第三章-1振沖法

2023/2/413—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(fù)合地基，達到地基加固之目的。二、施工設(shè)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(yīng)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(shè)備等。2023/2/42B90⒈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(shè)備電流操作臺、150A電流表、500V電壓表、供水管、加料斗等。2023/2/43⒋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)。2023/2/44B89三、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(shè)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。2023/2/45四、加固機理⒈在砂性土地基中振沖器對土施加重復(fù)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?？紫端畨毫ι仙揭欢ǔ潭群?，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2023/2/46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)?？紫端畨毫ι呓档土擞行?yīng)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(fù)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(shè)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。2023/2/47樁體材料具有良好的透水性，可加速地基固結(jié)，復(fù)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(yù)震效應(yīng)，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）。

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軟粘土砂石樁的鼓脹破壞2023/2/49六、振沖樁的設(shè)計

㈠設(shè)計步驟

(1)充分掌握土體物理力學(xué)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(yīng)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(xué)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(chǔ)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。2023/2/410

㈡

、設(shè)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(chǔ)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(chǔ)：等邊三角形；獨立或條形基礎(chǔ)：正方形、矩形、等腰三角形等；園形或環(huán)形基礎(chǔ)：放射形布置。(5)樁長確定后，根據(jù)建筑物基礎(chǔ)對加固土層的強度與變形要求，按有關(guān)公式試算復(fù)合地基承載力標淮值及壓縮模量預(yù)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。2023/2/411樁位布置a:正方形;b:矩形;c:等腰三角形;d:放射狀2023/2/412

⑶樁長確定根據(jù)地層條件，建筑結(jié)構(gòu)，荷載，樁的用途等要求具體確定。但樁長一般不宜小于4m。

⑷樁的直徑根據(jù)地基土質(zhì)條件和成樁設(shè)備等因素確定。如30kW振沖器施工的碎石樁可達0.7~1.0m。一般為0.8~1.2m。

⑸樁的間距根據(jù)建筑物的荷載大小和原地基土的抗剪強度確定。荷載大或強度低時取較小間距，反之則較大。對樁端無硬持力層的短樁，應(yīng)取小間距。一般為1.5~2.5m。2023/2/413㈢、復(fù)合地基承載力的計算

1．復(fù)合地基承載力標準值計算復(fù)合地基的承載力標準值應(yīng)按現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，也可用單樁和樁間土的載荷試驗按下式確定：2023/2/414七、振沖樁的施工要點振沖法加固軟弱地基，對不同的地層，有不同的加固機理，因而所采用的施工操作方法也有所不同。⒈振沖置換法施工操作要點

⑴成孔——土體在振沖器激振力和壓力水沖切作用下破壞，依靠自重貫入到設(shè)計深度形成樁孔。

孔徑大小與土質(zhì)及振沖器直徑、功率、水壓作用時間等因素有關(guān)。土質(zhì)及振沖器一定時，加大壓力水沖切速度及振沖器上下往復(fù)次數(shù)，孔徑將增大（擴孔）。如地基中夾有硬層時可采用。2023/2/415

⑵清孔——成孔過程中，孔中粘粒、細砂等與回水攪混為粘度較大的泥漿，不利于填料下沉，直接影響成樁質(zhì)量和施工進度。因此，成孔后應(yīng)用壓力水將孔內(nèi)泥漿沖頂出地面。

⑶填料——向孔內(nèi)倒入樁體材料。填料方式視土質(zhì)情況：

①

將振沖器提出孔口，往孔內(nèi)填料，再降下振沖器將填料振密。如此反復(fù)直至孔口。一般用于孔壁比較穩(wěn)定，無塌孔現(xiàn)象的地層。

②振沖器僅上升一定高度，由孔口通過吊管與孔壁間隙往下填料，再下降振沖器振擠密實，如此反復(fù)直至孔口。適用于土質(zhì)較軟，孔壁不穩(wěn)的地層。

③由孔口連續(xù)向孔內(nèi)填料，并緩慢提升振沖器，只要達2023/2/416到規(guī)定振密標準，即可繼續(xù)上提，直至孔口。適用于土質(zhì)較軟，間隙較大，填料粒徑較小的情況。（松砂地基）對孔壁易坍塌的軟弱地層，還常采用“先護壁，后成孔”的方法，即成孔過程中，對易坍塌層段，從上至下分段填料振擠使孔壁密實，直至設(shè)計加固深度，再按常規(guī)要求制樁。加料時宜“少填勤填”，每次加料以堆至孔底高約0.8~1.0m為宜。

⑷振密——將振沖器沉入填料中工作，使填料振實，并將部分填料擠入孔壁土中，從而使樁徑增大。

隨著填料的不斷擠入，孔壁土的約束力不斷提高，樁體密實度逐漸增大，振沖器振動負荷也越來越大，振沖器電機的電流值也隨之升高，因此振沖器電機的電流值可間接反映樁體的密實程度。表明某深度處樁體已經(jīng)振密的電2023/2/417流值稱為“密實電流”。密實電流的大小根據(jù)土質(zhì)情況、設(shè)計要求由制樁試驗或經(jīng)驗確定。通常要超出空振電流35~45A。⒉振沖擠密法施工操作要點

⑴加料方式——根據(jù)砂土的性質(zhì)可采用加填料振密或不加填料振密兩種方法處理。對中砂或粗砂地基，由于在振密過程中振動區(qū)頂層中粗砂易坍落，成為自然補給料源，故可采用不加料處理工藝。對粉細砂地基，在振密時不易自行塌陷，宜采用加料的處理工藝。

⑵

關(guān)鍵是控制水量大小、留振時間、密實電流和填料量：

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①水量大小要保證砂土充分飽和，同時使返回水流不攜帶出大量細顆粒為原則。

②留振時間是指振沖器在孔內(nèi)某一深度處振動的時間。只有在砂土充分飽和并有足夠的留振時間的條件下，才能使砂土“完全液化”并形成一定的“液化區(qū)”。

③密實電流可間接反映砂土被擠密的程度。

④填料量可直接反映樁體直徑的大小。一般控制標準：供水量為200~400L/min；留振時間為30~60S；密實電流不小于50A；填料量為每米不小于0.6m3。⒊施工順序一般采用“由里向外”或“一邊向另一邊”這兩種方式有利于擠走部分軟土，從而使后續(xù)制樁比較容易。當?shù)鼗量辜魪姸容^低時宜“間隔跳打”。另應(yīng)考慮相臨建筑。2023/2/419由里向外由一邊向另一邊間隔跳打臨近建筑物2023/2/420八、質(zhì)量控制填料要求

⑴振沖置換法可用含泥量不大的碎石、卵石、角礫、園礫等硬質(zhì)材料。常用碎石粒徑為20~50mm，最大不宜大于80mm。

⑵振沖擠密法宜用碎石、卵石、角礫、園礫、礫砂、粗砂、中砂等硬質(zhì)材料。

1.檢查振沖施工和各項施工記錄、如有遺漏或不符合規(guī)定要求的樁或振沖點，應(yīng)補做或采取有效的補救措施。

⒉施工結(jié)束后，除砂土地基外，應(yīng)間隔一定時間方可進行檢測。對粘性土地基為3~4周；對粉土地基2~3周。

⒊可用單樁靜載試驗檢測，試驗承壓板直徑與樁徑相2023/2/421同。每200~400根樁隨機抽檢一根，但抽檢總數(shù)不少于3根。

⒋對砂土或粉土地