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振冲法抗液化基础处理在辽河干流防洪工程中的应用

摘要：辽河是我国七大江河之一，辽河流域是辽宁省的主要产粮区和商品粮基地，

同时也是重要的能源和石油化工基地。20世纪80年代以来，对辽河干流曾进行过全

面综合整治，但随着社会经济的发展，防洪标准仍然偏低。为配合既将兴建的二期石

佛寺水库工程，省里拟兴建辽河干流防洪应急工程。该工程南起沈阳新城子区石佛寺

乡达连屯，北至铁岭新台子镇黄河子村，位于辽河左岸，堤坝长18.34ｋｍ。

关键词：振冲法抗液化基础处理辽河干流防洪工程

辽河是我国七大江河之一，辽河流域是辽宁省的主要产粮区和商品粮基地，同时

也是重要的能源和石油化工基地。20世纪80年代以来，对辽河干流曾进行过全面综

合整治，但随着社会经济的发展，防洪标准仍然偏低。为配合既将兴建的二期石佛寺

水库工程，省里拟兴建辽河干流防洪应急工程。该工程南起沈阳新城子区石佛寺乡达

连屯，北至铁岭新台子镇黄河子村，位于辽河左岸，堤坝长18.34ｋｍ。

一、问题的提出

本工程天然地基以饱和砂土为主，坝基中粉砂、细砂和中砂的颗粒级配均匀（不

均匀系数2.0～4.0左右），粒径较细（平均粒径0.12～0.30ｍｍ），属易液化土类，

而且三种砂在天然状态下极为松散（一般相对密度在0.3左右），极易液化。

通过对坝基中粉砂、细砂及中砂代表性土样在天然状态下的动力试验和天然坝基、

筑坝后坝基的静、动力计算分析，并采用单元液化判别法进行地基砂土的液化可能性

判定，得出如下结论：在未建坝的自然状况下，粉细砂及中砂分别为严重液化状态和

轻度液化状态；建坝后，由于坝体对坝基的上覆压力作用，坝脚处初始剪应力比会有

所增加，但若以７度地震条件判别坝基范围内埋深10ｍ以内粉土及砂土，在近震及远

震条件下仍存在不同程度的液化。因此，必须进行基础抗液化加固处理。

二、振冲法基础处理的设计

本工程的主体为均质坝，结合二期即将修建的石佛寺水库工程，按二等二级标准

设计，为满足渗透稳定和防止砂质坝基液化的要求，在坝体褥垫式排水体下设振冲碎

石桩。桩型按布置位置不同分Ａ形桩和Ｂ形桩。于垂直于坝轴线的横断面上有两种基

础处理方式：标准断面（Ｉ）适用于中粗砂基础；标准断面（ＩＩ）适用于粉砂基础

（如图1、图2所示）。

三、振冲法基础处理的施工

1．施工前的准备工作

（1）现场实验。为了选择最优的地基加固处理方法（候选方案：振冲砂桩、振冲

碎石桩、振动沉管砂石桩），同时为设计提供合理的技术参数（桩径、桩长、桩距、

置换率、加密电流及留振时间等），辽宁省水利水电勘测设计院华燕公司于1999年

10月27日开始施工现场的实验工作，经过近两个月的现场打桩实验并对各项实验方

案进行检测比较，得出结论并提出建议。

（2）振冲器型号的选定。目前国内常用振冲器型号有功率为30ｋＷ和75ｋＷ两

种，根据现场试验提供的参数及本工程桩径、桩距和料场石料的特点，选定75ｋＷ振

冲器。

（3）变压器的准备。考虑到75ｋＷ振冲器及配套供水每小时15～20ｍ3的水泵

及其他设备的用电量，每台振冲机组功率不应小于110ｋＷ，电压为380±20Ｖ，根据

施工组织安排，整个工地同时工作机组有8台75ｋＷ振冲机组和3台75ｋＷ振动沉管

机组。因此，施工现场共配备４台变压器，分散布置于施工沿线。

2．施工工艺

（1）制桩顺序及填料方式。针对本工程战线长、任务量大、工期短的特点，采用

排打法制桩、连续填料的施工方式。

（2）制桩工艺。先由吊车将振冲器悬垂对准桩位，缓慢下放振冲器，开始造孔，

待造孔达设计深度后，进入清孔阶段，即反复提升、下放振冲器直至孔身平顺并达到

要求孔径，最后是制桩阶段，即向孔内回填碎石料，自下而上逐段成桩直至孔口。

3．施工中的质量控制

（1）石料的质量控制。一是所有碎石料应质地坚硬、具有一定的强度、水稳定性

好、不易风化且级配良好。二是碎石料含泥量≯5％，5ｍｍ以下颗粒含量≯25％，

100～150ｍｍ块径含量≯15％，最大块径≯150ｍｍ。三是为确保料场供料质量，每

1000ｍ3石料要做一次上述各项指标的抽样检测，并及时将试验报告上报监理中心。

（2）造孔时的质量控制。一是振冲器对准桩位，偏差应小于10ｃｍ。二是造孔时各

项技术参数应符合：造孔水压0.4～0.6ＭＰａ，水量15～20ｍ3/ｓ，造孔电流55

Ａ～150Ａ，造孔速度1.5～2