的孔數(shù)也能減少10%-15%，常用于大范圍的施工。需要注意的是，確保全部打孔以及打孔的精確。

考慮到本項(xiàng)目狹長(zhǎng)的作業(yè)面，所以確定選取排孔法進(jìn)行施工。

3.3振沖成孔

振沖成孔環(huán)節(jié)，應(yīng)確保振沖器垂直作業(yè)，避免發(fā)生偏差，操作過(guò)程中要及時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)備確保不發(fā)生傾斜。施工作業(yè)時(shí)，確保噴嘴一直有水流出，避免噴嘴被砂土堵塞。設(shè)備緩慢下沉直到設(shè)計(jì)的深度。然后振沖器要在這一深度持續(xù)振動(dòng)30-60s的時(shí)間，然后再均勻慢速的提升O.5m。

3.4振沖填料密實(shí)

振沖器提升一段距離后，從孔的周?chē)蛳绿盍?，在填料下落的同時(shí)設(shè)備繼續(xù)振動(dòng)，這樣邊填料邊振動(dòng)，直到下部地基緊實(shí)。然后再將設(shè)備提升0.5m，重復(fù)上一階段的作業(yè)，直到全部深度的地基被填實(shí)。該階段的填料應(yīng)當(dāng)不間斷的向孔內(nèi)供應(yīng)，直到施工要求的高度。圖1為施工作業(yè)圖。

由于受到振動(dòng)的作用，地面標(biāo)高肯定會(huì)出現(xiàn)一定程度的降低，導(dǎo)致地面的不平順，所以在振沖結(jié)束后還要利用鏟車(chē)處理地面，確保標(biāo)高一致。

3.5試驗(yàn)檢驗(yàn)

按照設(shè)計(jì)方案的要求，在施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)每2500m2的地基進(jìn)行相應(yīng)的承載能力測(cè)試。該測(cè)試需要在振沖作業(yè)結(jié)束7天后進(jìn)行，由專(zhuān)業(yè)人員指定試驗(yàn)位置。承載力試驗(yàn)應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：

（1）施加的最大負(fù)荷應(yīng)當(dāng)為設(shè)計(jì)壓力的2倍，每次增加荷載的數(shù)值要按照最大負(fù)荷的20%確定。其中設(shè)計(jì)承載壓力為300kn/m2。

（2）試驗(yàn)時(shí)要逐漸增加荷載，地基的沉降速率應(yīng)當(dāng)小于0.25mm/h。

（3）加載試驗(yàn)區(qū)域的最小橫向?qū)挾炔坏陀?.0m。

（4）通過(guò)驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)施加荷載是設(shè)計(jì)值的1.5倍時(shí)所發(fā)生的沉降不能超過(guò)25mm，或者路基產(chǎn)生的反力模量不低于20000kN/m3。

施工區(qū)域在采用了振沖密實(shí)技術(shù)進(jìn)行作業(yè)后，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)地基的承載能力以及回填土的密度都符合設(shè)計(jì)的數(shù)值，因此也順利通過(guò)了有關(guān)部門(mén)的驗(yàn)收。

采用該技術(shù)進(jìn)行施工的關(guān)鍵就是要合理控制水量以及振沖時(shí)間。合理的水量能夠確保地基中的砂土在振動(dòng)作用下有效液化；足夠的振沖時(shí)間是保證砂土完全液化后，一旦停止振沖就可以使砂粒重新排列，縮小砂粒間的空隙，從而增強(qiáng)了回填土的密實(shí)性。不過(guò)在面對(duì)不同的土質(zhì)情況時(shí)，施工方法也會(huì)有所差異。對(duì)于粉細(xì)砂，應(yīng)當(dāng)對(duì)振沖器提升后產(chǎn)生的孔洞進(jìn)行填料；另外，填料在孔內(nèi)作為一種傳力的介質(zhì)，當(dāng)振動(dòng)時(shí)能夠?qū)⑸皩佑行У臄D壓變得更加密實(shí)。對(duì)中粗砂，一旦振沖器提升后孔壁就很容易發(fā)生坍落并填充下部的孔洞，多以這種地質(zhì)不需要另外添加填料就能夠?qū)崿F(xiàn)地基的密實(shí)。如果地基具有較厚的干砂，而且水位較低，就應(yīng)當(dāng)對(duì)地基進(jìn)行大量的補(bǔ)水，促進(jìn)砂土形成飽和狀態(tài)，有利于施工的進(jìn)行。

振沖作業(yè)完成后，距地面1m的土質(zhì)往往覆壓力不能滿(mǎn)足施工要求，密度上也難達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，所以要對(duì)這部分土質(zhì)挖除，然后在采取特殊的措施進(jìn)行壓緊的處理。

本工程設(shè)計(jì)要求標(biāo)貫擊數(shù)應(yīng)大于15擊，通過(guò)對(duì)原位測(cè)試結(jié)果顯示，單孔擊數(shù)最小平均值大于15擊，符合設(shè)計(jì)要求。

4.結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合福建平潭娘宮海域碼頭岸壁工程的實(shí)際案例，分析了振沖法在港口工程中的應(yīng)用，該技術(shù)也為工程贏(yíng)得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)口碑，并在施工中進(jìn)一步完善了施工的工藝。由此可見(jiàn)振沖法不僅適用于港口工程，還能夠?yàn)槠渌鹿こ烫峁┛梢越梃b的經(jīng)驗(yàn)。

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