龙岗河防洪治河工程围堰坡面振冲加固探讨

《河南水利与南水北调》2023年第11期施工技术
龙岗河防洪治河工程围堰坡面振冲加固探讨
廖兴惠，魏俊鹏
（江西赣禹工程建设有限公司，江西南昌330000）
摘
要：以位于深圳市东北部的龙岗河防洪治河工程为例，结合工程区地质条件，提出将常规国产电动振冲设备改为75kW 大功率振冲器的施工方案，通过试验段施工，又进一步将施工设备调整为180kW 的超大功率振冲器；并对施工技术具体应用方面所涉及的要点以及施工过程及质量控制、检测展开分析探讨。

结果表明，超大功率振冲器的应用使河段围堰坡面振冲加固工效大大提升，工期缩短，有效加固深度基本上能够达到围堰坡面下卧层以下26~30m 深度围，可保证加固效果。

关键词：龙岗河；防洪治河；围堰坡面；振冲加固中图分类号：TV551.3
文献标识码：A
文章编号：1673-8853（2023）11-0055-02
1工程概况
龙岗河流域在深圳市东北部，属于东江流域二级支流——淡水河上游河段，主要流经地区包括深圳横岗、龙岗、坪地和坑梓等乡镇，最后流入惠阳市境内，汇入淡水河，此次防洪治河工程龙岗段桩号3+310.34~4+304.431。

重点处治河段地形西低东高，且主要表现为河流冲击平原的地形单元，夹杂少量残邱坡地，地势较为平缓，且无较大起伏，仅局部区域存在深切沟谷。

土质边坡坡高4~8m ，少数河段2~3m ，最高10~15m 。

此标段范围内新近及早期素填土，第四系新近冲积粘土，第四系沼泽相淤泥（质土），第四系冲洪积含砂粉质粘土、细粉砂、砾砂及第四系残积粉质粘土等地层发育。

围堰边坡砂砾土层夹杂透镜状碎石卵石及粗砂和砂质中砂层，土工试验成果得出的土层物理力学参数取值见表1。

2施工方案
就施工导流而言，主要将河道左右侧分期施工，先按一定顺序采用三向围堰，将河道分为若干段，依次将每段河段再划分成2期展开施工，借助河床中不设围堰的束窄河段实现导流。

分段长度取200m 左右一段，在堰身底部每隔50m 设置直径500mm 的钢筋混凝土涵管，以便将围堰施工范围内积水及时排出。

围堰主要通过土石料实施填筑。

堰身见图1。

该工程在设计洪水位基本稳定且按照渗流期工况运行，围堰边坡临界滑动面必然会横穿地基覆盖层内所存在的卵砾石层，边坡安全系数直接取决于砂层强度指标，为此，必须对边坡0-018.41~0+258.95段进行加固，以消除砂层液化，提升被动土压力及砂层强度，减少江水渗流，确保围堰边坡稳定。

结合该河道治理工程可行性结果，振冲碎石桩在穿越砂层之后必将深入下卧砂卵砾石层；对于桩体密实段而言，在展开重Ⅱ型动力触探贯入试验的过程中，平均锤击数不得超出8~10击的范围，密实桩段检测数量的占比应达到80%及以上，同时松散桩段的占比应不超出5%；振冲加密后的桩体干密度应达到2.10g/cm 3以上，内摩擦角至少达到40°。

该河道治理段下卧砂层卵砾石覆盖层具有较大厚度，使用常规电动振冲设备施工存在较大难度。

前期试验主要采用的是国产ZCQ-130型和ZCQ-180型振冲器，有效施工范围仅为5~7m ，无法达到穿透砂卵砾石层并将软弱砂层加固至设计强
作者简介：廖兴惠（1991—），女，工程师，主要从事水利水电工程施工等工作。

表1围堰边坡土层物理力学参数试验结果表
参数
取值取样
深度/m 3~8比重/
（g ·cm -3）2.74~2.75
渗透系数/（cm ·s -1）
9.10~11.90
不均匀系数4.21~31.96
内摩擦角/°32.60~36.10
压缩系数/MPa
0.18~0.46孔隙比
0.75
Discussion on Cofferdam Slope Vibration and Flushing Reinforcement of Longgang River
Flood Control Project
LIAO Xinghui,WEI Junpeng
（Jiangxi Ganyu Engineering Construction CO.LTD.,Nanchang 330000,China ）
Abstract：Taking the Longgang River flood control and river control project located in the northeast of Shenzhen City as an example,combining with the geological conditions of the engineering area,a construction plan is proposed to replace the conventional domestic electric vibratory hammer with a 75kW high-power vibratory hammer.Through trial construction,the construction equipment is further adjusted to a 180kW ultra-high-power vibratory hammer.The specific application points of the construction technology,as well as the analysis and discussion of the construction process,quality control,and testing involved,are also discussed.The results show that the application of super power vibrator greatly improves the reinforcement efficiency of the cofferdam slope in the river section,shortens the construction period,and the effective reinforcement depth can basically reach the depth of 26~30m below the horizontal floor of the cofferdam,which can ensure the reinforcement effect.
Key words：Longgang River;flood control and river management;cofferdam slope;vibration reinforcement
《河南水利与南水北调》2023年第11期
施工技术度的效果。

所以，在展开振冲碎石桩施工时，必须配备大功率且有效穿透厚度不小于10m 的液压振冲器设备，该振冲器进入下卧层后最大加固处理深度达到22m 。

3振冲碎石桩施工3.1
确定施工参数
振冲加固技术处理软弱地基的过程中操作简便，工效高，成本低，结合大量工程经验，振冲加密后砂基相对密度可提升至0.70以上。

为论证卵砾石深厚覆盖层下卧砂层造孔桩施工的可能性并预先掌握施工中可能出现的问题，龙岗河防洪治河工程围堰坡面松砂地基振冲加固起初选用功率75kW 的大功率振冲器，并按照设计方案，按照1.80m 的间距梅花形布桩。

试验结果显示，标准贯入击数均值达到23击，也就是基本符合设计下限；且根据试验进度合理预估，为达到该河道治理工程围堰坡面加固施工效果，必须造桩800根，约耗时13d 。

这一施工进度比预期进度慢2d ，总工期必定会受到一定影响。

经过设计单位和建设单位协商，决定将施工设备改为功率
180kW 的超大功率振冲器，并按照2.50m 间距以梅花形布设振冲桩，振冲加密电流控制在70A 以上；振冲加固施工后可使软弱地基相对密度比原方案提升75%，底部标贯击数可达到至少30击。

在对所取得的前期试验结果展开分析的基础上，在施作工程桩振冲的同时，必须在单根碎石桩施作前全面检查设备性能及参数，将造孔油压、加密油压分别控制在16~28MPa 和20MPa ；将留振时间控制在8—15s ；并保证造孔水压和加密水
压不超出0.50~0.80MPa 及0.50~0.80MPa 的范围，加密段长度保持在30~50cm 。

3.2
振冲碎石桩施工
施工前全面清理场地，并在场区内测放控制线，按照要求布设桩点，液压振冲器施工工位确定的同时对准桩位。

造孔前在全面检查振冲器与桩位对准程度的基础上，开启压力水泵，同时启动振冲器，待振冲器运转至设计状态后随即贯入深厚卵砾石覆盖层，与设计桩底标高齐平。

该河道治理工程软弱围堰坡面采用振冲加固施工的过程中，必须保证填料制桩过程的连续性，不得间断，以孔底为起点，依次逐段朝上加密。

达到设计深度后，必须向上提升振冲器至2.00~2.50m 的设计高度，为投加石料提供便利条件。

等到振冲器留振时间以及加密油压等施工参数值均达到设计限度后，再次上提振冲器，采用同样工艺展开下一施工段的加密施工。

4施工治理及效果检测
该河道防洪治理工程在整个区域城市建设及社会经济发展中具有重要作用，所以在完成振冲桩加固施工任务后，必须聘请深圳勘察设计研究院通过标贯试验、动力触探试验等展开振冲桩施工质量的全面检查与复核，主要评定结果包括复合土体力学强度及物理性质评价、振冲碎石桩桩体及桩间土力学强度评价等方面。

在进行龙岗河防洪治河工程围堰坡面振冲加固施工效果检测时，共设置5个标贯孔，全部标贯孔孔位均位于三角形桩中心处，且均为振冲加密影响最弱的区域；每个标贯孔孔位均在深度2~6m 展开标贯试验，检测结果汇总至表2。

根据试验
结果，该防洪治河工程围堰坡面振冲加固区域标贯击实均值在
29.00~32.10击之间，符合不低于23击的设计要求。

根据评定结果，对该治河工程围堰坡面实施振冲桩加固处理后，振冲桩桩体干密度均值达到2.28g/cm 3，复合土体砂层内摩擦角为44.70°，均达到设计要求；桩体重Ⅱ型动力触探贯入10cm 的锤击数均值在8~12击，桩间土砂层干密度均值为1.81
g/cm 3，内摩擦角达到42.70°，均明显优于振冲加固前的水平。

5结语
通过振冲法穿透砂卵砾石层并加固软弱砂层地基时，振冲器功率越大，则加密效果越好，龙岗河防洪治河工程围堰坡面软弱地基加固采用功率180kW 的振冲器，振冲加固施工仅耗时10d ，比采用其他类型的施工机械工效高、成孔质量好，适应各类复杂地层，有效解决了常规电动振冲设备无法贯入深入地层的难题，加密效果有保证，标贯击数也远远超出设计值。

该防洪治河工程围堰坡面软基加固面积共为2640m 2，采用功率180kW 的振冲器后共造桩461根，在保证加固质量的基础上使工程量减少，工程造价随之降低。

参考文献：
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理方案优选［J ］.水电能源科学，2018，36（8）：78-80+147.收稿日期：2023-8-1
编辑：
雍友玉
图1围堰断面图
（单位：cm ）
表2振冲施工效果检测结果表
孔号1#2
#
3#4
#
5#
有效桩深/m 14.2114.2314.5813.2112.1512.4812.3614.3114.2513.2612.5811.9914.2314.1013.68
深度检测结果/m 2.00~2.304.00~4.305.20~5.502.00~2.304.00~4.305.50~5.802.00~2.304.00~4.306.00~6.302.00~2.304.00~4.305.60~5.902.00~2.304.10~4.405.70~6.00
击数检测结果/击213432253338234234254324204134
每孔击数均值/击29.0032.0030.4032.1030.60
备注重型动力触探重型动力触探超重型动力触探重型动力触探重型动力触探重型动力触探重型动力触探重型动力触探超重型动力触探重型动力触探重型动力触探重型动力触探重型动力触探重型动力触探重型动力触探。