粉煤灰地基振冲碎石桩施工技术
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【摘要】本文通过在粉煤灰地基上为管道基础施工振冲碎石桩的实际施工管理经验，总结出在类似地质情况下振冲碎石桩施工的方法、质量、进度控制技术。
【关键词】粉煤灰地基；振冲桩施工方法；质量；进度控制技术
振冲碎石桩复合地基广泛应用于建筑工程、交通土建以及机场港口、电力建设、边坡支护等地基处理工程中，主要施工场地均为软土土质的地基处理，要在粉煤灰上施工振冲碎石桩，要从几个方面注意作好准备：
了解振冲碎石桩作用机理
液化是指无黏性土、低塑性黏性土、粉煤灰、尾矿砂、砂砾石等土类由于孔隙压力增大和有效应力减小从固态变为液态的过程。振冲碎石桩是以起重机吊起振冲器, 启动潜水电机带动偏心块, 使振冲器产生高频振动, 同时开动水泵通过喷嘴喷射高压水流。在振动和高压水流的联合作用下, 振冲器沉到加固土体中的预定深度, 然后经过清孔工序, 用循环水带出孔中稠泥浆, 此后就可从地面向孔中逐段添加填料( 碎石或其他粗粒料) , 每段填料均在振动作用下被振挤密实, 达到所要求的密实度后提升振冲器。再于第二段重复上述操作, 如此直至地面, 从而在地基中形成一根大直径的密实桩体, 与周围同工作, 形成复合地基。
（1）加密作用
振冲碎石桩在成孔和挤密碎石中, 桩周土在水平和垂直振动作用下产生径向和竖向移动, 使桩周土体密实度增加; 另外土体在反复振动作用下而产生振动液化, 使土颗粒重新排列组合成更加密实的状态, 从而提高了桩间土的抗剪强度和抗液化能力。
（2）排水减压作用
在地震或振动作用下碎石桩形成一个良好的排水通道, 能加速孔隙水的消散, 使孔隙压力的消散和增长同时发生, 降低了由于地震及动力机械振动产生的超孔隙水压力, 提高了地基的抗液化能力。
（3）减震作用
由于碎石桩复合地基中桩体的刚度远大于桩间天然土体, 地震荷载将因地基初始应力状态和刚度发生变化而产生应力重分布。当碎石桩和周围的土体一起变形时, 地震减应力的分布应该是桩土各自刚度和面积的函数, 在相对刚度较大的碎石桩上会产生地震减应力的集中, 因此减小了作用在桩间土上的剪应力水平, 起到了减振作用。
工程案例：
1 工程概况
元宝山发电有限责任公司位于赤峰市元宝山区，现总装机2100MW，其中600MW机组3台，300MW机组1台。电厂现有除灰方式采用水力除灰、灰渣混除，年排灰渣总量约320×104t。灰渣经现有的5条Φ426除灰管路排至贮灰场。
元宝山发电有限责任公司贮灰场位于电厂东北方向约7.0km处，为平原贮灰场。该灰场经三期工程的建设，分三个区域贮灰。分别为一二期贮灰场（占地面积134hm2）、一二期扩建贮灰场（分二格贮灰，占地面积40hm2）、三期工程贮灰场（分九格贮灰，占地面积242.8hm2）。三期工程灰堤均采用灰场内粉土填筑。
一二期贮灰场内的排水由灰场南侧排至老哈河。三期工程贮灰场的排水分二个方向排出灰场：灰池Ⅰ～Ⅵ通过排水管线排至灰场西侧，经灰水回收泵房送回电厂重复使用，部分排入英金河。灰池Ⅶ～Ⅸ通过排水管线与一二期扩建贮灰场的排水系统连接，将水排入老哈河。
根据地质勘查资料，排水钢管在一二期贮灰场内地段，基础下灰渣由粉煤灰细砂①2组成，颗粒均匀，稍湿，稍密，冲填时间较长，固结较好，为不液化土，强度和变形指标较好，经处理后可做天然地基持力层。排水钢管在三期工程贮灰场内地段，基础下灰渣由粉煤灰粉土②1组成，颗粒均匀，稍湿，松散，冲填时间较短，固结较差，为严重液化土，强度和变形指标较差，不可做天然地基持力层，应采取全部消除液化沉陷及抗液化措施。
由于排水钢管是在沉积灰渣滩面上修建，为了增加软土地基的承载力、减少灰渣沉降量及不均匀沉降，并防止灰渣在地震时产生液化，必须对其基础进行处理。根据《元宝山发电有限责任公司三期灰场扩容初步设计审查会议纪要》的要求，排水钢管下地基处理采用振冲桩进行地基处理。
2 场地准备：
此部份工作主要由业主或业主确定的施工队伍完成，为便于施工，要求进行工作面开挖时，根据设计要求做好放坡并留足预留宽度，一般施工开挖放坡由开挖深度确定，以1：1为宜，底宽超出桩外边线0.5m以上，挖出的粉煤灰若要再利用，可就近堆放，但需做好防尘、防雨措施，并堆于同一侧，离开沟边1m以上。若不作利用，需进行外运。
3 临时道路修筑
粉煤灰地基多为大型发电厂弃渣场，场地表面汽车无法开行，只有根据运输石料汽车型号选用合适的临时道路形式，一般可根据当地实际情况选用砂石土混合物修筑40cm厚道路（视粉煤灰沉积时间长短确定）则能满足施工需要。
4 振冲桩施工方法
4.1 工艺流程
施工准备----桩位放样----成孔----清孔----填料----成桩
4.2 施工方法及主要技术措施
振冲桩施工:
采用振冲器先在灰面上形成振冲孔，然后向孔内连续填充骨料，桩孔填料可用碎石、砾石、卵石，粒径在20～150mm（具体由设计确定），在振冲器的水平振动下将填充骨料挤入孔壁周围灰渣内，通过不停的上下振动，使孔内形成由碎石（或砾石、卵石）的桩体，使灰渣振挤加密。
4.2.1 桩定位
在土方开始至设计标高并平整施工场地，然后根据控制桩进行桩位放样。精确测设桩位中心点，会同监理验收桩位，利用附近桩位采用量距方式对桩位进行控制。
4.2.2 成孔、清孔
启动水泵和振冲器，水压可用200-400Kpa，使振冲器徐徐沉入土中，直至达到设计处理深度，成孔所产生的泥浆沿桩位外0.5m处挖设的排水沟汇入泥浆池进行沉淀处理，泥浆池根据现场产生泥浆量大小进行挖设。如土层中夹有硬层时，应适当进行扩孔，即在硬层将振冲器多次往返上下几次，使孔径扩大，以便于填料，成孔后应清孔1-2min，直到加固深度。下沉速率控制在1-2m/min。
4.2.3 填料和振料
成孔后将振冲器提起少许，用挖机将石料从孔口往下填料，填料从孔壁间隙下落，边填边振，直至该段振实，然后将振冲器提升，再从孔口往下填料，逐段施工。直至桩顶。方可进行下一步施工。
4.2.4 移机：转动起重机至另一孔位，重复以上作业。
4.2.5 废水废浆：
大面积施工前，选取方便位置进行工艺性试成桩，以确定适合施工现场地质条件的施工工艺参数。主要确定施工工艺过程和终孔电流、密实电流、振拔速度、留振时间、加密水压等工艺参数，作为指导大面积施工的依据。
振冲桩施工总体施工安排自距离最近施工道路点开始施工，最后施工最远区域，根据现场实践表明，成桩后桩区地基强度高，可作为材料临时入场通道和材料堆场，施工时吊机停放于施工线一侧原始地面上，并离开边坡顶3米以上进行起吊成孔，填料由工作面上的挖机进行，石料由汽车直接运至工作面，工作面与现有道路间修筑临时施工便道，临时便道修于原灰格坝处，产生的废水沿施工线南侧坡脚挖排水沟进行收集，尽可能重复利用沉淀后的水。
三排桩施工顺序为先施工两侧桩，后施工中间桩位。在施工完成灰格坝与坝间振冲桩后，立即组织后续工序施工，并做好保护工作。施工完成一定时间后，根据工程进展情况，及时与业主协调检验及验收工作，根据本工程实际情况，建议进行分段验收，分段交付的方式进行，有利于工程后续工序的开展和总建设工期的缩短，从而节约投资。
参考文献：
[1]DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》
[2]DL/T 5339-2006《火力发电厂水工设计规范》
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[5]DL/T5101-1999《火力发电厂振冲法地基处理技术规范》
[6]DL/T5024-2005《电力工程地基处理技术规程》
[7]JGJ79-2002《建筑地基处理技术规范》