振沖碎石樁法在建筑地基處理的應(yīng)用

孫統(tǒng)收

摘要：振沖碎石樁適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜填土等地基.對(duì)于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kPa的飽和黏性土和飽和黃土地基,應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性.本文主要探討振振沖碎石樁法在建筑地基處理的應(yīng)用及注意的問題。近幾十年來，由于工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，給地基處理工程提供了有力的手段，重型起吊機(jī)械促成強(qiáng)夯技術(shù)，潛水電機(jī)的產(chǎn)生造就了振沖技術(shù)，高效真空泵的出現(xiàn)導(dǎo)致真空預(yù)壓加固，高壓泵、硬質(zhì)合金噴嘴的問世引出了高壓噴射注漿法。所謂的振沖碎石樁法就是在此基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的，筆者以在某廠建設(shè)項(xiàng)目的施工為例談及了其應(yīng)用，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：振沖碎石樁；地基處理；施工工藝

中圖分類號(hào)： U215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

隨著我國建筑行業(yè)業(yè)的快速發(fā)展，建筑占地飛速增加，我國雖然領(lǐng)域廣寬，但我們?nèi)粘Ｉ罴盎顒?dòng)的領(lǐng)域里土地資源卻很緊張，必須充分合理地運(yùn)用。再加上使用上不當(dāng)浪費(fèi)等各種原因，所以我們不得不在不良的地基上建造各種建筑物。此時(shí)就必須發(fā)揮人的主動(dòng)創(chuàng)造性，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)改造自然，改造不良地基，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兯枰牧己玫鼗?。地基加固處理就是直接改造不良地基的技術(shù)之一。振沖碎石樁法，是以起重機(jī)吊起振沖器，啟動(dòng)潛水電機(jī)帶動(dòng)偏心塊，使振動(dòng)器產(chǎn)生高頻振動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)水泵，通過噴嘴噴射高壓水流，在邊振邊沖的共同作用下，將振動(dòng)器沉到土中的預(yù)定深度，經(jīng)清孔后，從地面向孔內(nèi)逐段填入碎石，使在振動(dòng)作用下被擠密實(shí)，達(dá)到要求的密實(shí)度后即可提升振動(dòng)器，如此重復(fù)填料和振密，直至地面，在地基中形成一個(gè)大直徑的密實(shí)樁體與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降和不均勻沉降，是一種快速、經(jīng)濟(jì)有效的加固方法。

1 工藝特點(diǎn)

振沖法加固地基特點(diǎn)是：技術(shù)可靠，機(jī)具設(shè)備簡單，操作技術(shù)易于掌握，施工簡便，可節(jié)省三材，因地制宜，就地取材，采用碎石、卵石、砂或礦渣等作填料；加固速度快，節(jié)約投資；而且，碎石樁具有良好的透水性，可加速地基固結(jié)，使地基承載力可提高1.2～1.35倍；此外，振沖過程中的預(yù)震效應(yīng)，可使砂土地基增加抗液化能力。

2 工藝原理

振沖置換法是在地基土中借振沖器成孔，振密填料置換，制造一群以碎石、等散粒材料組成的樁體，與原地基土一起構(gòu)成復(fù)合地基，使地基承載力提高，沉降減少，增加抗液化能力，它又名振沖置換碎石樁法。

3 施工工藝操作要點(diǎn)

本項(xiàng)目施工中，振沖造孔方法選用跳打法，即同一排孔采取隔一孔造一孔，采用跳打法造孔影響小，易保證樁的垂直度；但要防止漏掉孔位，并應(yīng)注意樁位準(zhǔn)確。振沖樁的布置采用正方形、梅花形兩種形式。填料方法采用連續(xù)填料法。施工前應(yīng)先進(jìn)行振沖試驗(yàn)，以確定完成孔合適的水壓水量、成孔速度及填料方法；達(dá)到土體密實(shí)電流，填料量和留振時(shí)間（施工工藝三要素）。

3.1振沖定位

吊機(jī)起吊振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位（誤差小于10cm），開啟供水泵，水壓可用200～600kPa、水量可用200～400/min，待振沖器下口出水后，開動(dòng)電源，啟動(dòng)振沖器，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常。

3.2振沖成孔

啟動(dòng)施工車或吊車的卷揚(yáng)機(jī)下放振沖器，使其以1～2m/min的速度徐徐貫入土中。造孔的過程應(yīng)保持振沖器呈懸垂的狀態(tài)，以保證垂直成孔。注意在振沖器下沉過程中的電流不得超過電機(jī)的額定電流值，萬一超過，須減速下沉或暫停下沉或向上提升一段距離，借助于高壓水松動(dòng)土層后，電流值下降到額定電流以內(nèi)時(shí)再進(jìn)行下沉。在開孔過程中，要記錄振沖器各深度的電流值和時(shí)間。電流值的變化能定性地反映出土的強(qiáng)度變化，若孔口不返水，應(yīng)加大供水量，并記錄造孔的電流值、造孔的速度及返水的情況。

3.3留振時(shí)間和上拔速度

當(dāng)振沖達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，對(duì)振沖密實(shí)法，可在這一深度上留振30s，將水壓和水量降至孔口有一定量回水但無大量細(xì)小顆粒帶走的程度。如遇中部硬夾層，應(yīng)適當(dāng)通孔，每深入1m應(yīng)停留擴(kuò)孔5～10s，達(dá)到深度后，振沖器再往返1～2次進(jìn)行擴(kuò)孔。對(duì)連續(xù)填料法振沖器留在孔底以上30～50cm處準(zhǔn)備填料。

3.4清孔

成孔后，若返水中含泥量較高或孔口被泥淤堵塞以及孔中有強(qiáng)度較高的粘性土，導(dǎo)致成孔直徑小時(shí)，一般需清孔。即把振沖器提出孔口（或提到需要清孔的位置）；然后借助于循環(huán)水使孔內(nèi)泥漿變稀，清除孔內(nèi)泥土，保證填料暢通；最后，將振沖器停留在加固深度以上30～ 50cm處準(zhǔn)備填料。

3.5填料

采用連續(xù)填料法施工時(shí)，振沖器成孔后應(yīng)停留在設(shè)計(jì)加固深度以上30 ～ 50cm處，向孔內(nèi)不斷填料，并在整個(gè)制樁過程中石料均處于滿孔狀態(tài)；采用間斷填料時(shí)，應(yīng)將振沖器提出孔口，每次往孔內(nèi)倒0.15～0.5m3石料，振沖器下降至填料中振搗一次。如此反復(fù)，直到制樁完成。振沖器在填料中進(jìn)行振實(shí)，這時(shí)，振沖器不僅能使填料振密，并且可依靠振沖器的水平向振動(dòng)力將填入孔口的填料擠入側(cè)壁中，從而使樁徑增大。由于填料的不斷擠入，孔壁的約束力逐漸增大，一旦約束力與振沖器產(chǎn)生的水平向振動(dòng)力相平衡時(shí)，樁徑不再擴(kuò)大，這時(shí)振沖器的電流值迅速增大。當(dāng)電流達(dá)到規(guī)定電流（即前述的“密實(shí)電流”）時(shí)，認(rèn)為該深度的樁深已經(jīng)振密，如果電流達(dá)不到其密實(shí)電流，則需要提起振沖器向孔內(nèi)倒一批料，然后再下降振沖器繼續(xù)振密，直至孔口。如此反復(fù)操作，直到該深度的電流達(dá)到密實(shí)電流為止。每倒一批填料進(jìn)行振密，都必須記錄深度、填料量、振密時(shí)間和振密時(shí)的電流量。密實(shí)電流由現(xiàn)場制樁確定或按經(jīng)驗(yàn)估算。

3.6制樁結(jié)束

制樁加固至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.5 ～ 1.0m時(shí)，先停止振沖器運(yùn)轉(zhuǎn)，再停止供水泵，這樣1根樁就完成了。

4 質(zhì)量控制

4.1施工中應(yīng)注意的質(zhì)量問題

4．1．1樁頭不密實(shí)

振動(dòng)樁施工完畢，振沖最上1m左右時(shí)由于土覆蓋壓力小，樁的密實(shí)難以保證，宜予挖除，另用墊層，或另用振動(dòng)碾壓面進(jìn)行碾壓密實(shí)處理。

4．1．2樁體縮頸或斷樁

在軟粘土地基中施工時(shí)，應(yīng)經(jīng)常上下提升振沖器進(jìn)行清孔，如土質(zhì)特別軟，可在振沖器下沉到第一層軟弱層時(shí)，就在孔中填料，進(jìn)行初步擠振，使這些填料擠到該軟弱層的周圍，起到保護(hù)此段孔壁的作用。然后再繼續(xù)按常規(guī)向下進(jìn)行振沖，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度為止。

4．1．3檢驗(yàn)間隔時(shí)間不足

振動(dòng)施工結(jié)束后，除砂土地基外，應(yīng)間隔一定時(shí)間方可進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。對(duì)粘性土地基間隔3-4周，對(duì)粉土地基為2-3周。

4．1．4地基承載力不足

振沖法用于處理粘粒含量小于10%的中砂地基，亦可采用不加填料的振沖密實(shí)法（又稱振沖擠密砂樁法）。主要是利用振動(dòng)和壓力使砂層液化，砂顆粒相互擠密，重新排例，孔隙減少，從而提高砂層的承載力和抗液化能力。振沖法不適于在地下水位較高、土質(zhì)松散塌方和含有大塊石等障礙物的土層中使用。

5 結(jié)語

用振沖碎石樁處理地基，能有效地提高地基承載力，使得處理后的地基強(qiáng)度比較均勻，對(duì)地基的不均勻沉降也有顯著的效果。采用振沖碎石樁法施工較為簡單，工藝易于控制，機(jī)械化程度較高，施工速度快，地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，不受季節(jié)氣候影響(本工程就是冬季施工)，工程質(zhì)量易于控制，工程造價(jià)較低，比同樣處理效果采用鋼筋混凝土灌注樁節(jié)約投資近 40％，是一種值得推廣的處理方法。本工藝適用于工業(yè)與民用建筑工程加固粘性土、粉土、松散砂土、飽和黃土和人工填土等采用振沖法加固地基的工程。施工中要加強(qiáng)施工管理、嚴(yán)格過程控制，加大檢查力度，通過合理組織及充分的技術(shù)儲(chǔ)備，施工中始終保持“技術(shù)先行”，同時(shí)注重“過程控制”，最終取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部，《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ202-83，1984年5月1日實(shí)施。

[2]中華人民共和國建設(shè)部，《建設(shè)地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002，2003年1月1日實(shí)施。

[3]中華人民共和國建設(shè)部，《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002，2002年5月1日實(shí)施。