地基處理之振沖法

2022/11/2913—3振沖法（振動(dòng)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(dá)到地基加固之目的。二、施工設(shè)備

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

8~10噸履帶式、輪胎式起重機(jī)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(tái)、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(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)一組偏心塊產(chǎn)生一定頻率和振幅的水平振動(dòng)，壓力水（400~600kPa）通過(guò)空心豎軸從振沖器下端噴口噴出，在振動(dòng)和水沖作用下快速形成樁孔，周圍土體也在振動(dòng)和高壓水的噴射下得到加密。

振:偏心輪旋轉(zhuǎn),振動(dòng)加密,使顆粒移動(dòng)；

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(kāi)下噴水口，啟動(dòng)振動(dòng)器；

⑶振沖下沉達(dá)設(shè)計(jì)深度（1~2m/min）；

⑷上提30cm，清孔；

⑸關(guān)閉下噴水口，打開(kāi)上噴水口，向孔內(nèi)邊填料，邊噴水振動(dòng)，使填料密實(shí)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(jī)理⒈在砂性土地基中振沖器對(duì)土施加重復(fù)的水平振動(dòng)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(shì)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(kāi)始液化，隨后孔隙水消散，土體得到固結(jié)。（液態(tài)區(qū)過(guò)渡區(qū)擠密區(qū)彈性區(qū)）

⒉在粘性土地基中振動(dòng)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(dòng)擠壓作用下不可能使四周土密實(shí)，尤其對(duì)飽和軟粘土，甚至擾動(dòng)了土的結(jié)構(gòu)?？紫端畨毫ι呓档土擞行?yīng)力，使土的強(qiáng)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(shí)，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(diǎn)及適用土質(zhì)

⒈方法特點(diǎn)：技術(shù)可靠，機(jī)具設(shè)備與施工操作簡(jiǎn)單，可就地取材，加固速度快，造價(jià)低，振動(dòng)小，噪音低。但孔內(nèi)返出大量泥水，對(duì)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(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(qiáng)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(qiáng)度過(guò)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2022/11/299六、振沖樁的設(shè)計(jì)

㈠設(shè)計(jì)步驟

(1)充分掌握土體物理力學(xué)性質(zhì)與指標(biāo)，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(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)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(biāo)；編制淤泥平面分布或等厚線圖，為確定樁長(zhǎng)、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(duì)地基處理的要求，為加強(qiáng)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(zhǎng)。

⑵振沖密實(shí)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(shí)。2022/11/2910

㈡

、設(shè)計(jì)內(nèi)容

⑴加固范圍根據(jù)建筑物重要性和場(chǎng)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(dú)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(zhǎng)確定后，根據(jù)建筑物基礎(chǔ)對(duì)加固土層的強(qiáng)度與變形要求，按有關(guān)公式試算復(fù)合地基承載力標(biāo)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(jī)械條件、場(chǎng)地條件進(jìn)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(duì)初步方案進(jìn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shè)備備等因素素確定。。如30kW振沖器施施工的碎碎石樁可可達(dá)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(qiáng)強(qiáng)度確定定。荷載大或或強(qiáng)度低低時(shí)取較較小間距距，反之之則較大大。對(duì)樁樁端無(wú)硬硬持力層的的短樁，，應(yīng)取小小間距。。一般為為1.5~2.5m。2022/11/2613㈢、復(fù)合地基基承載力的的計(jì)算1．復(fù)合地基基承載力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算算復(fù)合地基的的承載力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按按現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合合地基載荷荷試驗(yàn)確定定，也可用用單樁和樁樁間土的載載荷試驗(yàn)按按下式確定定：2022/11/2614七、振沖樁樁的施工要要點(diǎn)振沖法加固固軟弱地基基，對(duì)不同同的地層，，有不同的的加固機(jī)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(diǎn)點(diǎn)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(shè)設(shè)計(jì)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(shí)間等因因素有關(guān)。。土質(zhì)及振振沖器一定定時(shí)，加大大壓力水沖沖切速度及及振沖器上上下往復(fù)次次數(shù)，孔徑徑將增大（（擴(kuò)孔孔）。。如如地地基基中中夾夾有有硬硬層層時(shí)時(shí)可可采采用用。。2022/11/2615⑵清清孔孔———成孔孔過(guò)過(guò)程程中中，，孔孔中中粘粘粒粒、、細(xì)細(xì)砂砂等等與與回回水水?dāng)嚁嚮旎鞛闉檎痴扯榷容^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(jìn)進(jìn)度度。。因因此此，，成孔孔后后應(yīng)應(yīng)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(fù)復(fù)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(wú)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(guò)過(guò)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(shí)實(shí)，，如如此此反反復(fù)復(fù)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(dá)達(dá)2022/11/2616到規(guī)定振密密標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)孔壁易坍塌塌的軟弱地地層，還常采用用“先護(hù)壁，后后成孔”的方法，，即成孔過(guò)過(guò)程中，對(duì)對(duì)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(shí)，直至至設(shè)計(jì)加固固深度，再再按常規(guī)要要求制樁。。加料時(shí)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(shí)實(shí)，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(shí)實(shí)度逐漸增增大，振沖沖器振動(dòng)負(fù)荷也越來(lái)越大大，振沖器器電機(jī)的電流值也隨之升高高，因此振振沖器電機(jī)機(jī)的電流值值可間接反反映樁體的的密實(shí)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(shí)電流流”。密實(shí)電流流的大小小根據(jù)土土質(zhì)情況況、設(shè)計(jì)計(jì)要求由由制樁試試驗(yàn)或經(jīng)經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)點(diǎn)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(duì)中砂或粗粗砂地基基，由于在在振密過(guò)過(guò)程中振振動(dòng)區(qū)頂頂層中粗粗砂易坍坍落，成成為自然然補(bǔ)給料料源，故故可采用用不加料料處理工工藝。對(duì)粉細(xì)砂地地基，在振密密時(shí)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(shí)時(shí)間、密密實(shí)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(shí)使使返回水水流不攜攜帶出大大量細(xì)顆顆粒為原原則。②留振振時(shí)間是指振沖沖器在孔孔內(nèi)某一一深度處處振動(dòng)的的時(shí)間。只只有在砂砂土充分分飽和并并有足夠夠的留振振時(shí)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)：：供水量量為200~400L/min；留振時(shí)時(shí)間為30~60S；密實(shí)實(shí)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(dāng)?shù)鼗量辜艏魪?qiáng)度較較低時(shí)宜宜“間隔跳打打”。另應(yīng)應(yīng)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(xiàng)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(diǎn)，應(yīng)應(yīng)補(bǔ)做或采取有效的的補(bǔ)救措施。⒉施工結(jié)束