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摘要：本文结合我公司大姚白鹤水库除险加固工程，介绍其下游坝基振冲碎石桩技术应用。
关键词：白鹤水库；除险加固工程；坝基；振冲碎石桩技术；试验
1 工程概况
白鹤水库位于楚雄州大姚县七街乡锁北村，距大姚县城26km。水库始建于1951年2月，1957年开始发挥效益，经1972—1976年多次续建、扩建后坝高25m，坝顶长295m，总库容1130万m3。水库从1957年建成以来，由于清基不彻底，坝基淤泥质粘土抗剪强度低，坝体稳定性差，大坝多次发生坝体滑坡，虽经几次培厚加固，仍未消除滑坡隐患。2002年白鹤水库被立为云南省重点病险水库除险加固项目之一，水库除险加固工程施工于2003年6月开始，2005年7月完工，2007年4月通过省级竣工验收。
2 工程地质条件和振冲碎石桩设计
2.1工程地质条件
设计振冲桩位于下游坝脚，布置在原坝体培厚体和新建坝体培厚体坝基上，分两个平台。原坝体培厚体平台与坝基高差<4m，该培厚体为强风化泥岩坝壳料，内含部分φ500～800mm的弱风化岩块；坝基为河床冲积层，厚度20～31m，上部淤泥质粘土呈软塑状态，少数为流塑状态；下部粘土砾石层，以粗粒和砾石为主，密实性极差。淤泥质粘土、粘土砾石层抗剪强度和承载力低，易产生不均匀沉陷，抗震性能差。
2.2振冲桩设计工程量
振冲桩设计加固面积130×30m2，等边三角形布孔，孔距2m，桩长12m，累计桩长16692m。
3 振冲桩试验
3.1振冲试验区布置和振冲试验施工参数
振冲试验分七個区，其中五个区孔距2m，其余两个区孔距分别为1.8m和1.5m。振冲试验施工参数见表1。
4.5施工方法
4.5.1造孔
a.起吊振冲器对桩位，对准误差≤5cm，振冲器垂直偏差≤1.5%。
b.启动水泵，振冲器出水后启动振冲器。
c.振冲器运转正常后，记录空载电流值，下放振冲器开孔，开孔贯入速度1m/min。开孔时若孔位偏移过大，立即停止振冲器，处理后从新开孔。振冲器全部贯入地下后按1～2m/min的速度造孔到设计孔深，造孔结束。
d.造孔时每贯入2m记录一次造孔电流、水压和时间。
e.造孔时保持振冲器处于悬垂状态，孔口有浆液流出，保持振冲器准确、快速、均匀的贯入地下。
f.若未到设计孔深而造孔电流超过设计造孔电流，则减慢造孔速度或上提振冲器，待电流下降后再继续造孔；若电流不降，则停止造孔，将振冲器提出孔口，与监理及设计人员共同确定施工方案。
g.若振冲器上下抖动或左右摆动，电流多次超过设计造孔电流，同时伴有剧烈的碰撞声，说明造孔碰到硬物（岩块）或已到坝基基岩，根据情况进行处理或终孔。
4.5.2清（洗）孔
a.造孔结束后，按3～4m/min的速度上提振冲器，从孔底向孔口清孔，待振冲器下端距孔口1～1.5m时再按5～6m/min的速度下降振冲器，从孔口向孔底清孔，振冲器到孔底后上提振冲器20～30cm，停顿2分钟，充分排出孔内浓浆，完成一次清孔循环。
b.每孔清孔2～3次，局部孔段增加次数。
4.5.3填料
a.挖掘机填碎石料。
b.填料方式和填料量：因孔壁较稳定，采用“间隔填料法”，按“少吃多餐”原则填料；每次填料量0.6～0.8m3，首次填料量取大值，每次下料量自然充填孔深必须<1m。
4.5.4振密成桩
a.振密：用振冲器将碎石和周围土体挤振密实，是制桩的关键工序。其控制标准是振密段长、振密电流和留振时间。
b. 振密电流和留振时间：采用电器自动装置控制。采用自升式达到振密电流的方式；留振时间15～25s。
c.从孔底开始逐段向上振密，不漏振。每振密1.5m记录一次填料量、水压、振密电流和留振时间。
d. 振密至孔口，关闭振冲器、水泵，回填处理孔口。
4.6质量控制
4.6.1主要控制环节
a.碎石料：选择级配良好的砂岩人工碎石料，粒径2～5cm为主，最大粒径8cm，碎石中粒径<5mm的石料含量小于总重的10%，不得含有泥块，所有石料必须抽检合格。
b.防止漏桩及复打措施：现场采用表格与图表同时记录，桩位上标明桩号，施工后立即统计整理。
c.桩位误差控制：用全站仪放桩位，换人复核。
d.造孔：对正孔位、开好孔，造孔速度1～2m/min，保持振冲器处于悬垂状态，使振冲器准确、快速、均匀的贯入地下，防止孔斜。
e. 清孔：每孔清孔2～3次，特殊孔段增加次数。扩大桩孔直径和稀释孔内浆液，为下料创造条件，减少桩孔夹、卡、埋振冲器事故。
f.填料量：遵循“少吃多餐”原则。
g.振密电流和留振时间要够。
h.现场记录做到及时、准确、完整，当天完成统计和整理。
4.7主要施工事故预防和处理
4.7.1主要施工事故预防和处理：
a. 造孔时碰到弱风化岩块：用挖掘机挖除后再造孔。
b.振冲器夹、卡、埋事故：增加易膨胀孔段的清孔次数，充分稀释孔内浆液。发现振冲器上行遇阻时，立即下行，然后上下活动通过阻力段；若无法通过时，用钢绳捆绑振冲器上部导管，用挖掘机配合活动、起拔振冲器。严禁单独使用汽车起重机强力起拔振冲器。
c.触电事故：电器控制设备必须由专业厂家设计制造；现场必须配备熟练的电器专业人员，其他人员严禁进行电器、电路的作业。所有施工人员必须配备绝缘防护装备。 d.机械和人员碰撞事故：现场作业设备多、场地潮湿、水管和电缆交错，极易造成机械和人员碰撞事故。施工前根据桩孔位置和施工顺序，先在图上拟定施工设备部署，制定安全生产计划；选择熟练的机械操作人员和技术工人；施工中每班有生产技术人员进行调整部署、指挥施工。
4.8施工完成工程量
振冲施工从2003年8月8日开始至2003年11月26日止，歷时110天，完成振冲桩1576棵，桩深5.1～19.2m，合计23547.80m，平均54.51m/台班；累计碎石耗量23665.54m3，单耗1.005m3/m。
5 施工质量检查及评述
5.1施工期工程质量检查：
a.各桩的施工情况、原始记录及时请监理检查、签证。
b.工序质量实行“三检制”。
5.2施工后工程质量检查及质量评述：
工程施工质量检查共完成20个桩体密实度检测桩、20个桩间土检测钻孔、5个桩体开挖检查。
a.桩间土和桩体密实度检测结果见表5。
b.开挖桩体检测：开挖桩体5棵，桩径为0.92～1.10m，平均直径1.008m。面积置换率m=d2/de2=23.04（%）
白鹤水库下游坝脚坝基振冲加固结果：
（1）桩体动探锤击数平均值14.88击>14.79击的试验值>9击的设计值，是设计值的1.65倍；
（2）桩间土振后标惯锤击数平均值9.62击>8.15的试验值>6击的设计值，是振前4.38击的2.20倍；
（3）面积置换率m=23.04%>14.51%的设计值。
以上质量检查数据证明，白鹤水库下游坝脚坝基振冲加固工程施工技术合理，施工过程技术参数控制严密，施工成果满足坝基除险加固设计目的。
该项工程的施工质量被评为优良工程。
6 结语
a.振冲碎石桩技术大量应用于加固砂性土地基及粘性土地基，特别是处理基础软弱造成的大坝病险是一种值得推广的加固方法。该法机具结构简单、工艺程序及操作方法简便、施工质量易于掌控；碎石料来源广、工程造价低；成桩速度快、工期短。不足之处是基础内含有较多的块石、孤石时，应慎重选择。
b.现场振冲试验是一项非常重要的工作，直接影响设计优化、施工可行性和工程造价。应加大技术力量投入，强化过程监控，确保试验资料的真实、可靠、完整。
c. 选择全液压汽车起重机时，首先应保证有足够的起重能力，同时应有全面的安全装置。该工程施工中，徐工QY25E起重机安全装置不足，操作不便，发生吊臂拉弯事故，既延误工期又造成经济损失。
d. 采用挖掘机投料。过去，我们采用轮式装载机配合人工投料。通过本工程实践发现，挖掘机投料方便，施工效率高。挖掘机对振冲施工现场适应性强，运行操控灵活；投料量容易控制，投料准确；能协助处理振冲施工事故和现场整理工作；不需要人工参与投料，避免人员碰伤和触电事故，有利于生产安全。
参考文献：
[1]中国有色金属工业总公司《岩土工程施工方法》编写组编著.岩土工程施工方法.辽宁科学技术出版社出版.1990年9月第一版。
[2]《基础工程施工手册》编写组编著. 基础工程施工手册.中国计划出版社出版.1996年8月第一版。
关键词：白鹤水库；除险加固工程；坝基；振冲碎石桩技术；试验
1 工程概况
白鹤水库位于楚雄州大姚县七街乡锁北村，距大姚县城26km。水库始建于1951年2月，1957年开始发挥效益，经1972—1976年多次续建、扩建后坝高25m，坝顶长295m，总库容1130万m3。水库从1957年建成以来，由于清基不彻底，坝基淤泥质粘土抗剪强度低，坝体稳定性差，大坝多次发生坝体滑坡，虽经几次培厚加固，仍未消除滑坡隐患。2002年白鹤水库被立为云南省重点病险水库除险加固项目之一，水库除险加固工程施工于2003年6月开始，2005年7月完工，2007年4月通过省级竣工验收。
2 工程地质条件和振冲碎石桩设计
2.1工程地质条件
设计振冲桩位于下游坝脚，布置在原坝体培厚体和新建坝体培厚体坝基上，分两个平台。原坝体培厚体平台与坝基高差<4m，该培厚体为强风化泥岩坝壳料，内含部分φ500～800mm的弱风化岩块；坝基为河床冲积层，厚度20～31m，上部淤泥质粘土呈软塑状态，少数为流塑状态；下部粘土砾石层，以粗粒和砾石为主，密实性极差。淤泥质粘土、粘土砾石层抗剪强度和承载力低，易产生不均匀沉陷，抗震性能差。
2.2振冲桩设计工程量
振冲桩设计加固面积130×30m2，等边三角形布孔，孔距2m，桩长12m，累计桩长16692m。
3 振冲桩试验
3.1振冲试验区布置和振冲试验施工参数
振冲试验分七個区，其中五个区孔距2m，其余两个区孔距分别为1.8m和1.5m。振冲试验施工参数见表1。
4.5施工方法
4.5.1造孔
a.起吊振冲器对桩位，对准误差≤5cm，振冲器垂直偏差≤1.5%。
b.启动水泵，振冲器出水后启动振冲器。
c.振冲器运转正常后，记录空载电流值，下放振冲器开孔，开孔贯入速度1m/min。开孔时若孔位偏移过大，立即停止振冲器，处理后从新开孔。振冲器全部贯入地下后按1～2m/min的速度造孔到设计孔深，造孔结束。
d.造孔时每贯入2m记录一次造孔电流、水压和时间。
e.造孔时保持振冲器处于悬垂状态，孔口有浆液流出，保持振冲器准确、快速、均匀的贯入地下。
f.若未到设计孔深而造孔电流超过设计造孔电流，则减慢造孔速度或上提振冲器，待电流下降后再继续造孔；若电流不降，则停止造孔，将振冲器提出孔口，与监理及设计人员共同确定施工方案。
g.若振冲器上下抖动或左右摆动，电流多次超过设计造孔电流，同时伴有剧烈的碰撞声，说明造孔碰到硬物（岩块）或已到坝基基岩，根据情况进行处理或终孔。
4.5.2清（洗）孔
a.造孔结束后，按3～4m/min的速度上提振冲器，从孔底向孔口清孔，待振冲器下端距孔口1～1.5m时再按5～6m/min的速度下降振冲器，从孔口向孔底清孔，振冲器到孔底后上提振冲器20～30cm，停顿2分钟，充分排出孔内浓浆，完成一次清孔循环。
b.每孔清孔2～3次，局部孔段增加次数。
4.5.3填料
a.挖掘机填碎石料。
b.填料方式和填料量：因孔壁较稳定，采用“间隔填料法”，按“少吃多餐”原则填料；每次填料量0.6～0.8m3，首次填料量取大值，每次下料量自然充填孔深必须<1m。
4.5.4振密成桩
a.振密：用振冲器将碎石和周围土体挤振密实，是制桩的关键工序。其控制标准是振密段长、振密电流和留振时间。
b. 振密电流和留振时间：采用电器自动装置控制。采用自升式达到振密电流的方式；留振时间15～25s。
c.从孔底开始逐段向上振密，不漏振。每振密1.5m记录一次填料量、水压、振密电流和留振时间。
d. 振密至孔口，关闭振冲器、水泵，回填处理孔口。
4.6质量控制
4.6.1主要控制环节
a.碎石料：选择级配良好的砂岩人工碎石料，粒径2～5cm为主，最大粒径8cm，碎石中粒径<5mm的石料含量小于总重的10%，不得含有泥块，所有石料必须抽检合格。
b.防止漏桩及复打措施：现场采用表格与图表同时记录，桩位上标明桩号，施工后立即统计整理。
c.桩位误差控制：用全站仪放桩位，换人复核。
d.造孔：对正孔位、开好孔，造孔速度1～2m/min，保持振冲器处于悬垂状态，使振冲器准确、快速、均匀的贯入地下，防止孔斜。
e. 清孔：每孔清孔2～3次，特殊孔段增加次数。扩大桩孔直径和稀释孔内浆液，为下料创造条件，减少桩孔夹、卡、埋振冲器事故。
f.填料量：遵循“少吃多餐”原则。
g.振密电流和留振时间要够。
h.现场记录做到及时、准确、完整，当天完成统计和整理。
4.7主要施工事故预防和处理
4.7.1主要施工事故预防和处理：
a. 造孔时碰到弱风化岩块：用挖掘机挖除后再造孔。
b.振冲器夹、卡、埋事故：增加易膨胀孔段的清孔次数，充分稀释孔内浆液。发现振冲器上行遇阻时，立即下行，然后上下活动通过阻力段；若无法通过时，用钢绳捆绑振冲器上部导管，用挖掘机配合活动、起拔振冲器。严禁单独使用汽车起重机强力起拔振冲器。
c.触电事故：电器控制设备必须由专业厂家设计制造；现场必须配备熟练的电器专业人员，其他人员严禁进行电器、电路的作业。所有施工人员必须配备绝缘防护装备。 d.机械和人员碰撞事故：现场作业设备多、场地潮湿、水管和电缆交错，极易造成机械和人员碰撞事故。施工前根据桩孔位置和施工顺序，先在图上拟定施工设备部署，制定安全生产计划；选择熟练的机械操作人员和技术工人；施工中每班有生产技术人员进行调整部署、指挥施工。
4.8施工完成工程量
振冲施工从2003年8月8日开始至2003年11月26日止，歷时110天，完成振冲桩1576棵，桩深5.1～19.2m，合计23547.80m，平均54.51m/台班；累计碎石耗量23665.54m3，单耗1.005m3/m。
5 施工质量检查及评述
5.1施工期工程质量检查：
a.各桩的施工情况、原始记录及时请监理检查、签证。
b.工序质量实行“三检制”。
5.2施工后工程质量检查及质量评述：
工程施工质量检查共完成20个桩体密实度检测桩、20个桩间土检测钻孔、5个桩体开挖检查。
a.桩间土和桩体密实度检测结果见表5。
b.开挖桩体检测：开挖桩体5棵，桩径为0.92～1.10m，平均直径1.008m。面积置换率m=d2/de2=23.04（%）
白鹤水库下游坝脚坝基振冲加固结果：
（1）桩体动探锤击数平均值14.88击>14.79击的试验值>9击的设计值，是设计值的1.65倍；
（2）桩间土振后标惯锤击数平均值9.62击>8.15的试验值>6击的设计值，是振前4.38击的2.20倍；
（3）面积置换率m=23.04%>14.51%的设计值。
以上质量检查数据证明，白鹤水库下游坝脚坝基振冲加固工程施工技术合理，施工过程技术参数控制严密，施工成果满足坝基除险加固设计目的。
该项工程的施工质量被评为优良工程。
6 结语
a.振冲碎石桩技术大量应用于加固砂性土地基及粘性土地基，特别是处理基础软弱造成的大坝病险是一种值得推广的加固方法。该法机具结构简单、工艺程序及操作方法简便、施工质量易于掌控；碎石料来源广、工程造价低；成桩速度快、工期短。不足之处是基础内含有较多的块石、孤石时，应慎重选择。
b.现场振冲试验是一项非常重要的工作，直接影响设计优化、施工可行性和工程造价。应加大技术力量投入，强化过程监控，确保试验资料的真实、可靠、完整。
c. 选择全液压汽车起重机时，首先应保证有足够的起重能力，同时应有全面的安全装置。该工程施工中，徐工QY25E起重机安全装置不足，操作不便，发生吊臂拉弯事故，既延误工期又造成经济损失。
d. 采用挖掘机投料。过去，我们采用轮式装载机配合人工投料。通过本工程实践发现，挖掘机投料方便，施工效率高。挖掘机对振冲施工现场适应性强，运行操控灵活；投料量容易控制，投料准确；能协助处理振冲施工事故和现场整理工作；不需要人工参与投料，避免人员碰伤和触电事故，有利于生产安全。
参考文献：
[1]中国有色金属工业总公司《岩土工程施工方法》编写组编著.岩土工程施工方法.辽宁科学技术出版社出版.1990年9月第一版。
[2]《基础工程施工手册》编写组编著. 基础工程施工手册.中国计划出版社出版.1996年8月第一版。