王海鹏
中交第三航务工程局有限公司宁波分公司 浙江宁波 315200
摘要：碎石桩打设的质量将影响后续围堤基础加载稳定所需时间乃至整个工期，这里主要论述对振冲法碎石打桩质量提升的探索，先确定影响成桩质量的主要因素然后制定相应措施，以此来实现碎石桩成桩合格率的提升。
关键字：振冲法，碎石桩，质量
前言：舟山南部某护岸工程，碎石桩段围堤长为290m。碎石桩打设采用了振冲法施工，碎石桩的桩径为1.1m，桩距1.77m，碎石桩打穿软土层进入下层硬土层0.5m。本工程共打设碎石桩4000根，需用碎石90840 m3，且该处地质条件很差，软土层较厚，难以承受大型施工机械，施工质量与安全隐患较多。因此需要对该工艺的使用进行创新升级，来提升该工艺沉桩的质量与效率，为以后类似工程施工提供参考。
1、工程概况
本护岸工程位于舟山南部，护岸总长2236.5m，护岸设计顶标高为7.0米（85国家高程，下同），防浪墙顶标高8.3m，根据护岸地质情况，护岸分为抛石斜坡段、灌砌块石挡土墙段、重力式沉箱段、高桩平台段和直接利用原岩体段。
碎石桩段围堤长290m。碎石桩打设采用振冲法施工，碎石桩桩径1.1m，桩距1.77m，碎石桩打穿软土层进入下层硬土层0.5m。本工程共打设碎石桩4000根，需用碎石90840m3。
2、发现问题及现状分析
2.1发现问题
(1)后期堆载预压间歇期至少需要4个月，碎石桩地基处理为工程的关键线路，影响着工期。
(2)该区域邻近中石化油管，局部区域淤泥层较厚，约25-28m。碎石桩施工时将对周围土体产生挤压扰动，从而使土体强度降低，影响现有边坡的的稳定状况。
(3) 由于该处地质条件很差，软土层较厚，承载力较差，不能承受大型施工机械，施工质量与安全隐患较多。
(4)由于软弱土质结构较为复杂，对振冲法这种新工艺操作性的不熟练和施工经验的欠缺，在施工过程中出现了串桩、孔口坍塌等质量问题、合格率较低仅为81%，同时对于质量的问题处理上增加了工程的投资，增大了工程的成本。
2.2现状分析
(1)在一些地方的22～25m处有坚硬的地层，密实度好，成孔较为困难，预计需2-3小时的时间才可穿过，过长时间的造孔，非常容易造成孔的坍塌、缩颈等情况；
(2)于靠海侧区域22～25m有一处较为软弱的地层，推进至该部位时非常容易出现填方量需求过大难以控制的情况，在桩径较大的情况下，使电流加密并无法达到理想中电流的参数；
(3)施工过程中容易造成串桩，往下沉桩时相邻近的桩互相串通,相邻桩的石料进入到施工桩的孔中,容易引发桩与桩之间的松散塌陷情况。
(4)由于地表土的松散度较高，或长时间的被冲刷着，施工过程中易出现桩孔口的坍塌。
3、确定主要原因
3.1末端因素论证表
为了找出问题的主要原因，我们制定了要因论证表。
验证一、对特殊地层的处理未采取专门措施。（结论：要因）
根据试桩确定了成桩电流、成孔水压，但试桩时确定的参数是一般良好地质条件，未考虑淤泥中夹杂粉质粘土层。成孔水压确定只考虑了淤泥和淤泥质粘土，而淤泥中夹杂了粉质粘土区域成孔困难，成桩质量不高并且困难。对待特殊地层的处理须特殊考虑，不能根据一般地质的参数去确定，故我们认为此项为要因。
验证二、成孔水压不够。（结论：要因）
该区域淤泥较厚，部分区域达-28m，淤泥较深导致钻孔-10m处就成速度变慢塌孔数目较多，而钻孔速度与成孔水压有关，故此项为要因。
验证三、地质条件复杂不均匀。（结论：要因）
在一些地方的22～25m处有坚硬的地层，密实度好，成孔较为困难，预计需2-3小时的时间才可穿过，过长时间的造孔，非常容易造成孔的坍塌缩颈。所以我们认为此项为要因。
验证四、对本工程的施工工法没有完全掌握。（结论：要因）
前期试桩数量不够，只有20根，抽样数量太少，不能很好地掌握本工程碎石桩施工的参数。故我们认为此项为要因。
验证五、现场施工人员水平参差不齐，造成质量的变化差异较大。（结论：非要因）
该施工队与我公司长期合作，且具有丰富的振冲碎石桩打设施工经验，工人们文化程度普遍较高。故我们认为此项为非要因。
验证六、土体受连续扰动导致土体变性，液化明显。（结论：要因）
碎石桩打设处原为滩涂，淤泥层较厚，土体软塑，力学性质较差。振冲法碎石桩在施工的时候，会对周围的土体产生挤压扰动。长时间连续碎石桩施工，导致土体受扰动变性，液化明显，从而造成碎石桩难以密实。故我们认为此项为要因。
验证七、原材料级配不均。（结论：非要因）
碎石桩所用的碎石为我方自己加工，设计要求使用未风化、干净的砾石或轧制碎石，粒径为2cm-10cm，含泥量不大于5%，且不应含黏土块。我方按批次与时间对碎石进行抽样检验，碎石粒径级配，含泥量均符合要求，监理平行检测也显示合格。现场施工员对运至现场碎石进行按车检验，对不合格的碎石整车退回碎石场。故我们此项为非要因。
验证八、工人技术不够熟练。（结论：非要因）
施工队进场时，对工人进行了技术交底，并对工人进行了考卷考试，对不合格的工人予以重新交底，摸底考试中，考试成绩全部80分以上，且工人们均有数年碎石桩施工经验。故我们此项为非要因
验证九、施工中机械垂直度没有控制好。
（结论：要因）
通过我们质检员现场观察，碎石桩施工成孔时易发生导杆不垂直倾斜现象，垂直度没有控制好，大于允许偏差15mm/M。故我我们认为此项为要因。
验证十、桩位、机具偏差未控制好（结论：非要因）
施工队按桩距1.77m放样完毕后，我方测量员均进行复测，桩距允偏差在规范允许偏差±100mm内，为合格。符复测合格后，报至监理处进行验收，监理抽查情况合格。故我们认为此项为非要因。
3.2主要影响因素分析
通过以上十条末端因素的分析，得出六项主要影响因素：
（1） 对特殊地层的处理未采取专门措施。
（2） 成孔水压不够。
（3）地质条件复杂不均匀。
（4）对本工程的施工工法没有完全掌握。
（5）土体受连续扰动导致土体变性，液化明显。
（6） 施工中机械垂直度没有控制好。
4、制定对策
实施一：对特殊地层的处理采取专门措施
加密段的长度、留振的时间、加密的电流是振冲碎石桩最为重要的控制指标，但是不应将所有的地层都机械的按照以上列举的指标加以控制。在常规土层的施工中，可以按照固有的指标予以控制。遇到了较为特殊的土层时则应据实调整。遇到较为密实的地层时，应该相应适当增大密实段到50cm，以密实电流和留振的时间为主要的指标控制，桩径作为指标参考。遇到软弱地层的时候，当以填料的量与桩径作为指标控制，密实电流、留振的时间作为指标参考。
对策实施后，现场人员对于特殊地层施工的指标控制已经基本可以掌握，在施工的过程中可熟练运用，施工过程中出现异常情况的概率也大幅降低。
实施二：成孔水压不够
成孔水压大小关系着成孔速度快慢，原试桩时淤泥较浅，成孔水压为0.5-0.6mpa。在较深区域时，我们现场观察发现，成孔至-10m时，由于淤泥较深，最深处至-28m，再往下速度减慢，成孔困难。于是我们对其中一台钻机进行改造，在钻头处增加了一台辅助水泵，增加成孔水压，并进行试桩，总结分析得出成孔水压为，最后得出该区域成孔水压0.7-0.8mpa。
对策实施后，改造后的这台钻机专门用于靠海侧，淤泥较深处的区域进行施工。施工中，效果明显，成孔速度加快，效率提高。
实施三：减低地质条件对于施工的质量影响
部分区域地质突变，淤泥层中间夹杂着粉质粘土层，导致造孔困难，造孔时间较长。我们在遇到坚硬的地层时，采用了提高水压力，将振冲器反复上下提拉，后缓慢的将其下放。并详细记录成孔时间。 并详细记录桩的点位，为周围桩的施工作参考。
由于地表为淤泥及淤泥质粉质粘土、性质流塑，性质流塑造孔时间过长，孔口的部位会较长时间的受到剧烈振动并会受泥浆的冲刷腐蚀，导致孔口坍塌，且易形成泥石混合层，影响排水固结效果。我们经设计批准同意后，在碎石垫层底部增加一层土工布(420g/m2)，增强地表整体稳定性。
在铺筑土工布的时候，加速成孔时应同步降低水的压力，清孔的时候控制速度，勿将振冲器带出孔口。增加机械维修人员及备用机械， 加强设备的维修检查力度，缩减修理的时间，成孔后及时进行成桩。并且在规范允许的范围中尽可能减少成孔、清孔的时间,避免因长时间的振动及孔中水对孔壁的冲刷及浸泡引发塌孔。
对策实施后，塌孔串桩现象明显较少，施工质量及效率显著提高。
实施四：完全掌握本工程的施工参数
本工程碎石桩4000根，在前期试桩效果不理想的情况下，本小组据设备选型、地质等及时调整，增加试桩根数30根，共50根。通过试桩，初步掌握了与本工程相匹配的施工技术参数，主要的参数如下:
振冲器对准偏差：±50mm，桩顶标高±100mm，垂直度1.5%，成桩电流为75A，留振时间10s，成孔水压0.5-0.8mpa，成桩水压0.3-0.6mpa，加密段的长度为：30～50cm 。
通过增加试桩根数，我们初步掌握了与本工程相匹配的施工技术参数，并在施工中严格按照此参数控制。不仅提高了效率，节省了材料，而且桩的质量也更有保证。
实施五：土体受连续扰动导致土体变性，液化明显
由于本工程区域的地质条件非常差，地基软弱层较厚。且振冲法碎石桩在施工过程中，会对周边的土体造成挤压扰动，强度变低，土体液化，影响边坡稳定。为此我们改进施工顺序，从中间开始，向四周进行，并采用隔排、隔桩跳打，合理控制施工速率。另外区域多布置监测点，及时观测土体深层位移情况，根据监测情况来安排指导施工。一旦局部沉降位移较大，立即暂缓施工，待检测表明正常后再进行施工。
对策实施后，土体及边坡稳定性增强，桩的质量也得到提高。
实施六：施工中机械垂直度没有控制好
由于工期紧，碎石桩作业采用三班制，24小时作业。为此我方及时增加现场的管理人员，增强了现场的管理监督，并认真做好每根桩原始施工原始记录。同时对起重机的作业人员定期开展培训教育，增强其责任心。在施工中，现场管理人员发现导管倾斜，立即通知操作人员将吊绳提紧，保证垂直度控制在允许偏差范围内。实施后，桩身的垂直度满足了要求，串桩基本消失。
6.结语
经过对策的实施，我们加强了现场控制与管理，4000根碎石桩于2021年1月10日施工完毕，通过对已完成碎石桩开展了分项质量检查，共检测了2000个点，合格1950个点，合格率为：97.5%。
碎石桩打设完成后、密实度经重型动力触探检测，密实度中密，符合设计及规范要求。
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