振冲法,又称振动水冲法,是以起重机吊起振冲器,起动潜水电动机带动偏心块,使振冲器产生高频振动,同时开动水泵,通过喷嘴喷射高压水流在土中形成振冲孔,并在振动冲水过程中分批填以砂石集料,借振冲器的水平及垂直振动,振密填料,形成的砂石桩体与原地基构成复合地基,以提高地基的承载力和改善土体的排水降压通道,并对可能发生液化的砂土产生预振效应,防止液化,减少地基的沉降和沉降差。
振冲桩加固地基可节省钢材、水泥和木材,且施工简单,加固期短,可因地制宜,就地取材,用碎石、卵石和砂、矿渣等填料,费用低廉,是一种快速、经济、有效的加固地基的方法。
振冲桩适用于加固松散的砂土地基;对黏性土和人工填土地基,经试验证明加固有效时,方可使用;对于粗砂土地基,可利用振冲器的振动和水冲过程使砂土结构重新排列挤密,而不必另加砂石填料(亦称振冲挤密法)。
(1)施工要点
1)施工前,应先进行振冲试验,以确定其成孔施工合适的水压、水量、成孔速度及填料方法,达到土体密实度时的密实电流值、填料量和留振时间。
2)振冲挤密或振冲置换桩的施工过程包括:定位、成孔、清孔和填料振密等(图2-7)。
①定位:振冲前,应按设计图定出冲孔中心位置并编号。
②成孔:振冲器用履带式起重机或卷扬机悬吊,对准桩位,打开下喷水口,起动水泵和振冲器。水压可用0.4~0.6MPa,水量可用200~400L/min。此时,振冲器以其自身重力和在振动喷水作用下,以1~2m/min的速度徐徐沉入土中,每沉入0.5m,宜留振5~10s进行扩孔。待孔内泥浆溢出时再继续沉入。
③清孔:当下沉达到设计深度时,振冲器应在孔底适当留振并关闭下喷水口,打开上喷水口减小射水压力(一般保持0.1MPa),以便排除泥浆进行清孔。
④填料振密:振冲器提出孔口,向孔内加入填料约1m高,将振冲器下降至填料中进行振密,待密实电流达到规定的数值后将振冲器提升0.5m,再从孔口往下填料,每次加料的高度为0.5~0.8m。如此自下而上反复进行直至孔口,成桩操作即告完成。在砂性土中制桩时,亦可采用边振边加料的方法。
3)振冲成孔方法可按表2-16选用。
图2-7 振冲碎石桩施工工艺
a)定位 b)振冲下沉 c)振冲至设计标高并下料 d)边振边下料、边上提 e)成桩
表2-16 振冲成孔方法的选择(www.daowen.com)
4)在振密过程中宜小水量喷水补给,以降低孔内泥浆密度,有利于填料下沉,便于振捣密实。
5)振冲桩施工时桩顶部约1m范围内的桩体由于土覆压力密实度难以保证,一般应予挖除,另做垫层或用振动碾压使之密实。
6)冬期施工应采取防冻技术措施,每作业班施工完毕后应及时将供水管和振冲器水管内积水排净,以免冻结,影响施工作业。
(2)质量控制
1)施工前应检查振冲器的性能,电流表、电压表的准确度及填料的性能。
为确切掌握好填料量、密实电流和留振时间,使各段桩体都符合规定的要求,应通过现场试成桩确定这些施工参数。填料应选择不溶于地下水,或不受侵蚀影响且本身无侵蚀性并性能稳定的硬粒料。对粒径控制的目的,是确保振冲效果及效率。粒径过大,在边振边填过程中难以落入孔内;粒径过细小,在孔中沉入速度太慢,不易振密。
2)施工中应检查密度电流、供水压力、供水量、填料量、孔底留振时间、振冲点位置、振冲器施工参数等(施工参数由振冲试验或设计确定)。
振冲置换造孔的方法有:排孔法,即由一端开始到另一端结束;跳打法,即每排孔施工时隔一孔造一孔,反复进行;帷幕法,即先造外围2~3圈孔,再造内圈孔,此时可隔一圈造一圈或依次向中心区推进。振冲施工必须防止漏孔,因此要做好孔位编号和施工复查工作。
3)施工结束后,应在有代表性的地段做地基强度或地基承载力检验。
振冲施工对原土结构造成扰动,使其强度降低。因此,质量检验应在施工结束后间歇一定时间进行,对砂土地基应间隔2~3周。桩顶部位由于周围约束力小,密实度较难达到要求,检验取样应考虑此因素。对振冲密实法加固的砂土地基,如不加填料,质量检验主要是地基的密实度,宜由设计、施工、监理(或业主方)共同确定位置后,再进行检验。
4)振冲地基质量检验标准应符合表2-17的规定。
表2-17 振冲地基质量检验标准
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