振冲法

刚性桩——无须桩周土的围箍即能自立。桩身刚 度和强度较大，压缩量较小。 特点: 依靠桩周摩阻力和端阻力把作用在桩体上的 荷载传递给地基土。深度深，加固效果明显。
6.4 施工工艺
• 一、 施工顺序 • 施工前，根据振冲砂的范围及振冲点设计 要求画出振冲点位平面布置图（如振孔位布 置示意图所示）。 • 振冲砂施工顺序按照振孔位置图进行施工。 为达到较好的振冲效果，采用排孔法进行施 工，沿码头前沿方向依次成排退打。
• (3)当振冲器下沉至设计加固深度以上0.5m 处时，在这一深度上留振至电流稳定大于 规定值后（大约30秒）。以1~2m/min的速 度提升振冲器。每提升0.5m就留振30秒， 并观察振冲器电机电流变化，其密实电流 应达到100A以上表示该深度砂体已经挤密。 记录每次提升高度、留振时间和密实电流。 由下至上逐段振密，直至桩顶设计标高。 • (4)二次成孔至设计深度直至完成二次振冲 至设计标高。
未加固区
加固区
复合桩基的抗剪强度指标
三、抗滑稳定性验算
R k＝ T
k 稳定系数； R－圆弧滑动面的总抗剪 力； T－圆弧滑动面的总剪切 力。
复合桩基
与桩基区别？
散体材料桩复合地基
复合桩基
柔性桩复合地基 刚性桩复合地基
碎石桩、砂桩；搅拌桩、水泥 土桩、土桩、灰土桩、CFG桩； 混凝土桩、树根桩
第六章
振冲法
主要内容
6.1 概述 6.2 加固原理 6.3 设计与计算 6.4 施工工艺
6.1 概述
定
义、适用范围
发展历史
工程特性
重要概念
一、定义
利用振动和水冲加固土体的方法。具体而言， 利用振冲器的高频振动和高压水流，边振动边水 冲将振冲器沉到土中预定深度，经洗孔后加入填 料并振密形成桩体,并与原地基组成复合地基的 地基处理方法。 填料：碎石、砾石、粗砂、矿渣等。
施工的重点和难点
• 1、施工时经常遇到的困难是振冲器不易贯入。可 采取如下两个措施：一是加大水量；二是加快造 孔速度。 • 2、施工中应严格控制质量，不漏振、不漏孔。保 证振密时振密控制电流达到达到密实电流，就可 达到设计要求，确保加固质量。应严禁在施工中 发生底部漏振或电流未达到密实电流，一旦发生 而造成的质量事故，在施工后期是无法采取补救 措施的，这是因为上部砂层已经振密，再用振冲 补孔是十分困难的。
桩应力 土应力
桩土应力比 n可取2～4
二、复合桩基的沉降量验算
总沉降量公式 加固区压缩量
S1
i 1
n
pi Esp
Hi
n2 pi Es
下卧层压缩量（天然土）
S2
n1 1
Hi
加固区（复合土层）压缩模量
Esp E p m (1 m) Es Esp [1 m( n 1)] Es
• 3、施工操作时，其关键是水量的大小和留 振时间的长短。留振时间是振冲器在地基 中某一深度处停下来振动的时间。水量的 大小也是保证地基中的砂土充分饱和。砂 土只要在饱和的状态下并受到了振动便会 产生液化，足够的留振时间是让地基中的 砂土完全液化和保障有足够大的液化区。 砂土经过液化在振冲停止后，颗粒便会慢 慢重新排列，这时的孔隙比将较原来的孔 隙比小，密实度相应增加，这样才可以达 到加固的目的。
• 3.2、测量控制办法 • (1)平面位置控制办法 • 由于水上作业，为提高施工效率，采用船载 GPS定位系统控制振冲点的位置。GPS接收仪器 与振冲器绑定在同一轴线上，并始终保持GPS接 收器的垂直状态。用电子手薄与GPS接收器相连 接，仪器调试完备复测控制点，精度符合要求后， 输入孔位点的坐标，电子手薄上会显示出振冲器 所在位置与孔位点的相对位置，通过搅锚移船， 使振冲器所在的位置与孔位点位置重合，使之偏 差不大于2cm，成孔中心点偏差不大于1/6孔径 （且不大于15cm），方可开始施工。
柔性桩（半刚性桩） ——无须桩周土的围箍即能自立。桩身刚度和强 度较小，压缩量较大；单桩沉降以桩身压缩为主， 受桩端持力层性状影响不大的复合地基竖向增强 体。 特点: 与散体材料桩依靠桩周土提供的被动土压力维 持桩体平衡、承受上部荷载的作用不同，柔性桩 同刚性桩一样依靠桩周摩阻力和端阻力把作用在 桩体上的荷载传递给地基土。因而，柔性桩复合 地基中土的垂直应力的扩散范围较散体材料的大、 深度深，加固效果明显。
二、桩位布置
梅花形布置（等边、等腰三角形）
行列式布置（正方形、矩形） 大面积满堂处理——等边三角形
单独基础或条形基础——等腰▲， 矩形或方形。
S
三、桩间距
30kw振冲器桩间距－1.3m～2.0m，填 料粒径－20mm～80mm.
55kw振冲器桩间距－1.4m～2.5m,填 料粒径－30mm～100mm. 75kw振冲器桩间距－1.5m～3.0m,填 料粒径－40mm～150mm. S
• 5、压实度检测：地基加固后，应进行压实度 测试。其具体位置根据场地加固处理的实际情 况按每2000m2、每层4处均匀布设。压实度应 符合以下标准（重型标准）： 交工标高以下0.0～0.8m范围压实度≥95％； 交工标高以下0.0～1.5m范围压实度≥94％； 交工标高以下1.5m以下压实度≥92％
• 三、单个振冲点的施工步骤 • (1)振冲器对准加固点。打开水源和电源， 水压和水量采用试验段确定的参数，并检 查电压和振冲器的空载电流是否正常。 • (2)启动卷扬机。使振冲器以8~10m/min的 速度徐徐沉入砂基，并观察振冲器电流变 化，电流最大值不得超过电机的额定电流。 当超过额定电流值时，必须减慢振冲器下 沉速度，甚至停止下沉。
振冲碎石桩法或 振冲砂桩法。
振冲施工图
振冲器
1 2 3
目前国产振冲器 有： ZCQ-15 ZCQ-30 ZCQ-55 ZCQ-75 ZCQ-100
4 5 6 7 8
9 10
1——吊具 2——水管 3——电缆 4——电机 5——联轴器 6——轴 7——偏心块 8——壳体 9——翅片 10——水管
三、发
展
20世纪50年代末、60年代初，德国凯勒 公司在Nurembreg的一项地基工程中用振冲 器在粘性土中制造了2m深的孔，填入块石， 再用振冲器使块石密实，处理后，地基承载 力有很大提高。
三、发
展
1960年，英国一家地基工程公司，建造一栋 六层房屋时，在开挖基槽时意外发现地基中有一 层厚2m的有机粉土，强度很低，最后采用振冲 造孔，回填碎石的方法处理，效果很好。后，这 两家公司有意识地把这一方法用于加固软弱粘土 地基——振冲法。由于使用的桩身材料为碎石， 故称振冲碎石桩法。 我国首次应用的工程在南京，1977年。随后 在工业民用建筑、水利工程、交通工程和地基抗 震加固中得到迅速推广。
• 4、载荷板实验检验地基加固后土体的承载 能力要求应在每20000m2(每区域不少于2组) 地基加固区域进行1组载荷板实验。荷载版 试验可采用1.5m×1.5m（或更大面积）的 承载板，按照使用荷载的级别逐级施加静 力荷载，每级荷载增量可为预估地基承载 力的1/10～1/20,根据荷载－沉降关系曲线 确定地基承载能力，计算土体的变形模量E0 及基床系数K0。
6.3 设计与计算
复合地基承载力计算
复合地基沉降量计算 抗滑稳定性分析
计算内容
一、复合地基承载力
f spk m fpk (1 m) f sk ; f spk [1 m(n 1)] f sk m d 2 / d e2 d 桩平均直径； d e 一根桩分担的地基处理 面积的等效圆直径； 等边三角形为 1.05l ; 正方形1.13l ; 矩形1.13 l1l2
振冲器构造示意图
L
清理、整平场地
施工机具定位
振冲成孔
留振30S
上拔50cm
二次成孔至设计深度
完成（二次振冲至地面）
振冲器
二、适用范围
适用砂土、粉土、 粉质黏土、素填土、杂填土。 对于不排水抗剪强度不小于20KPa的饱和粘土和黄 土，应在施工前现场检测其实用性。 在制桩过程中，填料在振冲器的水平向振动力 作用下挤向孔壁的软土中，从而桩体直径扩大。当 这一挤入力与土的约束力平衡时，桩径不再扩大。 当强度越低，即约束力越小，形成的桩体越粗。若 原土的强度过低，以致土的约束力始终不能平衡挤 入力，则始终不能形成桩体，振冲法则不适用。
• (2)高程控制办法 • 首先，在吊管装配后，外侧壁平行捆绑 一条绳索。该绳索上从吊管底部的振冲器 顶端为高度起算点，沿绳索的高度方向每 1m系一个红色小绳表示刻度。在过渡段胸 墙侧面沿高度方向每50cm划一刻度，刻度 用红白油漆间隔表示。 • 振冲施工时，根据吊管上绳索的刻度在 水面处的读数及相应的过渡段胸墙处显示 的潮位情况，就可推算振冲器所达到的高 程。
质量检验标准
• 1、施工前应检查振冲器的性能，电流表、电压表 的准确度； • 2、施工中应检查密实电流、供水压力、供水量、 孔底留振时间、振冲点位布置、振冲器施工参数 等； • 3、在振冲密实砂分区完成后两个星期现场标准贯 入试验（沿深度方向每2.0m进行一次）检验回填 砂振冲加固处理效果，要求回填砂标贯击数≥20 击（浅层3m≥18击），最低标贯击数不小于15击 （且不超过5％）。检验点数：标贯检验按300个 振冲点选择一个孔。
面积置换率：m=Ap/A 桩土应力比：n= p / s
桩与土共同变形，共同承 载；非均质，各向异性
复合桩基
散体材料桩（砂桩、碎石桩） 柔性桩（土桩、灰土桩、石灰桩、水泥粉煤灰碎 石桩CFG、水泥搅拌桩、旋喷桩） 刚性桩（混凝土桩、树根桩）
散体材料桩 ——桩身由散体颗粒材料组 成，如砂、碎石、砂石等无 胶凝性材料。 特点：桩身c＝0，只有 依靠桩周围土体的围箍作用 才能形成桩体。桩承载力取 决于桩材的内摩擦角和桩周 土对桩身的侧向约束力，而 呈现出与桩长无关的特征。 桩破坏形式主要为鼓胀破坏。
Biblioteka Baidu
四、工程特性
• 复合地基承载力显著提高 • 地基沉降量明显减小（桩体置换作用） • 地基的抗剪性能和排水效果提高 （桩体材料良好的透水性）
6.2 加固原理
挤密作用
置换作用 排水作用
加固原理
6.3 设计与计算
加固范围
桩位布置 桩间距
设计参数
一、加固范围
• 加固面积——建筑物的重要性和场地。 多层建筑和高层，宜基础外缘扩大1～2排桩。 当要求消除地基液化，宜基础外缘扩大宽度不 小于可液化土层厚度的1/2，并应不小于5m。 • 加固深度 软弱层厚度<10m，穿透软弱层； 软弱层厚度>10m，不穿透，宜短而密，深度 按建筑物地基变形允许值确定，桩长不小于4m。