地基處理之振沖法

2022/11/2913—3振沖法（振動水沖法）一、振沖法的概念

——利用振沖器在松軟地基中成孔，然后填入砂或碎石等材料，做成樁型，以擠密周圍土體或與土體形成復合地基，達到地基加固之目的。二、施工設備

振沖法最早是上世紀三十年代中期由德國的斯圖門發(fā)明的，我國于七十年代引入。最初只用于振密中粗砂和部分粉細砂地基。自50年代末60年代初開始應用于加固粘性土地基。(改良,石家莊、承德)主要機具：振沖器、起重機、水泵和控制設備等。2022/11/292B90⒈起重機

8~10噸履帶式、輪胎式起重機等。⒉水泵要求水壓力為400~600kPa，流量20~30m3/h。⒊控制設備電流操作臺、150A電流表、500V電壓表、供水管、加料斗等。2022/11/293⒋振沖器(1)構(gòu)造與尺寸

類似混凝土插入式振搗棒。

d=270~450mm,L=1.6~3m,G=8~20KNW=13~75kW(2)工作原理:

利用電機旋轉(zhuǎn)帶動一組偏心塊產(chǎn)生一定頻率和振幅的水平振動，壓力水（400~600kPa）通過空心豎軸從振沖器下端噴口噴出，在振動和水沖作用下快速形成樁孔，周圍土體也在振動和高壓水的噴射下得到加密。

振:偏心輪旋轉(zhuǎn),振動加密,使顆粒移動；

沖:高壓水沖切,使土顆粒振浮液化固結(jié)。2022/11/294B89三、施工工藝

⑴振沖器就位；

⑵打開下噴水口，啟動振動器；

⑶振沖下沉達設計深度（1~2m/min）；

⑷上提30cm，清孔；

⑸關(guān)閉下噴水口，打開上噴水口，向孔內(nèi)邊填料，邊噴水振動，使填料密實后逐漸上提振沖器（1~2m/min）。

⑹振沖器提出地面，形成振沖樁。2022/11/295四、加固機理⒈在砂性土地基中振沖器對土施加重復的水平振動和側(cè)向擠壓作用，使土結(jié)構(gòu)破壞，孔隙水壓力升高。結(jié)構(gòu)破壞后的土粒便向低勢能位置轉(zhuǎn)移，重新排列，使土體由松變密。孔隙水壓力上升到一定程度后，土體開始液化，隨后孔隙水消散，土體得到固結(jié)。（液態(tài)區(qū)過渡區(qū)擠密區(qū)彈性區(qū)）

⒉在粘性土地基中振動不能使粘性土液化，除了非飽和土和粘粒含量少的2022/11/296粘性土外，在振動擠壓作用下不可能使四周土密實，尤其對飽和軟粘土，甚至擾動了土的結(jié)構(gòu)。孔隙水壓力升高降低了有效應力，使土的強度降低。故振沖器主要起成孔作用，并將填入孔中的粗顆粒材料振擠密實，靠振沖置換作用形成復合地基。此外，還有排水固結(jié)作用。五、方法特點及適用土質(zhì)

⒈方法特點：技術(shù)可靠，機具設備與施工操作簡單，可就地取材，加固速度快，造價低，振動小，噪音低。但孔內(nèi)返出大量泥水，對環(huán)境有污染。2022/11/297樁體材料具有良好的透水性，可加速地基固結(jié)，復合地基承載力可提高1~3倍，沉降量可減少1/2~2/3；振沖預震效應，可使砂土地基增加抗液化能力。

⒉適用土質(zhì)

⑴振沖置換法適用于不排水抗剪強度Cu不小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基（樁周土強度過低，土的約束力始終不能平衡填料的擠入力，則難以成樁。而且易發(fā)生鼓脹破壞）。

2022/11/298

軟粘土砂石樁的鼓脹破壞2022/11/299六、振沖樁的設計

㈠設計步驟

(1)充分掌握土體物理力學性質(zhì)與指標，尤其是淤泥或淤泥質(zhì)粘土的厚度變化。初步論證用碎石樁加固的可行性，如果可行，但資料不全，應針對存在的問題進行補勘。

(2)編制綜合剖面圖，確定加固層的厚度、深度及力學指標；編制淤泥平面分布或等厚線圖，為確定樁長、合理布樁提供基礎資料。

(3)掌握上部結(jié)構(gòu)特征、荷載分布及對地基處理的要求，為加強樁、合理布樁提供依據(jù)。

(4)綜合分析上述條件，確定采用碎石樁加固地基后，確定樁長。

⑵振沖密實法適用于處理砂土和粉土等地基；粘粒含量小于10%的粗砂、中砂地基，可不加填料原地振沖密實。2022/11/2910

㈡

、設計內(nèi)容

⑴加固范圍根據(jù)建筑物重要性和場地條件確定，一般均大于基底面積。通常可在基礎外增加1~2排樁，可液化地基增加2~4排樁。

⑵樁的布置形式

片筏基礎：等邊三角形；獨立或條形基礎：正方形、矩形、等腰三角形等；園形或環(huán)形基礎：放射形布置。(5)樁長確定后，根據(jù)建筑物基礎對加固土層的強度與變形要求，按有關(guān)公式試算復合地基承載力標淮值及壓縮模量預估值，從而確定碎石樁的直徑、樁間距、置換率、布樁方式、加固范圍、加固效果，形成初步加固方案。(6)按照初步方案，結(jié)合地基條件、機械條件、場地條件進行試打。試打組數(shù)不少于兩組6根。根據(jù)試打后的結(jié)果對初步方案進行修改調(diào)整，最終確定施工方案。2022/11/2611樁位位布布置置a:正方方形形;b:矩形形;c:等腰腰三三角角形形;d:放射射狀狀2022/11/2612⑶樁長確定定根據(jù)地層層條件，，建筑結(jié)結(jié)構(gòu)，荷荷載，樁樁的用途途等要求求具體確確定。但但樁長一一般不宜宜小于4m。⑷樁的的直徑根據(jù)地基基土質(zhì)條條件和成成樁設備備等因素素確定。。如30kW振沖器施施工的碎碎石樁可可達0.7~1.0m。一般為為0.8~1.2m。⑸樁的的間距根據(jù)建筑筑物的荷荷載大小小和原地地基土的的抗剪強強度確定定。荷載大或或強度低低時取較較小間距距，反之之則較大大。對樁樁端無硬硬持力層的的短樁，，應取小小間距。。一般為為1.5~2.5m。2022/11/2613㈢、復合地基基承載力的的計算1．復合地基基承載力標標準值計算算復合地基的的承載力標標準值應按按現(xiàn)場復合合地基載荷荷試驗確定定，也可用用單樁和樁樁間土的載載荷試驗按按下式確定定：2022/11/2614七、振沖樁樁的施工要要點振沖法加固固軟弱地基基，對不同同的地層，，有不同的的加固機理理，因而所所采用的施施工操作方方法也有所所不同。⒈振沖置置換法施工工操作要點點⑴成孔——土體在振沖沖器激振力力和壓力水水沖切作用用下破壞，，依靠自重重貫入到設設計深度形形成樁孔。。孔徑大小與土質(zhì)及振振沖器直徑徑、功率、、水壓作用用時間等因因素有關(guān)。。土質(zhì)及振振沖器一定定時，加大大壓力水沖沖切速度及及振沖器上上下往復次次數(shù)，孔徑徑將增大（（擴孔孔）。。如如地地基基中中夾夾有有硬硬層層時時可可采采用用。。2022/11/2615⑵清清孔孔———成孔孔過過程程中中，，孔孔中中粘粘粒粒、、細細砂砂等等與與回回水水攪攪混混為為粘粘度度較較大大的的泥漿漿，不不利利于于填填料料下下沉沉，，直直接接影影響響成成樁樁質(zhì)質(zhì)量量和和施施工工進進度度。。因因此此，，成孔孔后后應應用用壓壓力力水水將將孔孔內(nèi)內(nèi)泥泥漿漿沖沖頂頂出出地地面面。⑶填填料料———向孔孔內(nèi)內(nèi)倒倒入入樁樁體體材材料料。。填料料方方式式視視土土質(zhì)質(zhì)情情況況：①將振振沖沖器器提提出出孔孔口口，往往孔孔內(nèi)內(nèi)填填料料，，再再降降下下振振沖沖器器將將填填料料振振密密。。如如此此反反復復直直至至孔孔口口。。一一般般用用于于孔孔壁壁比比較較穩(wěn)穩(wěn)定定，，無塌塌孔孔現(xiàn)現(xiàn)象象的的地地層層。。②振振沖沖器器僅僅上上升升一一定定高高度度，由由孔孔口口通通過過吊吊管管與與孔孔壁壁間間隙隙往往下下填填料料，，再再下下降降振振沖沖器器振振擠擠密密實實，，如如此此反反復復直直至至孔孔口口。。適適用用于于土土質(zhì)質(zhì)較較軟軟，，孔壁壁不不穩(wěn)穩(wěn)的的地地層層。③由由孔孔口口連連續(xù)續(xù)向向孔孔內(nèi)內(nèi)填填料料，并并緩緩慢慢提提升升振振沖沖器器，，只只要要達達2022/11/2616到規(guī)定振密密標準，即即可繼續(xù)上上提，直至至孔口。適用于土質(zhì)質(zhì)較軟，間間隙較大，，填料粒徑徑較小的情情況。（松砂地地基）對孔壁易坍塌塌的軟弱地地層，還常采用用“先護壁，后后成孔”的方法，，即成孔過過程中，對對易坍塌層層段，從上上至下分段段填料振擠擠使孔壁密密實，直至至設計加固固深度，再再按常規(guī)要要求制樁。。加料時宜““少填勤填”，每次加加料以堆至至孔底高約約0.8~1.0m為宜。⑷振密密——將振沖器沉沉入填料中中工作，使使填料振實實，并將部部分填料擠擠入孔壁土土中，從而而使樁徑增增大。隨著填料的的不斷擠入入，孔壁土的的約束力不斷提高，，樁體密實實度逐漸增增大，振沖沖器振動負荷也越來越大大，振沖器器電機的電流值也隨之升高高，因此振振沖器電機機的電流值值可間接反反映樁體的的密實程度。表明某深度度處樁體已已經(jīng)振密的的電2022/11/2617流值稱為為“密實電流流”。密實電流流的大小小根據(jù)土土質(zhì)情況況、設計計要求由由制樁試試驗或經(jīng)經(jīng)驗確定定。通常常要超出出空振電電流35~45A。⒉振沖沖擠密法法施工操操作要點點⑴加料料方式——根據(jù)砂土土的性質(zhì)質(zhì)可采用用加填料振振密或不加填料料振密兩種方法法處理。。對中砂或粗粗砂地基基，由于在在振密過過程中振振動區(qū)頂頂層中粗粗砂易坍坍落，成成為自然然補給料料源，故故可采用用不加料料處理工工藝。對粉細砂地地基，在振密密時不易易自行塌塌陷，宜宜采用加加料的處處理工藝藝。⑵關(guān)鍵是控控制水量量大小、、留振時時間、密密實電流流和填料料量：2022/11/2618①水量大小小要保證砂砂土充分分飽和，同時使使返回水水流不攜攜帶出大大量細顆顆粒為原原則。②留振振時間是指振沖沖器在孔孔內(nèi)某一一深度處處振動的的時間。只只有在砂砂土充分分飽和并并有足夠夠的留振振時間的的條件下下，才能能使砂土土“完全全液化””并形成成一定的的“液化化區(qū)”。。③密實電電流可間接反反映砂土土被擠密密的程度度。④填料料量可直接反反映樁體體直徑的的大小。一般控制制標準：：供水量量為200~400L/min；留振時時間為30~60S；密實實電流不不小于50A；填料量量為每米米不小于于0.6m3。⒊施工工順序一般采用用“由里向外外”或“一邊向另另一邊”這兩種種方式有有利于擠擠走部分分軟土，，從而使使后續(xù)制制樁比較較容易。。當?shù)鼗量辜艏魪姸容^較低時宜宜“間隔跳打打”。另應應考慮相相臨建筑筑。2022/11/2619由里向外由一邊向另一一邊間隔跳打臨近建筑物2022/11/2620八、質(zhì)量控制制填料要求⑴振沖置換換法可用含泥量不不大的碎石、卵石、角礫礫、園礫等硬質(zhì)材材料。常用碎碎石粒徑為20~50mm，最大不宜大大于80mm。⑵振沖擠密密法宜用碎石、卵石、角礫礫、園礫、礫礫砂、粗砂、中砂等等硬質(zhì)材料。。1.檢查振沖施工工和各項施工工記錄、如有遺漏或或不符合規(guī)定定要求的樁或或振沖點，應應補做或采取有效的的補救措施。⒉施工結(jié)束