【摘 要】本文通过分析振冲法在重庆开县水位调节坝二期土石坝的应用情况,取得适用于特殊砂卵石地基的施工工艺技术。这套振冲工艺技术具有特殊性和针对性,在全国属少见的特殊实例,该工艺在应用中具有很重要的实践价值和推广意义。
【关键词】砂卵石地基 振冲加密 液压振冲 设备参数
一、前言
在开县水位调节坝二期土石坝振冲施工实践中,为保证本工程土石坝高抛填坝体的密实度要求,设计采用振冲法对坝体进行加密处理,由于本工程土石坝坝体填筑材料及填筑工艺比较特殊,回填料据土工试验颗粒分析,含粒量大多60%至70%左右,含泥量在10%左右。根据所掌握的地勘资料,此条件下国内外均未见有类似工程实例。前期通过电动振冲器生产性实验确定,采用常规的振冲法无法满足设计要求。
二、方案的选择
根据振冲法加固地基机理,依据土工试验规程(SL237-1999)对土石坝填筑后的填料进行的检测结果和前期电动振冲器工艺试验的情况,在该种地层中采用国内某厂生产的电动130KW振冲器(最大振冲加密深度为3m),试验结果并未达到设计预期的目的。通过引进新型设备、改进技术、采用新工艺,选用液压振冲器挤密加固技术,实践证明这种振冲加密加固技术能满足设计要求。
三、振冲法需注意的问题
根据本工程的地层情况和设计要求,该工程振冲加密桩的桩长普遍比较长,大部分在20m以上,已经超出了现行规范的深度范围,施工难度比较大,属于深桩振冲施工。起吊高度大,起吊变量也大,必须采用大吨位吊车。深桩区随着导杆的长度增加,振冲器的吊起与放倒是操作的技术、安全重点。
四、主要施工方法
1.主要施工机械的选择
(1)振冲器
主要选取液压振冲器进行本工程的施工。根据本工程进度要求及试桩工效情况,拟投入1台套振冲机组。
振冲器设备参数如下:
表1 液压型振冲器技术参数
由于本工程振冲桩造孔深度大,且地质条件十分复杂,可能发生抱、卡导杆情况。因此起吊机械必须具有大起吊力和起吊高度,振冲起吊设备采用50吨履带吊车。
(3)填料机械
根据本工程施工要求,配置1台30铲车进行加密填料。
(4)参数控制装置
液压振冲设备中自带全部参数控制仪表,可在电子显示屏中直接观察。采用自动方式控制加密油压值和留振时间,施工中当油压和留振时间达到设定值时,会自动发出信号,指导施工,保证施工质量。
2.液压振冲加密施工方法
(1)振冲加密施工工艺流程
振冲加密施工工艺流程如图1所示:
(2)施工试制桩
由于施工场地地层条件的复杂性,在正式施工前都应进行试制桩试验,以调试施工机具,掌握施工工艺,并验证设计确定的施工工艺和加密技术参数,及设备的灌入能力是否适应该工程地质条件。
(3)振冲加密桩施工顺序
1)清理场地,接通电源。
2)导入整个施工场区的测量控制线,并按设计要求布置桩点。
3)施工机具就位,起吊振冲器对准桩位。
4)造孔。
①振冲器对准桩位,开启压力水泵,启动振冲器,待振冲器运行正常开始造孔,使振冲器徐徐贯入地层中,直至设计的桩底标高。
②造孔过程中振冲器应处于垂直状态。振冲器与导管之间有橡胶减震器联结,因此导管有稍微偏斜是允许的,但偏斜不能过大,防止振冲器偏离贯入方向。
5)加料方式与加密段长度。
振冲器造孔至设计深度时,向孔内添加填料送至孔底,并保证:a.填料不至导致孔堵塞;b.保证孔内输入料量可供加密。
对于振冲桩体的加密,为保证孔内有0.5m加密桩体的加料量,每次提升振冲器应在1.5～2.0m左右。
6)振冲加密:采用连续填料加密工艺。加密时应连续施工,加密从孔底开始,逐段向上,中间不得漏振。当达到规定的加密油压和留振时间后,将振冲器上提继续进行下一个段加密,每段加密长度应符合要求。
7)重复上一步骤工作,自下而上,直至加密到设计要求桩顶标高。
8)关闭振冲器、关水,制桩结束。
9)吊车移位进行下一根桩的施工。
3.振冲碎石桩施工参数
根据本工程试验施工取得参数,拟采用如下参数作为振冲加密桩施工的控制参数:
(1)造孔油压:16Mpa～28Mpa;(2)加密油压:22～26Mpa;(3)留振时间:8～15s;(4)加密段长度:30～50cm;(5)造孔水压:0.6Mpa～1.0Mpa;(6)加密水压:0.4Mpa～0.80Mpa。
五、总结及建议
1.在类似工程中,排除振冲器适用深度以外的情况,采用振冲法进行本坝体的加固处理在技术上是可行的。
2.当回填料本身的差异与高边坡回填施工方式而造成回填坝体在竖向与平面上均存在有较大的离散性时,一般振冲器受回填料影响将不能达到设计深度的情况,也存在振冲器无法挤密的情况。此时,通过本工程实践经验,无疑采用本文所述振冲加固处理方案及参数为现有可行方案中最为经济的实施方案。
3.考虑后期施工中前后制桩顺序的相互影响,应采用由内向外的施工顺序,以尽可能的减少后期施工对前期成桩的不利影响。
参考文献:
[1]张启岳.土石坝加固技术[M].北京:中国水利水电出版社,1996.
[2]夏仲平.水利水电施工手册.中国电力出版社,2002.
[3]陈再平.水利水电工程基础.中国水利水电出版社,2003.
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