振冲碎石桩施工技术要求

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1、关州电站取水枢纽振冲碎石桩施工技术要求四川省水利水电勘测设计研究院2010.11.9振冲碎石桩施工技术要求审定：李自繁审查：叶逢春校核：陈传才编写：易延贵 四川省水利水电勘测设计研究院2010.11.9目录一、工程概况41 首部枢纽建筑物组成42 枢纽基础覆盖层组成43 振冲碎石桩布置及设计要求64 设计要求8二试制桩8三、施工准备9四、施工101 施工程序102 制桩顺序123 施工过程质量控制12五、质量检测与验收141 检测恢复期时间152 桩位检测与验收153 碎石桩体密实度检测154 桩间土处理后的效果检测155单桩承载力的确定方法15六、竣工验收资料16一、工程概况1 首部枢纽建筑

2、物组成首部枢纽由挡泄水建筑物和右岸取水建筑物组成。挡水建筑物沿坝轴线呈一 直线布置，闸（坝）顶高程2126.50m，坝轴线总长269.19m。从左至右布置有： 左岸混凝土心墙土石坝、5 孔泄洪闸、1 孔冲沙闸、储门槽坝段、右岸混凝土心 墙土石坝。右岸心墙土石坝的上游侧布置右岸取水建筑物，包括：拦污栅闸段、 前池渐变段，进水闸室段和暗渠段。首部枢纽布置于软基上，基础承载力低，设计要求对基础采用振冲碎石桩加 固。2枢纽基础覆盖层组成河床覆盖层为第四系全新统冲积堆积层、堰塞湖相堆积层和崩坡积堆积层， 主要分布于河床及漫滩。据钻孔揭示，具多层结构，纵向分布总体较稳定，横向 受河谷限制，靠两岸坡稍浅，总

3、厚70103.3m，从上至下依次为：（1）冲积堆积层（Q42al-）：为表层砂壤土层，厚02.6m，结构松散， 主要分布于右岸漫滩；（2）冲积堆积层（Q42al-）：漂（卵）砾石夹砂层，分布于河床及漫滩 上部。分布高程21052113m （埋深08.2m）。漫滩一般较河床稍厚，漫滩厚 2.77.4m，河床厚2.24.9m。该层在右岸漫滩以卵砾石夹砂为主，河床则含 较多的漂石。卵砾石成份以板岩、石英岩及变质砂岩为主，次为灰岩及少量岩浆 岩等。粒径28cm居多，少量1020cm，个别达30cm以上，漂（卵）砾石含 量约占 6070，磨园度中等，风化微弱，质地较坚硬，隙间充填中细砂，结 构大多松散稍

4、密，透水性较强；（3）堰塞湖相堆积层（Q4ys-）：灰灰黑色砂壤土层，位于河床及漫滩 中上部。分布高程20922110m （埋深2.221.4m），厚8.617.2m。在关下 ZK10孔（高程2098m）、关下ZK15孔（高程2103m）和关下ZK19孔（高程2104m） 局部夹轻壤土或中壤土透镜体，单层厚度04.4m,延伸长度50170m。该层中 含朽木块，结构松散，透水性中等。在关下ZK23孔（孔深710m）取土样经碳 -14 （14C）法测定其年龄值为6310120a，属第四纪全新统沉积；（4）堰塞湖相堆积层（Q4ys-）：灰黑色壤土层，埋藏于河床及漫滩中部。 分布高程20722095m

5、 （埋深15.142.5m），厚1335m。在关下ZK3孑L （高 程2092m）局部夹粉质粘土透镜体，单层厚度02.7m，延伸长度25m。壤土层 原状呈可塑状，脱水干裂，遇水崩解，手拍有水泄现象，钻探中常缩径，透水性 微弱。在关下ZK17孑L （孔深2426m）取土样经碳-14 （14C）法测定其年龄值 为643070a，属第四纪全新统沉积；（5）堰塞湖相堆积层（Q4ys-）：灰黑色粉质粘土层，埋藏于河床及漫滩 中部。分布高程20572083m （埋深29.558.6m），厚17.522m。在关下ZK2 孔（高程2074m）和关下ZK14孔（高程2065m）局部夹重粉质壤土或轻壤土透镜 体，

6、单层厚度03m，延伸长度50100m。粉质粘土层原状呈可塑状，脱水干裂， 遇水崩解，钻探中常缩径，透水性微弱；（6）堰塞湖相堆积层（Q4ys-）：灰灰黑色块卵石夹砂层，埋藏于河床 及漫滩中下部。分布高程20502059m （埋深53.464.4m），厚2.76m。向 上游逐渐变厚，块石约占 7580，卵石偶见，该层结构较密实，透水性较强；（7）堰塞湖相堆积层（Q4ys-）：灰黑色壤土层，埋藏于下坝址河床及漫 滩中下部。分布高程20432050m （埋深59.471.4m），厚5.89m。向上游 逐渐变薄，壤土层原状呈可塑状，透水性微弱；（8）冲积堆积层（Q4al-）：为漂卵砾石夹砂层，分布于河

7、床底部。呈梯 形状或三角形状，厚1721m。分布高程20252027m （埋深65.288.8m）；（9）冲积堆积层（Q4al-）：为砂层，分布河床底部，厚34.6m，分布 高程 2021 2025m （埋深 8693.5m）；（10）冲积堆积层（Q4al-）：为块卵砾石夹砂层，分布河床底部，厚3.5 5m。分布高程20172021m （埋深8997.1m）；（11）冲积堆积层（Q4al-）：为砂层，分布河床底部，呈梯形状或三角 形状，厚610m。分布高程20082017m （埋深95.6103.3m）；（12）崩积、坡积堆积层（Q4col+dl）:为早期河床岸坡崩塌堆积孤块碎石 土层，埋藏于

8、河床岸坡坡脚。左右岸均有分布，厚薄不一，左岸堆积较薄，厚0 8m,右岸堆积较厚，厚达2055m。该层孤块碎石块径0.13m不等，含量约占 7080，结构中密密实，含水丰富。3 振冲碎石桩布置及设计要求取水枢纽基础采用振冲碎石桩整体加固，其布置详见关电（施）7-2-2-8。1）左岸泄洪冲砂闸进口: 桩径0.8m，深入壤土层2091.00高程，沿岸坡环形布置，间距5度，排 距2m,共3X20排，计60孔。 桩径1m，深入壤土层2091.50高程，于环形桩的内侧布置，梅花形布置, 间排距2.5m，共5X3排，计15孔。2）左岸非溢流坝基础桩径1m，深入壤土层2091.50高程，梅花形布置，间排距2.

9、5m，共5 排, 计 39 孔。3）左岸下游 桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距1.8m，共10 排,计58孔，于导 墙上游端布置。 桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距2.5m，3排，计210孔，于右非溢 流坝下游平台布置。 桩径1m，深入壤土层2091.50高程，梅花形布置，间排距2.5m，6X3 排, 计18孔，于导墙下游端与岸坡之间布置。 桩径0.8m，深20m,正方形布置，间排距2m, 2X10排，计20孔，于下 游消力坎布置。4）泄洪冲闸桩径0.8m,深入壤土层2090.00高程，梅花形布置，间排距2.0m,计371 孔，于闸室基础布置。5）消力池桩径0.8m，深10m，梅花

10、形布置，间排距2.0m, 5X19排，计95孔，于消 力池基础布置。6）泄洪冲砂闸右边墙 桩径1m,深20m，梅花形布置，间排距1.8m, 7排，计48孔，于泄洪冲 砂闸上游边墙外侧布置。 桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距1.8m，10排，计58孔，于泄洪冲 砂闸下游导墙基础布置。7）右岸非溢流坝 桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距2.5m, 7排，计422孔，于右非溢 流坝基础布置。 桩径1m，深入壤土层2091.50高程，梅花形布置，间排距2.5m，共7排， 计 41 孔,于左非溢坝下游坡脚布置。8）进水闸 桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距2.5m，5X26排，计130孔，

11、于闸 室布置。 桩径lm，深10m，梅花形布置，间排距2.5m，计22孔，于上游铺盖布 置。9）暗渠 桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距2.5m，共8排，计77孔，于暗渠 进水室上游端置。 桩径1m，深10m，梅花形布置，间排距2.5m，共14排，计145孔，于暗 渠进水室上游端置。 桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距1.8m，共16排，计317孔，于暗 渠进水室下游端布置。 桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距2.5m，共3排，计92孔，于暗渠 左侧布置。 桩径1m，深10m，梅花形布置，间排距2.5m，共30排，计175孔，于暗 渠渠身布置。4设计要求 桩径0.8m,间排距2X2

12、m,最大深度20m,要求单桩竖向承载力大于500KN, 复合地基承载力大于0.35MP，振冲碎石桩的深度除满足图纸要求尺寸外，还必 须穿过砂壤土层 3m。 桩径0.8m,间排距2X2m,最大深度10m,要求单桩竖向承载力大于400KN, 复合地基承载力大于 0.32MP， 桩径lm,间排距1.8X1.8m，最大深度25m,要求单桩竖向承载力大于 700KN,复合地基承载力大于0.52MP,振冲碎石桩的深度除满足图纸要求尺寸外， 还必须穿过砂壤土层 3m。 桩径lm,间排距2.5X2.5m，最大深度10m,要求单桩竖向承载力大于 400KN,复合地基承载力大于0.32MP, 桩径lm,间排距2.

13、5X2.5m，最大深度20m,要求单桩竖向承载力大于 500KN,复合地基承载力大于0.32MP,振冲碎石桩的深度除满足图纸要求尺寸外， 还必须穿过砂壤土层 3m。二试制桩(1) 试制桩的目的 确定合理的振冲桩布桩间距、填料级配及数量等参数，以及振冲桩终孔条 件。 选定施工机械(主要是振冲器型号)、施工工艺，确定施工技术参数(每 m 进尺填量、加密电流、留振时间、造孔水压、加密水压、加密段长度等),为 大面积振冲施工优选合理的参数。 通过试验，为基础振冲加固施工确定现场质量检测的方法和参数。(2) 试制桩场地选择 试制桩场地选择在与设计振冲碎石桩地质条件类似的场地,经设计、监理、施工各方研究后

14、在现场共同选定。本要求仅给出试制桩位置的初选方案： 左岸下游桩径lm,深20m,梅花形布置，间排距1.8m，于导墙上游端布置。选择该位置作为试制桩的理由是，此处位于左岸坡脚附近，对岸坡坡脚的地质条件有一定代表性；设计要求地基承载力较高，单桩承载力要求大于700KN。 泄洪冲砂闸基础桩径0.8m，深入壤土层2090.00高程，梅花形布置，间排距2.0m。单桩承 载力要求大于500KN。选择该位置的理由是，此处为现代河床；泄洪冲砂闸对枢纽建筑而言是比较 重要的建筑物。 右岸非溢流坝基础桩径1m，深20m，梅花形布置，间排距2.5m，于右非溢流坝基础布置。单 桩承载力要求大于500KN。选择该位置的

15、理由是，此处对右岸河床而言有一定代表性；右岸非溢流坝对 枢纽建筑而言是比较重要的建筑物。 暗渠进口进水室桩径1m，深10m，梅花形布置，间排距2.5m，于暗渠进口进水室布置。单桩承载力要求大于400KN。(3) 试验要求单桩承载力：采用现场加载试验。要求提供荷载及桩体沉降曲线。单桩地基变形模量：采用现场加载试验。桩体密实度：采用重型动力触探试验。桩间土承载力：在处理深度内采用标准贯入试验或静力触探试验。纯砂层承载力：在处理深度内采用标准贯入试验或静力触探试验。(4) 提交成果提交试制桩的试验报造三、施工准备(1)主要施工设备根据本工程地质条件，选择振冲器类型应根据地基处理设计要求及土的性 质，

16、通过现场试验确定，宜选择不小于125KW的振冲器。(2) 辅助设备a起吊设备宜选择32t汽车吊、履带式起重机作为起吊设备b填料设备本工程振冲碎石桩施工的填料采用连续填料,因此填筑强度大,填筑设备采 用2m3装载机，并辅以人工手推车加料.c电气控制设备电气控制设备有手动式和自动控制式，本工程宜采用自动控制式，自动控制 式可以人工设定加密电流值和留振时间，施工中当电流和留振时间达到设定值 时，会自动发出信号。d供水设备 供水设备为振冲施工提供压力水，由储水设备、水泵、分水盘、压力表等组 成。本工程施工要求要现场设定储水箱，每桩施工储水箱不小于4m3,水压为0.3 1.2Mpa，供水量不小于1530

17、m3/h。e排泥设备排泥设备用于排放施工中的泥浆水，由泥浆泵和泥浆储存池组成，本工程泥 浆泵数量选择应满足排浆距离和排浆量要求。不得将泥浆直接排入河中，储浆池 的泥浆要求用自卸汽车运到渣场集中堆放，四、施工1施工程序振冲碎桩施工的基本程序为：加碎石垫层、造孔、清孔、填料、加密四个工 序。a碎石垫层 为使基底以下有效桩顶范围的桩体得到充分振密，达到桩体密实度要求，振冲施工时有效桩顶标高以上应留有一定厚度的土层，一般预留土层厚度为Im1.5m，振冲器功率小，预留土层厚度取小值，振冲器功率大，取大值。当在 效桩顶标高小于1m1.5m时，振冲施工后应对基底以上土层进行密实处理。 桩顶碎石垫层一方面是用

18、来调整桩和桩间土的应力和变形协调，发挥桩间 土的承载力；另一方面可与桩体构成桩间土的排水通道，加速桩土的固结，提高 桩间土的后期强度。当桩土强度低，桩土应力比大时，碎石垫层厚度取大值，桩 间土强度高，桩土应力比小时，碎石垫层厚度取小值。b 造孔 砂卵石层可采用冲击钻机导孔，砂壤土层严禁冲击钻机导孔，必须采用振冲 器振冲。 振冲器对准桩位，对准偏差应小于100mm。先开启压力水泵，振冲器末端 出水口喷水后，再启动振冲器。待振冲器运行正常，开始选孔。 造孔过程中，振冲器应处于悬垂状态。振冲器与导管之间有橡胶减震器连 接，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。 发现桩孔

19、偏斜应立即赳正。 造孔速度控制在 2m/min 以内。 松散粉细砂、粉土、淤泥土等易被压力水冲刷，造孔深度可小于设计深度 300mm 以上。待倒入填料后振冲器夹带石料再向下贯入至设计深度，减轻压力水 冲刷破坏设计孔深下的土层。 造孔水压大小取决振冲器贯入速度和土质条件。造孔速度慢或土质坚硬可 加大水压力，反之宜减小水压力。一般造孔水压可控制在0.51.2Mpa，对松散 的粉细砂、砂质粉土地基造孔水量宜少，防止随返水带出大量泥砂。 当造孔时振冲器出现上下颠动或电流大于电机额定电流，无法贯入，经反 复冲击不能达到设计深度时，应及时调整施工工艺、施工参数，并及时报告监理 工程师。c 清孔如造孔时返出

20、的泥浆较稠，孔中有狭窄或缩孔段应进行清孔。清孔可将振冲 器提出孔口或在需要扩孔段上下提拉振冲器，使孔口返出泥浆变稀，振冲孔顺真 通畅以利填料沉落。d 填料 采用强迫填料法、连续填料法填料（大功率振冲器宜采用强迫填料法，深孔 宜采用连续填料法）。填料强度视造孔速度而定。e 加密 加密是振冲碎石桩施工质量控制的关键环节，本工程加密采用加密电流、留 振时间、加密段长度综合指标进行控制。以上三项指标在试制桩施工时通过试验 确定。这里仅经给出经验值；加密电流：100160A；留振时间：大于 20s；加密段长度：500mm；水压：0.51.2Mpa；加密过程中，电流超过振冲器额定电流时，宜暂停或减缓振冲器

21、的贯入或填 料速度。2 制桩顺序本工程制桩顺序可优先选择排打法施工，针对不同部位也可研究采用围打法 或跳打法。3施工过程质量控制施工过程中质量控制主要是针对桩位偏差、成桩深度、填料质量和数量、施 工工艺参数进行控制，以及在施工过程中对桩体密实度和桩间土加密效果进行跟 踪抽检。a 桩位偏差孔位偏差不大于100mm ；为保证孔位偏差在正常范围内，施工时应注意： 当土质为不均质土时，可使振冲器向硬土一边开始造孔，偏移量多少在现 场施工中确定；也可在软的一侧倒入填料阻止桩位偏移。 施工过程中随时调整拉绳方向与松紧度，有利控制孔位偏差。 当导管弯曲或减振器变形导致振冲器与减振器、导管不在同一垂线上时，

22、要调直导管、修理或更换减振器。 当从一侧填料导致振冲器偏移时，要改变填料方向，保证四周均匀加入填 料。 当制桩结束，发现桩位偏移超过规范或设计要求时，应找位桩位重新造孔， 加密成桩。b桩长 在振冲器和导管安装完毕后，应用钢尺丈量并在振冲器和导管做出长度标 记，最好50cm 段进行标记，使操作人员据此控制振冲器入土深度。 了解地面咼程变化，依据地面咼程确定应造孔的深度。 施工中当出现下沉或淤积抬高时，振冲器入土深度也要做相应的调整，以 确保成桩长度。c填料（1）填料质量 填料质量应符合水利水电工程振冲法处理地基技术规范规定要求，即 桩体骨料宜含泥量小于 5%，有一定碎石、砾石或其它无腐蚀性、无环

23、境污染的 硬质材料。粒径要求：20150mm。填料质量每2000m35000 m3抽检一次。 加密施工时，在填料中含一定数量（小于20% ）的0.520mm细粒料，有 利于提高桩体的密实度。（2）填料数量 采用装载机填料时要注意每次铲斗装料多少及散落在孔外的数量。 手推车填料时每车装石料量应基本相同，并记录入孔数量。 填料数量受其它指标所约束，当填料数量比设计要求过多或过少时，应分 析原因，必要时通过设计变更，适当改变加密电流、留振时间、水压等，以保证 工程质量。 要核对进入施工现场的填料总量和填入孔内填料的总量，发现后者大于前 者时，应检查施工记录并报告监理工程师。d施工技术参数控制施工技术

24、参数控制主要针对加密电流、留振时间、加密长度、水压及填料数 量进行控制。 填料量关系到成桩直径与置换率大小，施工过程中是个变化量，应随时调 整，以保证工程质量。 为保证加密电流和留振时间准确性，施工中应采用电气自动控制装置，在 振冲施工过程中，设定的加密电流，留振时间可能发生变化，应及时核对和调整。 施工中应确保加密电流、留振时间和加密段长度都要达到试验值，否则不 能结束一个段长的加密。 为撑握振冲施工中加密电流、留振时间、水压、振冲器贯入地层深度等全 过程情况，要采用数字式自动记录仪，通过计算机可检测施工中任意时间的电流、 水压、深度等参数。 定期检查电气设备。e 跟踪检测 检查桩体密实度：

25、采用重型动力触探，以每次贯入10CM深度的锤击数确 定，锤击数通过现场原位试验确定。 桩间土加密效果检测：采用标贯试验、静力触探等检测。五、质量检测与验收本工程振冲碎石桩检测验收内容有： 碎石桩的桩数、桩位、桩径、桩体质量、桩间土加密效果、单桩竖向承载力、 变形模量等。质量标准与检测方法项目质量标准检测方法桩量符合设计桩数检查施工记录、开槽验桩桩径符合设计桩径按填料量计算，开槽实测桩径桩位偏差小于100mm开槽放出建筑物轴线测定桩位偏差桩体密实度符合设计桩径灌砂法或灌水法测定碎石桩重度重力型触探（击数通过试验确定）单桩承载力符合设计要求现场载荷试验单桩地基变形模量符合设计要求现场载荷试验桩间土

26、的 Y、e、c、E符合设计要求取原状土样做土工物理力学性试验桩间土承载力符合设计要求标准贯入试验、静力触探等纯砂层承载力试验标准贯入试验、静力触探等天然地基承载力现场载荷试验、静力触探、标准贯入试验1检测恢复期时间检测应在消除超孔隙水后进行，按规范规定，振冲法处理后恢复期为：砂土7d,粉土 15d，粘土 30d。2桩位检测与验收桩位检测前需挖除建基面以上预留的保护厚度，本工程保护厚度要求预留1.5m。开挖施工中，当距建基面仅0.5m时，要求采用人工开挖，人工清理桩头， 然后量测桩的直径和桩中心线位置。桩位允许偏差 d/4。3 碎石桩体密实度检测碎石桩体密实度检测数量要求为总桩数的13%。灌砂法

27、和灌水法检测桩体密实度时，可准确检测桩体的干容重，但只能检测 基础面附近的桩体，因此，要求建基面附近桩体密实度采用灌水法检测，桩体深 部密实度检测采用重型动力触探检测，碎石桩的重型动力触探锤击数通过现场试 验确定，一般在10击至30击范围。4桩间土处理后的效果检测桩间土处理后的效果采用表层原位取土做土的物理力学指标试验分析，测试 组数应符合 GBJ50287-1999水利水电工程地质勘察规范的规定。在处理深 度内采用标准贯入试验或静力触探试验。5单桩承载力的确定方法试验区域分为泄洪冲砂闸区，右岸非溢流坝区，进水闸区、暗涵区。每区试 验点数不少于3点。 压板采用园形，直径与设计桩的直径相同。 压

28、扳底高程应符合设计要求，压板嵌入试坑面100200mm，压板下碎石 桩碎石应桩应有2040mm厚的细砾或中粗砂找平。 试验设备的反力选择应大于设计要求值的 3 倍。 试验加荷等级以 812 级为宜，总加载量不得小于设计要求值的 2.53 倍。 每加一级荷载Q,在加荷前后应各读记压板沉降量S 一次，以后和0.5h 读记一次。当1h内沉降量小于0. 1mm时，即可加下一级荷载。 当出现下列情况之一时，可终止试验。a 累计的沉降量已大于压板宽度或直径的 6%。b 总加载量已为设计要求值的 2.53 倍以上。 卸载可分为三个等级等量进行，每卸一级，读取回弹量，直至1h内的变 化量小于0.1mm，可进行下一级卸载。六、竣工验收资料竣工验收时施工单位应提交下列文件和资料： 岩土工程勘察资料。 工程设计文件、变更资料。 施工记录、施工大事记。 材料试验、施工质量自检及评定记录。 施工质量缺陷记录、缺陷分析及处理结果。 竣工报告及竣工图纸。 工程监理报告。 工程质量检测报告。 其它有关资料。