振冲法原理

振冲法

振冲法(vibroflotation)

利用水平振动和射水技术处理地基的方法。适用于处理松砂和软弱粘性土地基。此法在中国称为“振动水冲法”，简称“振冲法”。

简史振冲法于20世纪30年代起源于德国，称为“加压力水的振动处理方法”，美、英等国称为“振浮法”。1937年德国Keller 公司制造出第一台振冲器，用于处理柏林一幢建筑物下7．5m深的松砂地基，将松砂的相对密度由45％提高到80％，取得显著的处理效果。以后在法国敦刻尔克钢厂砂基挤密工程中，振冲贯入深度达21m，在美国波特曼桥基工程中，振冲贯入深度达25m。1957年振冲法引入英国，把电动振冲器改为水力驱动振冲器，用于加固垃圾和粉煤灰。日本于20世纪50年代引进振冲法，用于加固油罐的松砂地基。埃及使用振冲法处理筑坝工程，用振冲法振密坝体水下吹填砂340多万m3。中国于20世纪70年代引进振冲法，在工业、民用建筑和水利、交通工程中得到广泛应用并取得显著效果。

振冲法分类分为振冲挤实法和振冲置换法两类。

振冲挤实法在松砂地基中，依靠振冲器的水平振动和填料的挤

压作用，使松砂变密实，称为振冲挤密法。使用此法时要求砂性土中粉粒和粘粒含量不超过20％～30％。

振冲置换法在软弱粘性土地基中，依靠振冲器在土层中下沉成孔，往孔内填入碎石等散粒材料组成桩体，桩体和其周围的土体构成所谓“复合地基”，称为振冲置换法，又称碎石桩法。使用此法时要求粘性土的不排水抗剪强度不小于15～20kPa。

振冲法设计包括处理范围、孔位布置和间距、填料选择。

处理范围根据建筑物的重要性和场地条件确定，通常都大于基底面积。对于一般地基，在基础外缘宜扩大1～2排桩；对可液化地基，在基础外缘应扩大2～4排桩。

孔位布置和间距振冲孔通常按等边三角形或正方形或矩形布置。当为砂性土地基时，振冲孔间距根据砂土颗粒组成、密实要求、振冲器功率而定，一般为1．8～3．5m；当为粘性土地基时，振冲孔间距根据荷载大小、土的抗剪强度而定，一般为1．5～2．5m。

填料选择当加固砂土地基时，可用粒径为0．5～5cm的粗砂、砾石、碎石、矿渣等作填料；当加固粘性土地基时，可用粒径不大于5cm的碎石、卵石、含石砾砂、矿渣、碎砖等作填料。

振冲法施工包括挤实工艺、置换工艺和施工机具等。

挤实工艺粉细砂地基可采用加填料密实工艺，中粗砂地基可采用不加填料挤密工艺。加填料挤实工艺又分连续填料法和间断填料法

两类。不加填料挤实是利用中粗砂的自行塌陷代替外加填料的方法，此法挤实厚度一次可达数十米，特别适用于挤密人工回填的或冲填的大面积砂层。

置换工艺包括桩孔护壁、桩的制作和施工顺序。(1)桩孔护壁。桩孔分段造成。每段长度1～2m。每段桩孔造成后，将振冲器提出孔口，加入一批填料，再将振冲器放入进行振实，使填料挤入孔壁，以防塌孔。(2)桩的制作。振冲器下沉停留在加固深度以上30～50cm处，使用循环水进行清孔1～2min后。将振冲器提出孔口，往孔内倒入填料，再放入振冲器进行振实。(3)施工顺序。一般采用“由里向外”或“一边推向另一边”的方法施工。抗剪强度很低的粘性土地基可采用间隔跳打方法施工。

施工机具主要有振冲器、起吊设备和水泵。(1)振冲器。是利用电机旋转一组偏心块产生一定频率和振幅的水平向振动机械。压力水是通过空心竖轴从振冲器下端喷口射出。(2)起吊设备。有履带式或汽车式起重机、自行井架式专用平车、抗扭胶管式专用汽车等。(3)水泵。出口水压为400～600kPa，流量为12～24m3／h。每台振冲器配有一台水泵。数台振冲器同时施工可采用集中供水办法。