振冲法技术

振冲法技术（共5篇）

振冲法技术 篇1

引言

建筑工程施工过程中, 在对工程地基施工时常常会采用一种可以快速加固地基的方法, 这种方法就是振冲法。它的工作方法是通过起重机把振冲器吊起, 接着打开潜水电机让它运作起来, 使其带动偏心块, 在振动器高频率振动时打开水泵, 接着通过高压水泵喷出大量高压水流。高压水流和高频振动这两者的结合, 便可以有效快速的把不良地基中参杂的杂质、杂物和混凝土冲刷干净, 来提高地基土质的质量。在振动的同时还一边向其中填充碎石块, 通过振动的作用把碎石块挤压密实来达到加固地基的要求, 进而还能有效的提高地基的承载能力, 保证加固地基的施工质量。

1 振冲技术的特点和施工工艺

振冲在砂性土中起着挤密的作用, 成为“振冲挤密”, 振冲挤密指的是振冲法对沙层会产生两方面的挤密作用, 一个是经过振冲器的振动填充石料让周围的砂层挤压的更密实;另一个是振冲器的高频振动让饱和砂层液化, 使颗粒重新排列, 缝隙减少。振冲在粘性土中主要的作用是置换, 所以称之为“振冲置换”, 振冲置换法是指利用振冲器或沉桩机, 在粘性土地基中成孔, 然后在孔内分别填充碎石或卵石等坚硬的石料制作成桩体, 称作碎石桩。

振冲法的特性表明, 振冲法在使用时主要是通过起重机和振冲器进行配合的, 与此同时, 还需要别的设备来作为整个施工过程的保障, 比如控制设备、加料设备、水泵等, 并且在施工前, 必须由专业的施工技术人员前去购买各项施工所需要的设备, 以此来保证整个施工过程可以顺利进行。在振冲的加料过程中, 可以选择翻斗车或起重机作为加料设备, 在工程施工之前, 必须进行试桩工作在施工的现场, 以保证桩体的各项相关数据在合理的范围之内。这个过程主要包括了电流、成孔密度和振动冲压距离的应用, 让土壤能够达到高承载力、完整、密实的要求。与此同时, 在包装上应该选择不与水相溶或对环境影响不大、性能稳定、无腐蚀性, 无污染的硬颗粒材料。

3 振冲碎石桩施工方法

3.1 施工工序

振冲施工工序见图1。

3.2 振冲桩配套施工设备的选择

3.2.1 起吊机械设备选择

施工用的起吊设备的起吊高度与起吊力度必须满足要求。施工经常使用的起吊机械设备一般有打桩机架、履带起重机、汽车起重机等。

3.2.2 振冲器设备选择

根据以往的经验和工程的具体情况来选用适合的振冲器。如某个工程依照以前的经验选用BJ75型振冲器, 因为已经有很多与该项目设计技术指标要求和地层条件相似的工程业绩。该设备具有以下几个特点:填料量大、激振力大、下料顺畅、置换率高、贯入能力强、故障率低。故选用振冲器时要结合施工地与工程要求两方面的问题。

3.2.3 填料机械设备选择

想要缩短工期, 保质保量完成工程。必须要选择合适的装载机供料, 此外还要配备相应的装载机在施工现场倒运填料。所以填料机械设备的选用是重要的。

3.3 振冲挤密碎石桩施工工艺

振冲挤密碎石桩施工工艺流程图见图2

3.4 振冲桩施工工序

在振冲桩正式施工前要先进行试桩, 来确定实密电流、成孔水压、制桩水压、空载电流、成孔电流等参数。不同的施工区域都需要工艺性试桩, 若发现测量出的参数和试桩设计数据不相符的问题, 应及时汇报和调整。

振冲桩的施工工序有以下几个步骤:第一步, 清理场地, 接通水源和电源。第二步, 施工机械设备就位, 起吊振冲器对准桩位。第三步, 造孔:启动高压水泵和动力箱, 等振冲器运行正常后让振冲器慢慢贯入土中, 直到设计的深度为止。第四步, 清孔:把振冲器提出孔口, 再飞快地从原孔贯入, 让桩孔畅通, 为了顺利填料加密, 可以将振冲器提起1-2次。第五步, 填料加密:向孔内倒入一些填料, 到达设计规定的留振时间和加密电流后, 把振冲器上提接着进行下一阶段的加密, 每一段的加密长度必须符合设计的要求, 直到加密达到了设计要求的桩顶高度。第六步, 关闭振冲器, 关水, 制桩结束。

4 振冲桩施工时常出现的几个问题

4.1 振冲器工作电压不足问题

振冲器用电来源于高压电经过变压器输经监控台, 接着通过电缆输入振冲器中。监控台电压表的示数就是变压器输入监控台的电压, 也就是监控台输出给振冲器的电压, 一般来说这是振冲器的工作电压, 但是振冲器的实际工作电压并没有达到设计电压。因为从监控台输入振冲器的途中电缆线将会产生电损耗, 若电缆线过长, 则电损耗不应被忽略。电压过大不但会影响施工的正常运作, 还会影响施工质量。在低于振冲器额定电压的情况下工作, 它的造孔能力必然会下降、有效输出功率也必然下降。在这种情况下, 就算不影响到造孔, 在加密桩体时制出的桩体也不符合设计要求的密实程度。

4.2 实际加密时间不足的问题

振冲桩是在已造孔内分时段填充砂石料, 分节加密而制成的。影响桩体密实程度的主要原因是加密时间的长短。但是在实际施工中, 振冲器携带材料没有达到加密设计长度时就达到加密电流, 加密时间的装置就开始计时了。这样就导致加密时间不足, 以至于桩体的密实度达不到设计的要求产生的原因可能有三个:第一孔径不足;第二连续填料;第三是填料量过大。所以, 应控制填料量, 充分清孔, 发现振冲器频率明显下降, 要达到加密电流时, 应开始由人工控制时间, 让实际加密时间达到设计的要求。

4.3 利用清孔土料做为桩体材料问题

在制桩的过程之中, 清孔及造孔并不是先后分开的两个进程, 初期的造孔, 实现设计深度之后, 常常达不到孔身和孔径平顺的要求, 所以应当要清孔, 而扩孔清下的土料除了有一些细颗粒被返出水带之外, 仍然有很多落入孔底, 应当展开再次造孔, 清孔及造孔必须反复展开, 直至孔深、孔身、孔径达到要求截至.但是在施工的过程中常常出现的情况是振冲器初期造孔达到设计深度之后, 便投入到了自底而上的清孔时期, 而振冲器清孔一旦达到孔口, 便立刻倾倒筑桩碎石料, 投入到制桩的阶段.其操作的结果就是底部桩体材料并不是全部由碎石料构成, 其中还包括有比较大比例的清孔土料, 成桩之后的桩体质量也不能达不到设计所需的要求.所以在施工之中应当要注重清孔之后的造孔, 确保桩体能够达到设计的长度。

4.4 环保问题

泥浆的排放与处理是振冲桩施工中的环保问题。在施工现场设置了临时的集浆池用来收集泥浆, 等泥浆初步沉淀后, 用挖掘机把沉淀物清掏, 再用泥浆泵抽至沉淀池进行进一步的沉淀, 使泥水能基本分离。把水抽入排水系统, 泥浆运到指定地点掩埋或者干化采取不回收方案。

5 结束语

近年来, 在我国各个建筑领域中运用振冲法施工均得到了较好的效果, 施工工艺也相对简单。振冲法的普遍运用, 很大程度上提高了建筑自身的结构稳定性。不过, 在使用此技术的过程中, 部分施工工艺细节和技术往往不被重视。所以, 在振冲法施工的使用过程中, 在职人员一定要做好施工技术的交底工作, 确保能够合理的运用, 从而推进了振冲技术的不断发展, 为发展城市建筑做出了奉献。

参考文献

[1]徐树齐.建筑工程施工新技术的应用[J].中国新技术新产品, 2009 (12) .

[2]肖红兵.水振冲碎石桩加固高层建筑砂土地基实例分析[J].建筑技术, 2011, 42 (9) .

[3]石少敏.刘军林.载荷试验计算两层土复合地基变形模量[J].岩土工程技术, 2008.22 (6) .

浅谈振冲法处理软土地基 篇2

青岛黄岛国家石油储备基地是国家首批4个战约石油储备基地之一, 位于青岛市黄岛区红石崖镇龙泉盐场内, 拟建10万m3油罐32座, 该工程工程量大, 时间紧, 由于位置处于海边, 地层松软, 强度较低, 不能满足10万m3油罐基础的荷载要求, 因此需要对该地基进行加固处理。根据油罐的使用特点, 通过各种地基处理方法进行分析、比较后, 决定采用振冲碎石桩复合地基。

2 振冲碎石桩的主要材料

1) 石料:石料是确保本工程进度的关键因素, 因时间短, 需求量大, 因此作好石料的供应工作是本工程一项非常重要的工作。

根据要求本工程所用石料应为硬质石料, 粒径3~10cm, 最大不超过15cm, 含泥量不得大于5%, 石料中不得夹土块, 不得使用风化石料。

经实地调查, 我公司选用红石崖附近主要的3个较为集中的石料产地。3个料场距工地约10km。3个料场所产石料均为石灰岩, 石料的质量、产量均可满足施工要求。

在施工前期, 项目人员将全力组织力量进料, 严把进料关, 严格控制石料的质量, 决不让不合格的石料进入工地。同时, 项目部组织台推土机攒料, 收料人员24小时值班, 随到随收。

2) 电:本工程施工供电电源由业主提供, 施工用电从提供的1 000kW变压器引接。

振冲施工用电每个机组包括振冲器、高压清水泵、大排污泵、电焊机、照明设备等用电。每个机组用电功率约为120kW左右。根据计算本工程施工高峰用电量不超过1 440kW。

采用统一的配电室, 电力配电板和接线板须有密封柜罩住, 并且输入输出插座须有经认可的密封安全罩。

3) 水:水取用水井或一般的食用水即可, 本工程直接从海边抽取海水, 施工正值冬季, 海水比起普通淡水不易凝结。

3 振冲碎石桩的主要设备

根据本工程施工段面较大, 工程量较大, 先用BJ-75振冲器8台, QY-25吊车8台, ZL30装载机8台, 22kw高压泵8台, 4PN泥浆泵16台, 配电柜8台。

4 振冲碎石桩的施工方案

4.1 施工准备

1) 参加设计单位的技术交底;

2) 收集、分析施工场地的地质资料;

3) 编写详细的施工组织设计, 送交建设单位或监理单位审定;

4) 报送开工报告;

5) 按设计要求准备相应功率及型号的振冲器和配套机具、设备;

6) 施工场地三通一平;

7) 根据建设单位提供的建筑物主要轴线, 按图纸测放桩位。

4.2 冲桩施工

1) 施工机具就位, 起吊振冲器对准桩位;

2) 造孔:开动高压水泵冲水, 启动动力箱, 使用BJ-75型振冲器, 待振冲器运行正常以后, 使振冲器徐徐贯入土中, 直至设计桩底标高。振冲器与导管之间有橡胶减震器联结, 因此导管有稍微偏差是允许的, 但偏斜不能过大, 防止振冲器偏离贯入方向;

3) 清孔:将振冲器提出孔口, 再较快地从原孔贯入, 使桩孔畅通, 可将振冲器提升1~2次, 使反出泥浆变稀, 保证振冲孔顺直通畅以利于填料沉落;

4) 填料加密:加密从孔底开始, 逐段向上, 向孔内倾倒一部分填料, 当达到设计规定的加密电流和留振时间后, 将振冲器上提继续进行下一段次加密, 每段加密长度应符合设计要求 (6以下加密段长度40cm, 6以上加密段长度为20cm) , 自下而上, 直至孔口;

5) 加密完成后关闭振冲器, 关水, 制桩结束, 移至下一桩位。

4.3 振冲桩施工参数

根据场区地层条件, 和振冲试桩施工参数, 拟定加固技术参数如下, 采用BJ-75kW型振冲器。

制桩电压为380V, 超过正负20V不得施工, 加密电流为80A、留振时间8s, 成孔水压0.4~0.6MPa, 加密水压0.1~0.3MPa。

5 结合本工程碎石桩施工应注意事项

1) 严格控制造孔水压、加密水压、加密电流和振冲器的留振时间。水量要充足, 使孔内充满水, 防止塌孔, 使制桩工作得以顺利进行;根据勘察报告显示, 本工程地层较软, 主层为淤泥质土层, 流塑状, 厚度2~6m, 成孔过程中水压和水量尽可能大, 当接近设计加固深度时, 降低水压, 以免影响桩底以下的土;加料振密过程中水压和水量均小些, 使填充石料级配良好, 提高地基承载力。

2) 防止水管上冻, 本工程施工时候处于冬天, 海风非常大, 常温只有零下10~5℃, 水管极易上冻, 所以为了防止上冻带来的麻烦, 水泵必须一直运转, 因为流水一般不容易上冻, 各施工队伍要有人专门检查水泵, 并配备备用水泵。

3) 不合格桩、串桩的处理

(1) 不合格桩:若在重型 (Ⅱ) 动力触探自检中发现不合格桩, 则由原施工队进行处理, 处理方式为在原桩位复打或在原桩位周围进行补桩的措施进行处理, 直至达到设计要求。同时对同一批桩提高自检比例。

(2) 串桩:严格控制振冲器的对位, 把误差减至最小, 严格按照设计及业主的要求, 尽量避免出现串桩现象。在施工中, 发现临桩出现串桩, 先对本桩按程序继续制桩, 并记录临桩串桩深度, 待本桩制桩完成后, 接着对出现串桩的临桩进行复打, 深度为出现串桩的深度。

6 结论

振冲法加固软体地基适用性广, 软土地基经振冲处理后可加快固结, 减少沉降, 提高强度指标、抗震性能。振冲法施工速度快, 质量容易控制, 是一种有效、简便、经济的地基加固方法。实践证明, 施工时要因地制宜, 确定必要的施工参数, 只要能达到一定的密实电流和留振时间即桩体和桩间土之间能达成力学平衡, 确保满足要求的承载力, 服务国家经济建设。

摘要：振冲碎石桩加固软土地基, 形成符合地基或复合土体, 以提高其承载力、增强稳定性、减少沉降量, 同时还显著地增强其抗震性能, 消除液化, 无论在公路、桥梁、堤坝和房屋等各种建筑的软基均可采用振冲碎石桩处理, 以形成复合地基以满足工程的使用与抗震的要求, 这种方法的优点是加固期短, 对缩短工期十分有利。

关键词：振冲碎石桩,软土地基,水压

参考文献

[1]火力发电厂振冲法地基处理技术规范.DL/T5101-1999.

[2]建筑地基基础设计规范.GB5007-2002.

振冲法处理卵石土内的砂夹层 篇3

振动水冲法地基处理工艺被广泛用于处理人工填土、粘性土和砂类土组成的多元地基。某地区Ⅰ～Ⅱ级阶地地层为典型的二元结构, 上部为粘性土、粉土和砂土, 厚度约4～6m, 下部为卵石土, 卵石土内夹有厚度不等且分布不连续的细～中砂透镜体。

一般高层建筑设置地下室, 基础持力层为卵石土, 设计采用的承载力特征值达到350～400kPa以上。当持力层范围内遇1～3m厚的细～中砂夹层时, 因其强度低, 分布无规律, 地基强度和均匀性均无法满足设计要求, 采用振冲法处理后承载力超过400kPa。

该地基处理方案工期短, 造价低, 不排污, 具有推广价值。

1 工程概况

某工程项目由20层和20+1层主楼及2层裙楼组成, 设一屋地下室, 基坑开挖深度为±0.00m以下6.5m, 其中主楼采用筏板基础, 持力层以中密卵石为主, 要求承载力特征值400kPa。根据勘察成果, 基底以下持力层0.8～4.0m范围内分布有1～3m厚砂土夹层, 厚度变化较大, 承载力低, 地基均匀性差, 无法满足变形要求。经多种方案比较, 决定采用振动水冲法处理。

工程地质勘察成果表明, 该建筑场地位于Ⅰ级阶地, 地基土自上而下分为:①人工填土, 由粘性土、粉土和少量卵石组成;②粉质粘土, 可塑状;③粉土, 稍密状, ①②③层总厚度4.5m左右, 基坑开挖后基本清除干净。④卵石土, 以稍密、中密和密实状态为主, 其间夹有1～3m厚细～中砂, 砂夹层一般含5%～30%不等的圆砾或卵粒, 砂层埋深在基底以下0.8～4.0m范围的持力层内, 该层为本次处理对象。土层主要力学参数如表1。

2 处理方案

对于基地以下持力层表面砂土夹层小于1m时可以用C10砼换填, 大于1m时进行振冲处理;基地以下持力层厚度小于3m或持力层4m以下砂土夹层厚度大于0.8m时进行振冲处理。

填料为3～10cm级配卵石, 处理深度进入相对硬层0.5m。根据设计意图, 划分地基处理范围, 本次处理目标是复合地基承载力超过400kPa, 变形模量超过25MPa。

初步设计依据《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-2002) 7.2.8-1、7.2.8-1:

fspk=m fpk + (1-m) fsk m=d2/de2

其中桩身平均直径d取1.20m, 一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径de, 桩位按等边三角形布置, 桩间距s取1.40m, de=1.05s, 则计算de=1.47m, 计算桩土面积置换率m=0.66。

桩体承载力特征值fpk取480kPa, 处理后桩间土承载力特征值fsk取值320kPa, 计算振冲桩复合地基承载力特征值fspk=425 kPa。

基础边缘布置3排保护桩, 处理加固桩桩长均穿越软弱砂层到下部硬层。考虑到地层特点, 用ZCQ-55型振冲器制桩, 采用置换法, 使用粒径3～10cm新鲜卵石作填料, 制桩用水压暂定为700kPa, 用密实电流控制施工质量, 制桩时密实电流80～100A。

3 施工概况

按照设计方案, 施工程序按《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-2002) 的相关规定进行, 振冲器沿同一方向, 按方案设计参数进行施工。由于砂夹层上覆土层为卵石, 振冲器穿越硬层速度慢, 难度大, 在现场分别用ZCQ-30型振冲器和ZCQ-75型振冲器进行试验, 水压为1000kPa。

本工程在施工前期进行了各种尝试, 在不同地段分别采用1000～2000kPa水压, 将桩间距分别调整为1.8～2.5m, 对砂夹层层顶埋深小于2.0m的地段, 使用挖掘机械翻松后再振冲, 均取得了良好效果和相关参数。

用3种振冲器分别制桩, ZCQ-55型振冲器穿越速度最快, 各型振冲器施工相关参数对比如表2。

对现场施工情况分析, ZCQ-30型振冲器在粗颗粒土中的振动力度不足, ZCQ-75型振冲器因激振力太大, 穿越土层之前, 其强大的水平激振力使卵石土超前致密, 因此穿越困难。在处理该地段卵石土内砂夹层时, 选择ZCQ-55型振冲器最为理想。制桩水压的切削力对造孔及砂层置换效果起着重要作用, 由于卵石土体渗透力强, 施工污水能够及时渗走, 施工时可加大水压, 加快施工速度, 在水冲和振动作用下部分砂粒被冲走, 填入卵粒, 提高置换率, 从而大提高地基强度。

施工结束后采用14t振动压路机对地基表面进行了振动碾压。

4 处理效果

施工结束后, 对个别处理位置进行开挖检验。开挖部位中砂层厚度2.3m, 层顶埋深0.8m, 开挖深度3.8m, 剖面显示中砂砂粒绝大部分被置换, 桩体与桩间土已连为一体, 接近天然卵石地层。

对处理地基进行了动力触探检测, 动力触探试验结果与勘察成果对比, N120贯入击数提高近一倍, 地基均匀性较好。

单桩复合地基静载荷试验采用方形压板, 面积1.44m2, 加荷装置和记录仪器均满足规范要求。试验荷载为800kPa, 对应的总沉降量由7.70mm～9.14mm, 承载力均超过400kPa, 变形模量30MPa。在场地选取最薄弱的点位, 静载最大加荷1306kPa, 对应的总沉降量12.18mm, 地基承载力特征值达到500kPa。

根据以上检验结果, 地基处理完全达到设计要求, 比对处理手段, 工期和总造价均节约一半。

5 有关问题的说明

5.1 方案设计

对卵石土内砂夹层的处理主要针对高层建筑地基, 一般需要较高的承载力。通过分析该工程项目地基处理过程中的相关参数, 振冲处理时采用较高的水压和适当的桩间距, 提高置换率可获得较高的地基承载力。从几种功率不同振冲器的对比试验结果表明, 采用ZCQ-55型施工机械效益最佳, 桩位宜按等边三然形布设, 施工水压1000～1500kPa, 填料使用粒径3～10cm卵石或碎石。针对本地区地层特点, 经总结, 可按下式估算振冲孔间距:

d=1.0+0.02 (480-fsk )

式中:d—振冲桩间距 (m) ; fsk—天然地基承载力特征值取值 (kPa) 。

5.2 关于承载力修正

经地基处理后的复合地基按现行规范一般不进行进行深度修正。卵石土内的砂夹层呈透镜状分布, 振冲处理处理进行置换和振密, 使其与卵石土体混为一体, 处理后的地基与天然卵石土层特点基本一致。对于大面积分布的砂层, 处理时按可《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-2002) 7.2.1条规定, 在基础外缘扩大1～2排保护桩。卵石土体内的砂土软弱层经振冲法处理后形成的复合地基与天然卵石土层特征基本相同, 承载力可参考天然地基条件进行深度修正。

5.3 关于处理效果

采用N120动力触探对卵石土体进行测试已有相当成熟的理论依据和实践经验, 经振冲法处理后的卵石土地基可采用N120动力触探进行检测, 检测点可按处理桩孔数量的5%抽取, 在典型地段可进行少量静载荷试验, 通过与N120动力触探检测结果对比后确定复合地基力学参数。

6 结论

①该地区卵石土内的砂夹层, 采用振动水冲法处理效果明显, 处理后的承载力可超过400kPa, 变形模量超过30MPa, 而且工期短, 造价低。与压力灌浆、高压旋喷等处理方法相比, 工期与造价均可节约1/2以上。

②ZCQ-55型振冲器在卵石土内具有良好的穿越性能, 施工水压宜采用1000～1500kPa。

③振冲桩间距宜通过现场试验确定, 初步设计时可按公式d=1.0+0.02 (480-fsk ) 进行估算。

④处理填料宜使用3～10cm卵石或碎石, 填料应使用质地坚硬的石料, 不能使用风化或半风化的石料。

⑤经处理后的卵石土复合地基承载力可参考天然地基条件进行深度修正。

参考文献

[1]JGJ79-2002.建筑地基处理技术规范.

[2]郑培成.振动水冲法施工技术.南京水利科学研究院报告, 1983.

工程施工中振冲法施工工艺研究 篇4

关键词：振冲法,置换,振冲器

振冲法施工工艺:在振动和高压水流的联合作用下, 振冲器沉到土中的预定深度, 经过清孔, 用循环水带出孔中稠泥浆, 然后从地面向孔中逐段添加填料 (碎石或其他粒料) , 每段填料均在振动作用下被振挤密实, 达到所要求的密实度后提升振冲器。第二段重复上述操作, 直至地面, 从而在地基中形成一根大直径的密实桩体。与原地基构成复合地基, 提高地基承载能力和改善土体的排水降压通道, 并对可能发生液化的砂土产生预振效应, 防止基土液化。

在黏性土中, 振冲主要其置换作用, 故称为“振冲置换”;在砂性土中, 振冲起挤密作用, 故称为“振冲挤密”。不加填料的振冲挤密仅适用于处理粘性颗粒含量小于10%的细砂、中砂地基。

振冲挤密的原理为, 振冲法应用于砂类土层时, 对砂层产生两个方面的挤密作用, 一是振冲器的强力振动使饱和砂层液化, 砂颗粒重新排列, 孔隙减少;二是通过振冲器的水平振动通过回填料使周围砂层挤压密实。

振冲置换的原理为, 振冲法应用于粘性土层时, 是利用振冲器在高压水流下边振边冲, 在软弱黏性土地基中成孔, 再在孔内分批填入碎石等坚硬粒料制成一根根桩体, 成为“碎石桩。这些桩体在软土中, 当粘性土层的不排水抗剪强度大于20k Pa时, 又与粘性土层的约束作用, 可保证桩体稳定, 并和原来的粘性土层构成复合地基。当桩体贯穿软弱土层, 接触硬土层时, 再符合地基中起到应力集中作用, 负担了大部分的荷载, 而使桩间土程度的荷载相应减少。当桩体处于软弱土层时, 起到垫层的应力扩散和均布作用, 从而提高地基的整体承载能力, 减少沉降量。振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于20k Pa的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。

桩体的填料量、桩的直径一级复合地基的面积置换率是影响复合地基强度的主要因素。

桩的直径与土质、土体强度、桩体填料的粒径、振冲器类型以及施工质量等密切相关。

在强度较弱的土层中桩体直径较大, 在强度较高的土层中桩体直径较小。振动力越大, 桩体直径越大, 实际的桩体不是想象中的圆柱体, 桩体直径是指每根桩的用料量估算的平均理论直径, 一般取0.8~1.2m。

1 机具设备

主要设备有振冲器、起重机械、水泵及供水管道、加料设备和控制设备等。

振冲器为立式潜水电动机直接带动一组偏心块, 产生一定频率和振幅的水平方向振动力的专用机械。压力水通过振冲器空心竖轴从下端喷口喷出。

可采用起重机吊运自制吊斗或用翻斗车加料。

2 施工要点

施工前, 应通过现场试成桩确定施工参数。包括振冲孔间距、达到土体密实度时的密实电流值、成孔速度、留振时间、填料量等。填料应选择不溶于地下水, 或不受侵蚀影响且本身无侵蚀性和性能稳定的硬粒料。并对粒径进行控制, 确保振冲效果及效率。粒径过大, 再边振边填过程中难以落入孔内;粒径过小, 再孔中沉入速度太慢, 不易振密。

碎石桩成桩施工过程包括定位、成孔、清孔和振密。

2.1 定位。振冲前, 应按设计图定出冲孔中心位置并编号。

2.2 成孔。

振冲置换造孔的方法有:排孔法, 即由一端开始到另一端结束;跳打法, 即每排孔施工时隔一孔造一孔, 反复进行;帷幕法, 即先造外圈2~3圈孔, 再造内圈孔, 此时可隔一圈造一圈或依次向中心区推进。振冲施工必须防止漏孔, 因此要做好空位编号级施工复查工作。

振冲器用履带式起重机或卷扬机悬吊, 对准桩位, 打开下喷水口, 启动振冲器。水压为400~600k Pa, 水量为200~400L/min。此时, 振冲器以其自身重量和在振动喷水作用下, 以1~2m/min的速度徐徐沉入水中, 每沉入0.5~1.0m, 宜留振5~10s进行扩孔, 待孔内泥浆溢出时再继续沉入, 直达设计深度为止。再黏性土中应重复成孔1~2次, 使孔内泥浆变稀, 然后将振冲器提出孔口, 形成直径0.8~1.2m的孔洞。

2.3 清孔。当下沉达到设计深度时, 振冲器应在孔底适当留振并关闭下喷水口, 打开上喷水口以便排除泥浆进行清孔。

2.4 振密。

将振冲器提出孔口, 向孔内导入一批填料, 越m堆高, 将振冲器下降至填料中进行振密, 当密实电流达到规定的数值, 将在很懂器提出孔口。如此自下而上反复进行直至孔口, 成桩操作即告完成。

在施工场地上应事先开设排泥水沟系统, 将成桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池。定期将沉淀池底部的厚泥浆挖出, 运送至预先安排的存放地点, 沉淀池上部较清的水可重复使用。

3 振冲加密桩施工顺序

3.1 清理场地, 接通电源。

32导入整个施工场区的测量控制线, 并按设计要求布置桩点。

3.3 施工机具就位, 起吊振冲器对准桩位。

3.4 造孔。

3.4.1 振冲器对准桩位, 开启压力水泵, 启动振冲器, 待振冲器运行正常开始造孔, 使振冲器徐徐贯入地层中, 直至设计的桩底标高。

3.4.2 造孔过程中振冲器应处于垂直状态。

振冲器与导管之间有橡胶减震器联结, 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。

3.5 加料方式与加密段长度。

振冲器造孔至设计深度时, 向孔内添加填料送至孔底, 并保证:

3.5.1 填料不至导致孔堵塞。

3.5.2 保证孔内输入料量可供加密。

对于振冲桩体的加密, 为保证孔内有0.5m加密桩体的加料量, 每次提升振冲器应在1.5~2.0m左右。

3.6 振冲加密, 采用连续填料加密工艺。

加密时应连续施工, 加密从孔底开始, 逐段向上, 中间不得漏振。当达到规定的加密油压和留振时间后, 将振冲器上提继续进行下一个段加密, 每段加密长度应符合要求。

3.7 重复上一步骤工作, 自下而上, 直至加密到设计要求桩顶标高。

3.8 关闭振冲器、关水, 制桩结束。

4 质量控制与检查

振冲法加固土体时, 用密实电流、填料量和留振时间进行控制。用ZCQ-30振冲器加固黏性土地基的密实电流为40~55A;直径0.8m时, 每米桩体填料量为0.6~0.7m2, 土质差时填料量应多些。

振冲施工对原土结构造成扰动, 强度降低。因此, 质量检验应在施工结束后间歇一定时间, 对砂土地基间隔1~2周, 黏性土地基间隔3~4周, 对粉土、杂填土地基间隔2~3周。桩顶部位由于周围约束力小, 密实度较难达到要求, 检验取样是应考虑此因素。对振冲密实法加固的砂土地基, 如不加填料, 质量检验主要是地基的密实度, 可用标准贯入、动力触探等方法进行, 但选点应有代表性, 如在地震区进行抗液化加固地基, 应进行现场空隙水压力实验。质量检查的项目包括填料粒径、密实电力、地基承载力和桩体直径等。

结束语

振冲法技术 篇5

1.1 振冲法特性

振冲法是指利用振冲器在高压水压作用下边振动边冲,在软土地基中成孔,再向孔内分批填入碎石,振动器上拔形成桩体,最终使碎石桩体与原状土体构成复合地基。振冲法具有以下工程特性。

振冲法对于不同的地基条件与处理目的有不同的作用。

1)加固砂性土:

a.振密与挤密特性。在振冲器的重复水平振动和侧向挤压作用下,砂土的结构逐渐破坏,孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏,土粒有可能向低势能位置转移,这样,土体由松变密。另外在成孔后,采用交替振填的施工工艺,填入的加密段碎石,被振冲器强行挤入周围土层,使其在振密后再进一步被挤密,经振密与挤密双重作用的松散砂土地基,其密实度与抗剪强度进一步增加,提高了地基的承载力,减少了地基的不均匀沉降。b.预振特性。砂土液化特性除与相对密度有关外,还与其振动应变史有关。振冲施工过程会造成地基土的剧烈振动,从而会对液化砂土产生预振作用,提高砂土的抗液化性能。通过试验以及经历过地震后的类似地基,发现这种预振作用效果是相当好的。

2)加固黏性土:

a.排水特性。黏性土性质的改善很大程度上取决于其含水量与孔隙比的减小。天然饱和黏性土地基在外荷作用下排水距离比较长,尤其是在压缩层厚度比较大的时候。在地基土中施工的桩体渗透性能好,会吸引地基土中的水向桩体方向流动,形成了良好的排水通道,缩短了排水距离,加快了地基的固结沉降,起到了良好的排水作用。b.桩体(置换)特性。软弱地基中布置的振冲碎石桩与周围的土体共同承担上部荷载,由于桩体的压缩模量远比软弱土大,故通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐渐集中到桩上,从而使软土负担的压力相应减小。与原地基相比,复合地基的承载力有所升高,压缩性也有所降低,这就是应力集中现象。c.垫层特性。对于软弱土层比较厚的情况,桩体有可能不贯穿整个软弱土层,这样,软弱土层只有部分厚度转变为复合土层,复合土层主要起垫层的作用。垫层能将荷载引起的应力向周围横向扩散,使应力分布趋于均匀,从而可提高地基的承载力,减少沉降量。

1.2 沉管砂石桩法特性

沉管砂石桩法是由砂石(包括砾石、卵石、碎石)等散体材料组成的,利用振动沉管的方式,在软弱地基中成孔后将这些材料振动挤压入土中,形成具有一定深度和较大直径的密实砂石桩与天然地基形成的人工地基。同样沉管砂石桩法对不同性质的地基土和不同的施工法有不相同的特性:1)在松散砂土和粉土地基中的特性:a.密实特性。对于松散状态的砂土,颗粒之间的孔隙较大,渗透系数也较大。单粒结构总处于松散～紧密状态,在外力作用下会重新排列,达到密实状态。b.抗液化特性。沉管砂石桩有很多孔隙,具有良好的排水通道,这可以加速消散外力作用产生的超孔隙水压,降低砂土液化特性。另外由于砂石桩在成桩过程中桩间土受到多次振动,预先受振过的砂土比未受振动的砂土更具抗液化能力。以上情况表明沉管砂石桩能大大提高地基的抗液化能力。2)在软黏性土地基中的特性:a.置换特性。在沉管砂石桩复合地基中,砂石桩替换了同体积的软弱黏土,而砂石桩的强度和抗变形能力均优于原有地基土,从而提高了地基的整体稳定性和抗破坏能力。b.排水特性。砂和石的结构具备通水条件,砂石桩竖向布置成为饱和黏土良好的排水通道,以缩短排水距离,加速土层的固结,起到非常好的排水作用。

2 二者特性之比较

2.1 相同之处

相同之处在于它们都是软弱土地基经过处理后的复合地基,具有复合地基所具有的共性。

1)形成机理相同。

利用振动或冲击的方式在软土地基中成孔,然后在孔中振动挤压一定的散体材料,形成一种桩体,这种桩体与天然地基土形成复合地基,共同承受外部荷载。

2)桩体的作用相似。

这两种复合地基的主体都是桩体,它们的桩体都是柔性桩,桩体受力时必须与周围土体共同作用才显其优势,属复合地基的一部分。桩体受力时都产生侧向膨胀,而周围土体阻止其侧向膨胀。另外,在密实地基、置换、排水等作用上都是相似的。

3)工程特性相似之处。

作为处理软弱地基的方式,它们的目的是相同的,即通过置换改良软弱地基,提高地基承载力,减少地基沉降,这就决定了经过它们处理过的地基有以下优点:承载力提高,沉降量减少,抗剪能力提高,排水效果明显。

4)破坏机理相似。

这两种复合地基的主体都是桩体,桩体的破坏形式决定了复合地基的破坏形式,所以它们的破坏形式也基本相同。桩体的破坏形式主要有三种:鼓出破坏、刺入破坏和剪切破坏。

2.2 不同之处

1)桩体组成材料不同。

振冲法的桩体材料主要由粒径较大的碎石或卵石组成,而沉管砂石桩法的桩体材料主要由砂石(包括砾石、卵石、碎石)等散体材料组成。

2)施工机械不同。

振冲法的施工是利用振动器的高频振动和高压水流,边振动边水冲将振冲器沉到土中预定深度,经洗孔后填入碎石,通过重复填料和振密而形成桩体。而沉管砂石桩是在不用水的情况下,用振动沉管挤密的方式形成桩体。

3)适用地层有所不同。

作为沉管砂石桩法形成的砂石桩复合地基,其穿透能力弱,适用于松散液化砂土及粉土、素填土、杂填土地基,不适用于强度高黏性土和密实砂土、粉土地基。振冲法穿透能力强,制成的碎石桩适用于黏性土和粉土地基以及砂土、素填土、杂填土地基。

3成桩能力及造价

振冲法与沉管砂石桩法成桩,桩体都是由砂、碎石及其他符合要求的散体材料单种或混合形式制成的砂石桩。根据它们的施工方法称振冲法(施工时用水)为湿法,砂石桩施工(施工时基本不用水)为干法。从应用方面看有许多相同之处,但从成桩能力与造价方面来看其不同之处如表1所示。

4结语

在地基处理中,根据振冲法和沉管砂石桩法各自的加固机理、特性、适用范围、成桩能力与造价,采用既经济又安全,适合当地经验的方法,才能达到理想效果。

参考文献