浅谈双头联振无填料振冲挤密施工技术

刘沛佐,王建伟,周继樟

摘  要：振冲法，又称振动水冲法，是指砂土地基通过加水振动可以使之密实的原理发展起来的地基加固方法。双头联振无填料振冲挤密施工，振冲器启动后，在很大的水平向振动力及端部射水的联合作用下，以每分钟0.5～3m的速度挤入地基中，下沉到加固设计标高。使松散的碎石土、砂土、粉土、人工填土等土体振密，以达到消除地基液化、减少建筑物地基不均匀沉降。由于振冲器水平向振动力作用于四周土体，加之水的饱和，使四周的土体在径向一定范围内出现短暂时段的液化，使土的结构重新排列，从而大大减少地基土的孔隙而达到加固的目的。

关键词：液化土；双头联振；振冲挤密

1  前言

地基土的承载能力主要来自土的抗剪强度，而砂土或粉土的抗剪强度主要取决于土颗粒之间形成的骨架作用。饱和状态下的砂土或粉土受到振动时，孔隙水压力上升，土中的有效应力减小，土的抗剪强度降低。振动到一定程度时，土颗粒处于悬浮状态，土中有效应力完全消失，土的抗剪强度为零。土变成了可流动的水土混合物，此即为液化。

目前国内地基处理的方法繁多，地基处理手段越来越多样化，为了选出一种最优方案，某工程双头联振无填料振冲挤密施工方法。

2  工程概况

本工程的地震液化土层新近沉积之砂质粉土、黏质粉土②2层，细砂、粉砂③层及砂质粉土、黏质粉土③1层的层底深度约为9～12m，而拟建建筑物设计基底基本位于上述液化土层内或影响范围内。因此现场拟采用无填料振冲挤密法对中等液化土层进行处理。

3  双头联振无填料振冲挤密施工

3.1施工流程

3.1.1试验桩施工

为给振冲法地基处理方案提供设计依据，选取工程地址条件有代表性的区域进行振冲法试验性施工及质量检验。当振冲挤密桩质量不能满足设计要求时，应调整施工参数，重新进行试验及设计。

（1）试桩区设置纵横各7排，共计49根试验桩，试桩完成后需完成以下检验检测点随机选取：

①振密后地基土抽样检验，在试验桩完毕后7天后进行，采用标准贯入实验，检测点数为9点，应位于三角形的中心，检测深度不小于振冲处理的深度。

②地基静载试验在试验桩完毕后14天进行，试验数量为三点，振冲挤密处理后基地土层承载力特征值不低于160kpa。

（2）试验报告完成后送至设计院进行确认，满足要求即可开始大面积振冲挤密施工，不满足设计要求则需要调整参数，重新进行试验及设计。

（3）试验桩施工完成后，需确定以下施工参数：成孔施工合适的水压、水量、成孔速度以及达到土体密实度时振冲器电机的电流控制值。

3.1.2施工工艺流程

测量定位→振冲器就位→振冲挤密桩施工→清土→验收。

（1）测量定位

根据报验后的测量成果进行施工放线，结合现场情况采用GPS测量仪进行放线，再依据控制桩和设计图，准确放出振冲挤密桩孔位。现场用竹杆钉出桩位。复核后报监理验收。

（2）振冲器就位

①振冲器固定：首先将两台75KW振冲器顶部与定制吊架两端的用钢丝绳进行固定，保证两振冲器在同一水平面，然后利用起重机将钢梁吊装到预定高度，距离地面约500mm。

②振冲器就位：移动起重机，使两振冲器对准放线桩位。

（3）振冲器施工

①启动供水泵和振冲器，水压宜为200kPa~600kPa，水量宜为200L/min~400L/min，将振冲器徐徐沉入土中，直至达到设计深度；记录振冲器贯入每米的水压、电流和留振时间；

②振冲加密造孔速度宜为1m/min~2m/min，到达设计深度后，宜将射水量减至最小，留振至密实电流达到规定时（留振时间不少于1min），上提0.3~0.5m，逐段振密直至孔口，每米振密时间不少于1min。

③关闭振冲器和水泵，移至下一桩位施工。

（5）施工要点

①施工准备

正式进场前应对整套施工设备进行检查，保证设备状态良好，禁止带故障设备进场。作好与振冲挤密桩施工相关的水、电管线布置工作,保证进场后可立即投入施工。施工现场内道路应符合设备运输车辆和汽车吊的行驶要求，保证运输安全。

②定位放线

测绘院提供建筑物定位轴线后，双方应共同进行核查，双方在《交接检查记录》上签字确认。

桩位放样后经自检无误，经监理单位及设计人员共同检验桩位合格并签字后，可进行下道工序。

③钻孔

振冲挤密桩施工操作，关键是控制水量大小和留振时间，水量的大小是保证地基中砂土充分饱和，受到振动能够产生液化；足够的留振时间(60s)使地基中的砂土完全液化，在停振后土颗粒便重新排列，使孔隙比减少，提高密实度。

④保护土层清运的技术要求

保护土层清运采用机械清运和人工配合方式。采用机械清运时，应尽量采用小型机械，以避免扰动基底土层。

清运时应注意保护桩位放线点，避免桩位点移位或丢失。

3.2主要施工参数

振冲挤密桩	参数
振冲器功率	75KW
加密电流	2A0
留振时间	1min
造孔水压	350KPa
施工工作面标高（m）	-8.58	-8.58
设计桩长（m）	5.0
保护桩长/有效桩长（m）	1.0/4.0
桩间距（m)	2.00*2.00(等边三角形布桩)
桩数（根）	2665
振冲挤密后复合地基承载力特征值fspk（kpa）	160
振冲挤密后地基静载荷实验（根）	27
振冲挤密后土层标准贯入实验（点）	54

3.3振冲挤密施工质量控制点

（1）施工顺序的控制

根据施工现场实际情况采用“由里向外”或“由一边向另一边”的顺序，如有临近既有建筑，则先从临近既有建筑物处开始，逐步向外。

（2）水量和水压的控制

在砂石地基中进行无填料振冲挤密时，水压力宜控制在400～600KPa。用水量大小要保证砂土充分饱和，用水量宜控制在200～400L/min。同时注意沉桩开始时水量应大，制桩过程中水量应减小。接近孔底时水压不应太大，以防砂层产生流态区，影响振冲密实效果。

（3）密实电流及上提距离的控制

为保证振冲密实效果，在振冲电流达到设计要求的密实电流后还要留振一段时间，孔内自行塌陷愈填愈密，振动消耗的电量愈大，常通过观察电流的变化，控制振密的质量，本工程经验，密实电流宜控制在45～50A范围内，以1～2m/min速度自上而下分段进行振密，每段长度50cm为宜，留振30～60s。

（4）留振时间的控制

为保证桩体下部振冲密实效果，注意当振冲至设计桩底高程以上30～50cm时，需要减少冲水量，并继续振冲下沉至设计桩底高程以下50cm处，留振30～60s。

3.4振冲挤密施工的检测

（1）静载荷试验

本次检测中静载荷试验现场使用QYL-100t千斤顶配反力平台，承台板直径为1.575m圆形钢板，压力表控制加载值。利用三个量程为0～30mm对称的百分表进行沉降观测。加载方法采用慢速维持荷载相对稳定法进行试验。加荷等级分为8级，每级荷载加载值为45KPa，终止试验荷载360KPa，每级卸载值为加载值的2倍。

（2）标准贯入度试验

振冲挤密桩的密实度试验采用标准贯入度法进行，标准贯入度试验是用质量为63.5KG的重锤，将标准规格的贯入器，贯入试验土层，每贯入30cm深度的锤击数为一个数据，来判定桩身及桩间土的密实度。

结束语

结合现场处理后的实践情况，可以得出双头联振无填料振冲法对场区内砂土地基处理效果明显，处理后地基均匀密实，砂土达到中密状态，地基承载力满足设计要求。通过该方法处理液化地基，具有设备机具简单，不受场地影响，工期短，地基处理效果明显等特点，同时节省成本。

参考文献

[1] 苏荣臻，无填料振冲法在粉细砂地基中的试验研究[D].南京工业大学，2005.

[2] 刘岩，贺迎春，强夯与无填料振冲法处理松散细砂地基对比试验[J/OL]，中外公路，2015（06）.

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