振冲置换法加固软粘土地基

振冲置换法加固软粘土地基
一、 特点及适用条件
（一）特点
1、施工工效高，工期短，不受季节限制。
2、机械设备和施工工艺简单，便于推广。
3、节省劳力，可就地取材，综合经济效益好。
4、施工噪声低，社会效益显著。
（二）适用条件
适用于不排水抗剪强度为15～20kPa的软粘土或亚粘土地基的处理，最大加固深度为15m，加固后复合地基承载力可达200kPa。
二、原理
利用能产生水平方向振动的管状设备，在高压水流冲切配合下，使地基成孔，然后向孔内分批填入碎石等坚硬材料，用振冲器将其挤密，形成碎石桩。这样，一方面碎石桩与地基土形成复合地基，另一方面，由于填入坚硬材料和振冲作用，使原地基土被挤密，原地基土中的水又被压入碎石桩，故地基土的物理力学性能得到改善，从而使地基的承载力得以提高，沉降量得以降低。
复合地基的容许承载力和最大沉降量，可现场试验确定。其容许承载力可用下式估算：
Rsp＝[1+m(n-1)]Rs―――――（1）
Rsp＝[1+m(n-1)]3Su―――――（2）
式中 Rsp――复合地基容许承载力；
m―――面积置换率，m＝D2/De2，D为碎石桩直径，De随桩的布置形式不同而各异，当桩按等边三角形布置时De＝1.05d，按正方形布置则De＝1.13d，按矩形布置De＝1.13√(d1d2)，d,d1,d2为桩间距；
n―――桩土应力比，n＝3～5，当建筑物容许变形小时，n取小值，反之取大值；
Rs――原地基土容许承载力，取平均值；
Su――原地基土的十字板抗剪强度，取平均值。
三、施工工艺
（一）施工工艺流程
施工工艺流程见图1（二）关键技术
关键技术为振冲造孔、成桩和质量检测技术。
（三）施工要点
1、采用此法作10m长的桩，工效一般为0.5～0.8根/h，可据此作施工安排。
2、施工参数通过现场试验确定。
3、振冲前应按设计图纸在现场定出孔位，并编号，将施工用水管路和电力线路引到现场，安排好施工产生的污水、泥浆的排放设施。
4、根据桩的平面布置及周围建筑物情况安排施工顺序，可供选择的施工顺序见图2。制桩步骤为：振冲成孔→清孔→填石并捣实（边填边捣），见图3。5、当振冲器到达孔底以上0.5m时，要将振冲器提出孔口，再放下，如此反复1～2次，升降速度为5～6m/min，然后将振冲器停在孔底以上0.5m处，开始清孔，2min后提出振冲器，准备填碎石。
6、第一次填料可以多一些。以后每次填料高以不超过0.5m为宜。当电源达到规定值时，应稳定10～20s再提升，否则应继续加料振密。
7、必须对每根桩的电流、水压、深度和填料高度等参数作详细记录。
8、冬季施工时，应将表层冻土破碎后再造孔。每班完工后，都应将供水管路和振冲器中的积水放净，以防冻坏。
四、机具设备
所需机具设备见表1。其中，振冲器宜选用带潜水电机者，其构造见图4，参数可根据加固孔径、密实度选用；汽车吊的起重能力为80～150KN，提升高度须符合要求；水泵的供水压力不宜低于0.5Mpa，供水量应大于20m3/h。另外，还需配备控制电流操作台，其上需附有150A以上的电流表（或自动记录电流计）和500V电压表等。




序号 名称 型号 功率 数量 用途
1 振冲器 ZCQ-75 75KW 1台 造孔挤密、填料
2 汽车吊 1台 起落振冲器
3 水 泵 JQZ-61-2 17KW 1台 供振冲水
4 污水泵 JQZ-32-412 4KW 2台 排泥浆
5 潜水泵 2.2KW 1台 给水箱供水
6 水 箱 6m3 1个
7 装载机 0.8m3 1台 填料


五、劳动力组织
一般安排三班制作业，劳动力组织见表2。
表2 劳动力组织
序号 工种 人数 工作内容
1 孔口指挥 3 除负责孔口外，兼管现场
2 吊车司机 3 操纵吊车起落振冲器
3 记录员 3 现场施工记录
4 普通工 3 排泥浆，拉大绳，调水压
5 电工 3 安装电线，电气维修
6 填料工 24 孔口填料，运料
7 技术人员 1 负责技术指导，兼管统计
合计 40

六、质量安全标准
（一）质量标准
1、控制好填料（碎石、砾石、卵石）规格，一般粒径为2~5cm，含泥量须小于10%。
2、控制好桩位中心线于桩底标高，必须达到：振冲器的喷水中心于桩孔中心的偏差小于0.2D（D为桩径）。在造孔时应测量成孔深度。
3、桩体垂直度偏差不得大于1‰。
（二）质量控制措施
在施工过程中，严格按图5程序控制质量。
（三）安全措施
1、增强现场施工人员的安全施工意识，教育、要求严格按规范和施工程序的要求施工。
2、振冲器等主要设备由专业人员操作。
3、各种电气设备都应接地良好。
（四）效果检测
对大型工程，正式开工前应作试验桩，用压力板进行荷载试验。检测时间应根据地基土的性质和完成时间确定；砂土在半个月后，粘土在一个月后。检测需按要求进行复合地基荷载沉降试验，并将结果绘成地基承载力R－沉降量S曲线。
七、效益分析
振冲法加固的软粘土地基，承载力可提高3倍。设计承载力小于200kPa的结构，采用振冲法加固地基比较经济，与预制混凝土桩基础相比，可节省工程费用60%左右。