水利工程中振冲碎石桩技术的运用

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1项目简介

梅子湖水库位于普洱市南屏镇高家寨后山的梅子河上，水库流域范围为东经100°58′58″～101°2′15″，北纬22°43′15″～c22°45′25″，梅子湖水库枢纽主要建筑物包括主坝、副坝、溢洪道和高、低两个涵洞。主坝为均质土坝，最大坝高25.1m，坝顶高程1341.9m，坝轴线长280m，坝顶宽4m。梅子湖水库1980年建成完工。水库灌溉面积一万七千亩，水库总库容为769万m3。2002年6月，经过祥细的钻孔勘察发现，主坝坝基岩透水率1.1Lu，为侏罗系沙岩夹泥岩层，大坝坝体与基岩之间夹有6m厚的河床冲积粉细砂层，渗透系数6.0×10-4～1.2×10-3cm/s，未进行防渗处理，形成坝基严重的渗漏；大坝地基的承载力不能满足要求。

2处理方案

本次除险加固工程的任务是保证现有规模不变的条件下，根据现行规范，针对水库病害情况，按土坝“上堵下排”的原则提出相应处理方案。（1）对主坝进行防渗处理，包括坝体、坝基作高压旋喷防渗处理，建立完整有效的防渗体系。（2）对主坝坝脚进行防滑抗震处理，加强排水，降低地下水位，防止坝基液化。

3振冲方案的选择

普洱市位于地震多发区，工程区地震动峰值加速度为喷射出高压水流，在边振边冲的共同作用下，使填充的碎石在振动作用下被挤压密实，达到要求的密实度后就提升振动器，如此反复直至地面，在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基，提高地基承载力，增大地基土的内摩擦角。具体的设计方案是：三角形布置碎石沉桩，桩径0.5m，桩间距1.2m。碎石桩透水，且承载力高，内摩擦角达35～38°。一般这种地基在处理前标准贯入锤击数3～5击，振冲方法处理后标准贯入锤击数可以达到12击以上，地基承载力得到显著的提高，在施工过程中一般使用吊重20t以上的吊车，75kW功率的振冲头施工，成井后碎石应当用挖掘铲斗不小于1m³的挖掘机向井内灌入石灰岩碎石，碎石直径一般在2～5cm。

4操作方法

（1）孔位布置：用全站仪确定振冲工程的施工区域和范围，并拉上小彩旗条围住，防止非工作人员进入危险的施工现场，按排距孔、距测定孔位，并用写有编号的木桩敲定。（2）调试设备：设备进场，调试起重机脚架至设备稳定、搅索机等设备至正常状态；调试振冲头振动、喷水情况至正常。（3）造孔：起重机吊起振冲头准确贯入桩位土层，下冲过程中要保持振冲头的吊索处于紧绷悬状态，使造0.20，地震动反应谱特征周期值为0.45，与基本烈度表相对照，工程区地震基本烈度为Ⅷ度。主坝地基存在粉细砂（厚6m），易发生地震液化。所以选用振动沉管碎石桩抗震防滑。原排水棱体已失效，结合振动沉管碎石桩施工，拆除原排水棱体，振动沉管碎石桩施工完毕，在其上新建反滤层及排水棱体。振冲法是用起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生高频振动，同时起动水泵，通过喷嘴孔铅直。（4）验孔：成空后要及时验收，确保成孔达到设计深度，孔径达到设计要求，孔内无阻塞物。（5）灌入碎石：振冲孔验收合格后，用挖掘机挖斗铲入碎石，振冲头从孔底0.5m处向上振动挤密，挖斗不间断灌入碎石，按4m一段挤密至地表成桩。（6）成桩验收：全部振冲孔完工后，15天后进行分部工程验收。采用标准贯入法，并对比施工前和施工后的锤击数，以评价工程效果。