公路特殊路基处理中振冲法的运用浅析

公路特殊路基处理中振冲法的运用浅析
摘要：振冲法，又称振动水冲法，是由砂土地基通过加水振动使之密实的原
理发展而成的地基加固方法，后又被用于黏性土层中设置振冲置换碎石桩。

振冲
法是为改善不良地基，以满足建（构）筑物基础要求的地基加固处理方法。

振冲
法在建筑工程中应用较多，近几年也开始在公路工程中应用，如采用振冲法设置
碎石桩加固软土路基，形成复合地基，提高地基整体承载力，为公路工程后续施
工奠定良好基础。

为达到预期的施工效果，应根据工程实际情况，制定合理可行
的施工技术，并在实际施工中加以严格执行。

关键词：公路；特殊路基；振冲法
引言
公路建设过程中常遇到特殊地质环境，振冲法的使用成为改善地质条件的关
键技术。

该技术最初在砂性土地基中取得广泛应用，随着技术的不断成熟，后续
被应用于软土地基等多种施工环境中。

振冲法加固技术具有适用能力强的特点，
通过对地基的加固处理，可达到控制变形的效果。

由于该方法对设备与材料没有
特殊要求，具备低成本、高效率的施工优势，一直是地基加固中的主要方法。

1振冲法施工技术概述
振动水冲法最早仅用于砂性土地基加固方面，此后逐渐应用于黏性土地基加固，大量工程实践证明，振冲法加固技术对于各类地基均较为适用，加固后能使
地基承载力显著提升，抗变形、抗震动液化等性能也有所增强，施工机具简单，
过程简便，成本低，周期短。

振冲法主要通过振冲器产生水平向振冲力，对孔壁
产生扰动和水平向的振冲作用，待此作用力与地基土约束力达平衡状态，便在软
弱土层中形成桩孔。

振冲器头部高压注水头同时向孔内注水，逼迫孔内泥浆不断
排出，之后再分段向桩孔内投入级配碎石、砂卵砾石等硬质填料，借助振冲器所
施加的激振力将填料挤入土层并达到设计振密效果，桩体形成后天然地基便成为
复合地基。

待桩体到达软基下部硬塑黏土层时，桩体压缩模量远远大于软土地基，
上部传递至复合地基的荷载将不断集中至桩体，原软基所承担的荷载逐渐减小，复合地基承载力不断提升。

振冲法成桩流程详见图1。

振冲法施工过程中因发生振动加密、振冲挤密、砂石桩抗剪、置换及排水固结等作用，加固特殊路基效果显著。

图1振冲成桩流程图
2公路特殊路基处理中振冲法的运用
2.1排水、挖除淤泥
池塘排水完成后进行清表工作，清表厚度0.3m，清表完成后开始开挖淤泥，开挖的腐殖土运送至弃土场作为耕作层进行储存并利用。

基槽底部的开挖宽度要稍微大于路堤宽度和放坡宽度，并保证宽出路基边角的宽度超过50cm。

若工程整体地基基底处在塘、低洼田等相对平坦地带，施工前利用围堰抽水法进行有效防护，保证能将软土淤泥清理干净，确保基底处于无水状态，降低填中掺杂软土的概率，防止因有水碾压造成弹簧或缺陷地基问题。

地下水较高或地表有泉水出露时，应在路基两侧开挖集水槽，底部应比清淤底部至少低1m，以保证碾压时的干燥。

2.2试桩
碎石桩正式施工开始前，应先在充分考虑现场具体情况的基础上做好试验性施工，以确定各项技术参数，为之后的正式施工顺利进行提供参考依据。

一般情
况下，试桩数量要达到两根以上，且试验要满足下列各项要求：①针对不同地质
条件在施工现场确定不同桩长，该工程将桩长确定为3.7～6.5m范围内，桩径和
桩之间的距离分别按照0.5m、1.4m严格控制。

②确定与设计要求完全相符的所
有技术参数，包括振冲时保持的频率、留振时间、反插深度、提管高度及速度、
电机电流与完工时间等[3]。

③确定振动沉管过程中可能受到的阻力大小，选择
适宜的技术方法，以保证挤密达到均匀且使桩身保持连续。

④检验通过试验段施
工确定的参数能否满足设计要求。

⑤对试验段施工形成的桩身进行质量检测，确
认能否满足设计要求。

2.3砂石桩施工要点
（1）成孔：此环节施工中，振冲器是重要的设备，可提供激振力与压力水，加之设备的自重作用，即可破碎土体直至设计深度，持续作业后可得到一系列桩孔。

（2）清孔：受钻进作业的影响，孔中黏粒等物质在与水混合后生成浆液，
由于此混合料的黏度较大，因此加大了填料下沉难度。

为确保成桩质量，顺利成
孔后必须将残留在孔内的泥浆清理干净，可使用压力水处理，以便为后续填料作
业创造良好条件。

此环节在很大程度上决定了振冲法施工质量，因此，要提升作
业规范性，将各项操作落实到位、（3）填料：向孔内倒入预先拌制完成的桩体
材料（根据工程要求，可选择级配碎石等），填料过程中安排人员兼并振动，遵
循少量多次的原则，即严格控制单次加料量。

（4）振密：选择振冲器，在其作
用下提升填料的密实性，令填料有效进入孔壁，可达到扩大桩径、提升桩间土稳
定性的效果。

伴随振密作业的持续推进，孔壁土体具备更优良的约束力。

施工中
需不断提升设备的电流值，此时振动荷载呈不断增加的趋势，从这一关系来看，
通过分析振冲器电机电流值，可以较准确地掌握桩体密实情况。

严格控制振密电流，此处设置为90A。

2.4振冲成孔
振冲施工过程中，振冲器必须对准桩位，其垂直下落后不能倾斜、偏位，否
则会导致振冲器方向节的损坏。

对正桩位后开启水源和电源，并将Qz-75kW型振
冲器额定电流和空载电流分别设定在60A和30A。

依据试桩过程中所获取的贯入
深度、时间、碎石压入量、密实电流、留振时间等参数进行振冲成孔施工。

开启
振冲器、启动吊车后振冲器停留振剂固壁并按1.0～2.0m/min的速度匀速下降成
孔并在附近扩孔，成孔过程中水压应至少为60N/cm2，为防止泥沙倒灌水管，在
调节水压时必须停水，在达到孔底标高处调节水压。

振冲器提起悬留振冲施工时
间应控制在6～10s/m，振冲至泥浆外溢后继续贯入泥浆。

通过自卸车辆将外溢并
流至泥浆池内的多余浆液运走。

为清孔和扩孔，待振冲施工至桩底设计标高之上
30cm时，按照2.0～3.0m/min的速度快速反复提升振冲器至孔口后再下沉孔底
2～3次。

3施工质量控制
①对碎石桩进行测量放样，必须严格按照图纸的要求操作，保证碎石桩之间
的距离和具体布置形式都能达到要求。

②碎石桩施工应使用有良好级配且不容易
产生风化的碎石料，将粒径控制在20～50mm范围内，同时要注意碎石的含泥量
不能超过5%。

③在整个施工段落都应按照从中心到外围的顺序进行施工。

④正式
施工要严格按照试验段施工确定的各项技术参数进行，现场的操作人员应对以下
内容做好记录：施工开始与结束的时间；成桩深度；各桩孔碎石灌入数量；电机
正常工作时的电流。

此外还要密切注意各项技术参数发生的变化，如果发现异常，应立即处理。

⑤在振冲法施工中，应对以下几项指标进行严格的控制：拔管的高
度与速度；压管的次数与时间；碎石的填入数量；电机工作时的电流值。

通过对
以上各项指标的控制，是使桩体达到密实、连续和均匀的基础，必须引起现场作
业人员的高度重视。

⑥若桩管提升时带出泥土，则应及时将其清除，避免孔口处
的泥土进入到孔中。

⑦碎石应分批填入，不可一次性加入过多的碎石，在密实电
流达到要求之前必须连续加料与振动，使其达到密实，以此避免缩颈桩与断桩等
现象的发生。

⑧完成碎石桩施工后，应对成桩控制与整个复合地基的质量进行检验，尤其是要确定复合地基成型后的承载力，必须达到设计要求。

⑨施工完成且
检验确认合格后，将场地整平，并测量场地的实际标高，对各项施工记录进行整
理汇总。

⑩施工允许偏差：桩位偏差不能超过50mm，桩身垂直度偏差不能超过
1.5%，桩长不能小于设计要求的值，桩径偏差不能超过-20mm。

施工完成后进行
严格的检查，确认偏差能否达到以上要求。

结语
工程实践经验表明，振动碎石桩在公路工程软土路基及特殊路基加固处理方面有显著成效，为确保成桩及加固施工质量，必须从工程实际地质条件出发，并从水、电、填料等方面加强施工质量控制，注意复合介质对工程施工建设可能的影响，以充分发挥振冲加固技术处理公路工程特殊路基方面的经济效益和社会效益。

参考文献
[1]地基处理手册编委会.地基处理手册（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.
[2]张峰.公路施工中的软土路基处理技术分析[J].建筑技术开发，2018，45（5）：123-124.。