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振冲碎石桩法在建筑地基处理的应用

2015-07-14 175 0

随着我国建筑行业业的快速发展，建筑占地飞速增加，我国虽然领域广宽，但我们日常生活及活动的领域里土地资源却很紧张，必须充分合理地运用。再加上使用上不当浪费等各种原因，所以我们不得不在不良的地基上建造各种建筑物。此时就必须发挥人的主动创造性，运用科学技术改造自然，改造不良地基，将其转变为我们所需要的良好地基。地基加固处理就是直接改造不良地基的技术之一。振冲碎石桩法，是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生高频振动，同时启动水泵，通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的共同作用下，将振动器沉到土中的预定深度，经清孔后，从地面向孔内逐段填入碎石，使在振动作用下被挤密实，达到要求的密实度后即可提升振动器，如此重复填料和振密，直至地面，在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降和不均匀沉降，是一种快速、经济有效的加固方法。
　　1 工艺特点
　　振冲法加固地基特点是：技术可靠，机具设备简单，操作技术易于掌握，施工简便，可节省三材，因地制宜，就地取材，采用碎石、卵石、砂或矿渣等作填料；加固速度快，节约投资；而且，碎石桩具有良好的透水性，可加速地基固结，使地基承载力可提高1.2～1.35倍；此外，振冲过程中的预震效应，可使砂土地基增加抗液化能力。
　　2 工艺原理
　　振冲置换法是在地基土中借振冲器成孔，振密填料置换，制造一群以碎石、等散粒材料组成的桩体，与原地基土一起构成复合地基，使地基承载力提高，沉降减少，增加抗液化能力，它又名振冲置换碎石桩法。
　　3 施工工艺操作要点
　　本项目施工中，振冲造孔方法选用跳打法，即同一排孔采取隔一孔造一孔，采用跳打法造孔影响小，易保证桩的垂直度；但要防止漏掉孔位，并应注意桩位准确。振冲桩的布置采用正方形、梅花形两种形式。填料方法采用连续填料法。施工前应先进行振冲试验，以确定完成孔合适的水压水量、成孔速度及填料方法；达到土体密实电流，填料量和留振时间（施工工艺三要素）。
　　3.1振冲定位
　　吊机起吊振冲器对准桩位（误差小于10cm），开启供水泵，水压可用200～600kPa、水量可用200～400/min，待振冲器下口出水后，开动电源，启动振冲器，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。
　　3.2振冲成孔
　　启动施工车或吊车的卷扬机下放振冲器，使其以1～2m/min的速度徐徐贯入土中。造孔的过程应保持振冲器呈悬垂的状态，以保证垂直成孔。注意在振冲器下沉过程中的电流不得超过电机的额定电流值，万一超过，须减速下沉或暂停下沉或向上提升一段距离，借助于高压水松动土层后，电流值下降到额定电流以内时再进行下沉。在开孔过程中，要记录振冲器各深度的电流值和时间。电流值的变化能定性地反映出土的强度变化，若孔口不返水，应加大供水量，并记录造孔的电流值、造孔的速度及返水的情况。
　　3.3留振时间和上拔速度
　　当振冲达到设计深度后，对振冲密实法，可在这一深度上留振30s，将水压和水量降至孔口有一定量回水但无大量细小颗粒带走的程度。如遇中部硬夹层，应适当通孔，每深入1m应停留扩孔5～10s，达到深度后，振冲器再往返1～2次进行扩孔。对连续填料法振冲器留在孔底以上30～50cm处准备填料。
　　3.4清孔
　　成孔后，若返水中含泥量较高或孔口被泥淤堵塞以及孔中有强度较高的粘性土，导致成孔直径小时，一般需清孔。即把振冲器提出孔口（或提到需要清孔的位置）；然后借助于循环水使孔内泥浆变稀，清除孔内泥土，保证填料畅通；最后，将振冲器停留在加固深度以上30～ 50cm处准备填料。
　　3.5填料
　　采用连续填料法施工时，振冲器成孔后应停留在设计加固深度以上30 ～ 50cm处，向孔内不断填料，并在整个制桩过程中石料均处于满孔状态；采用间断填料时，应将振冲器提出孔口，每次往孔内倒0.15～0.5m3石料，振冲器下降至填料中振捣一次。如此反复，直到制桩完成。振冲器在填料中进行振实，这时，振冲器不仅能使填料振密，并且可依靠振冲器的水平向振动力将填入孔口的填料挤入侧壁中，从而使桩径增大。由于填料的不断挤入，孔壁的约束力逐渐增大，一旦约束力与振冲器产生的水平向振动力相平衡时，桩径不再扩大，这时振冲器的电流值迅速增大。当电流达到规定电流（即前述的“密实电流”）时，认为该深度的桩深已经振密，如果电流达不到其密实电流，则需要提起振冲器向孔内倒一批料，然后再下降振冲器继续振密，直至孔口。如此反复操作，直到该深度的电流达到密实电流为止。每倒一批填料进行振密，都必须记录深度、填料量、振密时间和振密时的电流量。密实电流由现场制桩确定或按经验估算。
　　3.6制桩结束
　　制桩加固至桩顶设计标高以上0.5 ～ 1.0m时，先停止振冲器运转，再停止供水泵，这样1根桩就完成了。
　　4 质量控制
　　4.1施工中应注意的质量问题
　　4．1．1桩头不密实
　　振动桩施工完毕，振冲最上1m左右时由于土覆盖压力小，桩的密实难以保证，宜予挖除，另用垫层，或另用振动碾压面进行碾压密实处理。
　　4．1．2桩体缩颈或断桩
　　在软粘土地基中施工时，应经常上下提升振冲器进行清孔，如土质特别软，可在振冲器下沉到第一层软弱层时，就在孔中填料，进行初步挤振，使这些填料挤到该软弱层的周围，起到保护此段孔壁的作用。然后再继续按常规向下进行振冲，直至达到设计深度为止。
　　4．1．3检验间隔时间不足
　　振动施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间方可进行质量检验。对粘性土地基间隔3-4周，对粉土地基为2-3周。
　　4．1．4地基承载力不足
　　振冲法用于处理粘粒含量小于10%的中砂地基，亦可采用不加填料的振冲密实法（又称振冲挤密砂桩法）。主要是利用振动和压力使砂层液化，砂颗粒相互挤密，重新排例，孔隙减少，从而提高砂层的承载力和抗液化能力。振冲法不适于在地下水位较高、土质松散塌方和含有大块石等障碍物的土层中使用。
　　5 结语
　　用振冲碎石桩处理地基，能有效地提高地基承载力，使得处理后的地基强度比较均匀，对地基的不均匀沉降也有显著的效果。采用振冲碎石桩法施工较为简单，工艺易于控制，机械化程度较高，施工速度快，地质适应性强，不受季节气候影响(本工程就是冬季施工)，工程质量易于控制，工程造价较低，比同样处理效果采用钢筋混凝土灌注桩节约投资近 40％，是一种值得推广的处理方法。本工艺适用于工业与民用建筑工程加固粘性土、粉土、松散砂土、饱和黄土和人工填土等采用振冲法加固地基的工程。施工中要加强施工管理、严格过程控制，加大检查力度，通过合理组织及充分的技术储备，施工中始终保持“技术先行”，同时注重“过程控制”，最终取得了很好的效果。
　　参考文献：
　　[1]中华人民共和国城乡建设环境保护部，《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ202-83，1984年5月1日实施。
　　[2]中华人民共和国建设部，《建设地基处理技术规范》JGJ79-2002，2003年1月1日实施。
　　[3]中华人民共和国建设部，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002，2002年5月1日实施。

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