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第六章 振冲法第一节 概 述采用振冲机具加密地基土或在地基中建造碎（卵）石桩柱并和周围土体组成复合地基，以提高地基的强度和抗滑及抗震稳定性的地基处理技术称振冲法。1 振冲法在水利水电工程中的应用和发展振冲法于二十世纪三十年代始创于德国，1937年首次用于处理柏林某大楼砂基。我国在二十世纪七十年代中期引进，目前已广泛应用于水利水电、火力发电厂、公路、铁路及石油、化工等工业和民用建筑工程的地基处理。水利水电系统是我国最早引进振冲技术的行业，早在1978年采用振冲法成功地处理了北京官厅水库主坝坝基的中细砂层，使该层砂土达到了9度地震时防止液化的要求。1982年北京向阳闸闸基处理是我国新建水利工程中最早应用振冲法的。1985年在四川省铜街子水电站处理左岸副坝深槽地基，采用振冲法穿过8m厚漂卵石夹砂层加密下卧粉细砂层，这是目前国内外已知振冲法贯穿最粗粒径的地层。1997年、2000年分别在三峡水利枢纽二期围堰水下抛填风化砂和黄壁庄水库副坝振冲法处理深度超过30m，表明我国在国产电动型振冲器，振冲技术及处理深度诸方面已达到国际先进水平。振冲技术在不断发展，早期振冲技术的发展主要体现在振冲器的改进，如国内振冲器从13kW发展到150kW的电动型振冲器。动力源上由电动机向液压型驱动发展，使振冲器的功率加大、体积减小，具有更大的贯穿地层能力。近年来国内外技术人员针对振冲法处理地基的缺点，如大量排放泥浆、在软粘土层中碎石桩承载力不高等进行了改进，研究、试验出振冲混凝土桩技术和碎石桩后压浆技术，就是利用振冲设备施工混凝土桩和利用水泥浆固结松散的碎石桩，以提高桩体承载力，减少排浆量，这是建筑地编写：尤立新 韦 伟 审稿：张志良基处理技术的一种新型复合桩基。振冲法处理技术在水利水电工程应用具有广阔的前景，可以处理土石堤坝及其松软地基，可以用于新建水利水电工程，也可用于已建病险堤坝加固，提高堤坝及构筑物的强度和抗滑、抗震稳定性。2 振冲法的分类及其适用范围振冲法可从不同角度进行分类。(1)按施工工艺分类，振冲法施工可分为湿法和干法两类。干法振冲在施工中不加水冲，常辅以压缩空气以利造孔和加密。湿法振冲在施工中辅以压力水冲，有利造孔和加密，还能对振冲器起到冷却作用，保证机具正常地运行。干法振冲不用水、不排出泥浆，成孔时将土挤入周围土体中进行加密，但要求振冲器具有冷却系统，目前国内的潜水电动机型振冲器不适合干法振冲。干法振冲适用的土类、制桩深度等均受限制，国内很少采用。本章内容均指湿法振冲或叫振动水冲法，简称振冲法。（2）按对地基土加密效果分类，振冲可分为振冲加密和振冲置换两大类。振冲加密是指经过振冲法处理后地基土强度有明显提高。振冲置换是指经过振冲法处理后地基土强度没有明显提高，主要通过将部分地基土置换出去建造强度高的碎（卵）石桩柱与周围土组成复合地基，从而提高地基强度。振冲法加固地基施工机具简单、操作方便、加固质量易控制，加固时不需钢材水泥，仅用当地产的碎（卵）石，工程造价低，具有明显的经济效益和社会效益。振冲法几乎适用于各类土层，用以提高地基的强度和抗滑稳定性，减少沉降量。振冲法是加强砂土抗震、防止液化的有效处理措施。但是，对不排水抗剪强度Cu小于20kPa的软粘性土，采用振冲法处理应通过现场试验，确定成桩的可能性及桩体强度。对卵（碎）石土采用振冲法处理，要通过现场造孔试验，验证选定的振冲器造孔能否达到要求处理的深度。第二节 施工准备1 施工机具1.1振冲器振冲器是一种通过自激振动并辅以压力水冲贯入土中，对土体进行加固（密实）的机具。振冲器的振动方式有水平振动、水平振动加垂直振动两类，目前国内外振冲器均以单向水平振动为主。振冲器的振动源有电动机和液压马达两种，国产的振冲器均采用潜水电动机驱动。液压马达驱动振冲器，转速可以变化，能更广泛适用于不同土类的造孔和加固；液压马达由柴油动力机驱动，因此可在缺乏电源条件下施工。目前国内还没有厂家生产液压驱动振冲器，有的施工单位已从国外引进了130kW、150 kW型机组，但数量较少。1.1.1电动振冲器结构图6-2-1为常见潜水电动机30 kW振冲器结构图，主要分四大部分：图6-2-1 30 kW振冲器结构示意图（尺寸单位：cm）1-吊具，2-水管，3-电缆，4-电机，5-联轴器，6-轴，7-轴承，8-偏心块9-壳体，10-叶片，11-轴承，12-头部，13-水管（1）电动机（驱动器）。振冲器常在地下带水作业，因此用潜水电动机。（2) 振动器。内部安装有偏心块的转动轴，用弹性联轴器与电动机连接。电机带动偏心轴旋转使振冲器产生水平振动。两侧翼板主要用来防止振冲器作业时发生扭转。（3) 通水管。国内30 kW和55 kW振冲器通水管穿过潜水电机及振动器偏心块转动轴。75 kW以上振冲器水道通过电机保护壳沿振动器侧壁达到下端。（4） 减振器及导管。减振器的作用是使振冲器实现独立水平振动减少对导管的影响。目前国内大多采用橡胶型减震器。导管是用来起吊振冲器并起到保护电缆、水管的作用。1.1.2国产振冲器的型号国内外电动型振冲器都以电机的功率确定，常用国产电动机型振冲有30kW型和75kW型振冲器，此外还有55kW型、100kW型和120kW型、150kW型振冲器等。目前国家还没有制定振冲器制造的统一标准，不同厂家制造的振冲器性能也有较大的差别。现有国产的主要振冲器技术参数列表见表6-2-1,国内现有国外厂商生产的振冲器技术参数见表6-2-2。表6-2-1 国产电动型振冲器技术参数项目型号电动机功率（kW）转速（r/min）额定电流（A）振动力kN振幅（mm）振冲器外径（mm）振冲器长度（mm）重量（kg）30kWBJ3030145060100103752000800ZCQ3030145060904.23512150HS30371450709010351200590055kWBJ555514501101201037520171000ZCQ5555145010020054502500HS555514501031309.3377245075kWBJ757514501501607.042627002100ZCQ757514501501601035129001263HS757514501601608.7426260095kWHS959514501801808.34262850120kWBJ12010014502201807.542628062300125kWZCQ125125145023025010.540232001800150 kWBJ15013014502602008.542629802600型号动力功率（Kw）额定电流（A）转速（r/min）振动力（KN）振幅（mm）外径（mm）长度（mm）V23电动1302501800300233503250V32电动13025012001800450323503250S150电动150300180020617/18.54002900S300电动1503001775290254002900PENINE130液压130036*036002003.03102000V281液压13012001800280233603440PENINE150液压150036*036002903.53102200V481液压21212001800480254504050TR75液压224190029510.5406表6-2-2 国外厂商生产的振冲器技术参数* 指工作压力(MPa)1.1.3振冲器的选择目前振冲器尚没有统一标准，各种振冲器的电动机和振动器结构、构造不同，即使相同功率型号的振冲器，其性能也有较大的差异。施工中可按下列原则选择振冲器：（1）如已进行现场振冲试验，施工中宜选择试验时使用的振冲器型号；（2）设计确定的振冲器型号；（3）缺乏上述二项条件时，施工单位可根据工程经验选择振冲器型号，并通过试验桩验证。1.2施工辅助机具振冲法施工主要辅助机具和设施有：起吊机械、填料机械、电气控制设备、供水设备、排泥浆设施及其它配套的电缆、水管等。1.2.1起吊机械起吊机械是用来吊起振冲器进行施工作业，起吊力和起吊高度必须满足施工要求。常用的起吊机械有汽车吊、履带吊、打桩机架和扒杆等。汽车吊调遣机动性强，常为施工单位采用。80kN汽车吊可满足30kW振冲器孔深9m以内施工要求，250300kN汽车吊可满足75kW振冲器孔深20m以内施工要求。履带式吊车虽然运进施工场地比较难，但对场地要求比较低，运行方便，机动性强，吊臂长度可根据需要装卸，施工中也很少发生吊臂弯折事故，有条件宜选用。采用桩机架作为起吊设备是费用低的方法，但桩机架移动不灵活，对施工场地平整度要求较高。采用扒杆，轻型简易，但起吊力低，移动比较困难，一般用于30kW振冲器施工。1.2.2填料机械使用填料机械将石料填到振冲孔中，可选用装载机或人力手推车。采用装载机填料可保证及时供料，以利提高振冲施工效率，缺点是装载机运行需用石料填筑道路，施工中弃料较多。人力手推车供料速度慢，施工效率较低，优点在于可以比较准确计算填料数量，填料损失比较少，在有充足人力资源条件下，30kW振冲器施工可采用人力手推车填料。75kW大功率振冲器施工要求供料强度大，数量多，宜采用装载机供料，一般选用1.0m3装载机可满足填料要求。1.2.3电气控制设备电气控制装置除用于施工配电外，还具有控制施工技术指标的功能，即可控制振冲施工中造孔电流、加密电流、留振时间等。目前常用的有手动式和自动控制式两种。手动式即在施工中电流和留振时间是人工按键钮控制；自动控制式，可以人工设定加密电流值和留振时间，施工中当电流和留振时间达到设定值，会自动发出信号。1.2.4供水设备供水设备为振冲施工提供压力水，由储水设备、水泵、分水盘、压力表等组成。储水设施可用水箱或蓄水池，施工中一般采用水箱，储水体积以大于4m3为宜。水泵是将储水设施中的水加压送至振冲器供水。根据施工需要可选用多级泵或单级泵，以满足施工水压和水量为原则。一般情况下，选择供水压力0.3MPa1.0MPa，供水量10 m3/h20m3/h的水泵即可。分水盘和压力表用来配置水压和水量，分水盘一般为三叉式水管结构。主管与水泵出口相联，一支叉管与振冲器水管相联，按装压力表调节供水压力，一叉管将多余水量返回水箱。1.2.5排泥浆设备用于排放施工中的泥浆水，由排泥浆泵和泥浆存储池组成。当没有储存泥浆场地，可用罐车将泥浆外运。泥浆泵应根据排泥浆量与排泥浆距离选择。1.2.6电缆与胶管电缆用于振冲器、水泵、排泥浆泵供电，电缆应与使用的电机功率相匹配。各类型电动振冲器推荐选择4芯铜线电缆，按电机容量配线，见表6-2-3。胶管分用于供水管与排泥浆管。供水管一般选用耐压大于1.0MPa的胶管，管径应与振冲器进水口相配合。排污管可选择一般的胶管或塑料管、布织管，当排浆量大、距离远也可选择钢管。表6-2-3 电动机功率与配线表电机功率（kPa）3055751001201504芯铜橡胶电缆（mm2）1625355075752 技术资料施工技术资料主要指场地地质资料和施工技术要求的收集、整理、分析以及施工组织设计的编制等，见表6-2-4。表6-2-4 施工前准备的技术资料资料名称内 容地质资料场地地质勘察报告、地质剖面图、钻孔柱状图、土的特性指标、水文地质资料等建（构）筑物资料建（构）筑物等级、荷载分布、基础类型与尺寸、基础埋深、地震设防裂度、对地基沉降变形的要求等地基处理要求设计桩（孔）布置图、柱长、桩距、桩径、复合地基承载力、抗剪强度、压缩（变形）模量、抗震要求等施工技术参数加密电流、留振时间、加密段长、水压和填料量等施工组织设计根据工程合同、设计文件和现场条件等，编制包括工程要求、施工计划、施工管理与劳动组合、施工机械、施工工艺、质量保证体系等内容的施工组织设计3 施工场地3.1查清地下障碍物施工场地内的地下障碍物，如地下水管、煤气管、电缆、光缆、地下建筑物等，应查清它们的位置、埋置深度，并予以清除、移动或提出避开和保护的措施。否则在施工中可能造成事故甚至危及人身安全。3.2完成三通一平 应当做到路、水、电通和场地平整。（1）道路应满足施工机械和运料车辆进入施工场地；（2）供水管线宜接到离施工场地50m以内，水量应满足施工要求，一般用水量可按单台机组10m3/h20m3/h考虑；（3）电源宜接至施工场地50m以内，不宜离施工场地过远，防止电压降过大，影响地基处理质量。用电量应满足振冲器、供水泵、排污泵、夜间施工照明需要。一般单台机组用电量30kW振冲器不少于60kW，75kW振冲器不小于120kW。工作电压应保持在380V20V。（4）施工场地布置时，可划分施工作业区、石料堆放区、临时建筑物和机修场地区、泥浆收集和排放区等。供水管、排泥浆管沟、电缆线的安置应不妨碍施工机械运行。填料宜堆放在施工场地附近，比较大的工程可以划出部分施工场地堆料，施工后的场地亦可作为堆料场地。施工场地宜划分若干施工作业区。各作业区之间应有土垅、地沟相隔。作业区内也应挖若干沟渠，使泥浆能流入集浆池，用泥浆泵泵送至指定地点或用车辆运走。振冲施工时应防止泥水漫流，做到文明施工。（5）振冲桩位应根据主要建筑物轴线或主要桩位按设计图纸测放，放线允许偏差小于30mm。当建筑物主要轴线由建设单位测放时，施工单位必须复核；当主要轴线或主要桩位由施工单位测放时，建设单位必须验收，测量放线应有正式记录和验收单。4 试制桩 由于施工场地一般不是由单一土质组成，比较复杂，无论施工前是否做过现场试验，在正式施工前每个机组、每个单项工程都应进行试制桩工作。试制桩可在护桩或建筑物非主要部位进行。试制桩的目的：调试施工机具，掌握施工工艺，熟悉并验证设计确定的施工工艺和加密技术参数。第三节 施工1 施工工序振冲法施工一般包括造孔、清孔、填料、加密四个工序（图6-3-1和图6-3-2）。图6-3-1 填料加密振冲工艺流程图(a)准备，对中孔位；(b)造孔，清孔；(c)填料，加密；(d)制桩完成1-振冲器；2-喷水；3-排浆；4-填料图6-3-2 振冲法施工机械布置示意图1-起重机；2-电气控制设备；3-导管；4-振冲器；5-水泵；6-水管及阀门；7-电缆；8-装载机1.1造孔造孔是保证施工质量首要环节，造孔应符合下列规定：（1）振冲器对准桩位，对准偏差应小于100mm。先开启压力水泵，振冲器末端出水口喷水后，再启动振冲器，待振冲器运行正常开始造孔；（2）造孔过程中振冲器应处于悬垂状态。振冲器与导管之间有橡胶减震器联结，因此导管有稍微偏斜是允许的，但偏斜不能过大，防止振冲器偏离贯入方向；（3）造孔速度和能力取决于地基土质和振冲器类型及水冲压力等，因此造孔速度不是完全可以人为控制。在施工中只宜控制最大造孔速度，根据工程经验，造孔最大速度宜控制在不大于2m/min；（4）松散粉细砂、粉土、粉煤灰、淤泥土等易被压力水冲刷，造孔深度可小于设计深度300mm以上。待倒入填料后振冲器夹带石料再向下贯入至设计深度，减轻压力水冲刷破坏设计孔深下的土层；（5）造孔水压大小取决振冲器贯入速度和土质条件。造孔速度慢或土质坚硬可加大水压力，反之宜减少水压。一般造孔水压可控制在0.3 MPa 0.8MPa,对松散的粉细砂、砂质粉土、粉煤灰地基造孔水量宜少，防止随返水带出大量泥砂；（6）当造孔时振冲器出现上下颠动或电流大于电机额定电流，经反复冲击不能达到设计深度时，宜停止造孔，并及时报告监理研究解决。1.2清孔造孔时返出的泥浆较稠或孔中有狭窄或缩孔地段应进行清孔。清孔可将振冲器提出孔口或在需要扩孔地段上下提拉振冲器，使孔口返出泥浆变稀，振冲孔顺直通畅以利填料沉落。1.3填料造孔或清孔结束后可将填料倒入孔中，填料方式目前有连续填料、间断填料和强迫填料三种方式。（1）连续填料：在制桩过程中，将振冲器留在孔内，连续向孔内填料，填料自动沉落孔底并被挤密，直至设计要求高程；（2）间断填料：填料时先将振冲器提出孔口，倒入一定数量填料（一般填料高度1.0m左右），再将振冲器贯入孔中，将填料振捣密实；（3）强迫填料：利用振冲器的自重和振动力将孔上部的填料挟送到下部需要填料的地方。连续填料时要求填料速度和数量能保持孔中不缺填料。若缺乏填料或填料不足，振冲器在孔中振动和压力水冲刷，孔径不断扩大，难以加密成桩。连续填料一般采用装载机作业。30kW振冲器施工时也可采用手推车填料，但应组织足够多的车辆和人力以满足连续填料的要求。间断填料时每次将振冲器提出孔口，比较适合采用手推车填料。但因提放振冲器所用时间多，当孔的深度深时，填料较难沉落到孔底，施工效率低。一般30kW振冲器，孔深在8m以内可采用间断填料方式。强迫填料时要求振冲器在填料满孔条件下向下贯入，所受贯入阻力大，因此强迫填料一般只适用于大功率振冲器施工，同时要避免电流超过电机额定电流，而使填料不能达到需要加密地段。1.4加密加密分为填料加密和不填料加密。填料振冲加密是将填入孔中的填料挤振密实，而不填料振冲加密则是完全利用地基土自身振动密实；加密是振冲法处理地基关键环节，加密控制标准基本上可分三种：（1）填料量控制：加密过程按每延米填入填料数量控制。该标准适合均匀土质场地。当场地土质变化大，强度不均匀，相同填料量加密后，地基在沿垂直方向和水平方向都不能达到均匀，加密效果会不很理想。目前采用单纯填料量控制较少；（2）电流控制：按振冲器的电流达到设计确定值控制。振冲器启动后在贯入土层前运行的电流称空载电流。贯入土层中受土约束，为克服周围土阻力保持自由振动状态，振冲器运行电流就会升高，即电机输出功率增大。周围土约束力越大，振冲器运行电流越大。设计确定的加密电流实际上是振冲器空载运行电流增加某一增量电流值。当采用统一的加密电流值，地基土松软就需要填入较多的填料量，反之，地基土坚硬填入填料量就少，地基处理后强度相对比较均匀。由于制造或使用原因，相同型号的振冲器空载电流也有差别。因此，在施工中设计确定的加密电流宜根据振冲器空载电流不同而适当增减。这在多台机组处理同一建筑物时更应注意；（3）加密电流、留振时间、加密段长度综合指标法：采用这三种指标是为了使加密质量更有保证，因为加密效果不仅与加密电流值大小有关，也和达到该电流值维持时间长短有关。留振时间是指振冲器达到加密电流后的振动时间。加密段长度小效果好，段长大效果差，甚至产生漏振。目前，振冲法处理已逐渐采用综合指标法标准控制。由于采用加密电流、留振时间、加密段长度作为加密控制标准，填料数量由上述标准所决定，因此，填料数量仅作为参考标准。若施工中出现填料数量过少，特别对于以置换性质为主的加固，应予以充分关注，当与设计要求相差比较大，应及时向监理报告，通过设计变更加密技术参数，增减填料量，保证工程质量。无论采用哪一种加密控制标准，加密时均应从孔底开始，逐段向上，中间不得漏振。根据工程经验，30kW振冲器、75kW振冲器常见加密技术参数见表6-3-1。表6-3-1 常见振冲加密技术参数机型加密电流（A）留振时间（s）加密段长（mm）水压（MPa）30kW振冲器45605102005000.10.475 kW振冲器701005202005000.10.4（4）加密结束：先停止振冲器运行，后停止水冲。施工过程中每一孔（桩）都必须有完整的原始记录，记录应及时、准确、字迹清晰，不得随意涂改。2 制桩顺序对单项振冲法加固工程施工顺序可采用排打法、围打法、跳打法。(1) 排打法：由一端开始，依次到另一端结束；(2) 围打法：先施工外围的桩孔，逐步向内施工；(3) 跳打法：一排孔施工完后隔一排孔再施工，反复进行。一般情况下常采用排打法。该法施工方便、难度小。当地基为强度低的软粘土或易液化的粉土、粉细砂，可采用跳打法。对中粗砂，围打法可以取得较好加密效果，但在孔距较小的情况下，采用围打法施工也可能出现地基土加密后造孔困难的情况。当桩（孔）附近有建筑物时，宜先从靠近建筑物的一边开始施工，逐步向外推移。3 振冲加密振冲加密指通过振冲法处理后地基土能获得比较明显的加密。适用于振冲加密的土层有卵（碎）石类土、砂类土、砂质粉土、粉煤灰及由该类土组成的填土。振冲加密根据是否添加填料及填料的性质可划分为就地加密和填料加密两类。3.1就地加密就地加密或称不填料加密，主要适用于卵（碎）石土、中粗砂层等。由于土颗粒粗、渗透系数大，振冲施工时周围土不能形成明显的液化区，土颗粒之间保持骨架接触，能有效传递振动应力，使周围土体有效加密。就地加密要点如下：（1）在振动应力作用下，土颗粒向振冲器移动，地表形成坍落漏斗，随深度增加，振冲器电流上升。当电流超过电机额定电流，加密深度受到限制时，通过增设外水管，加大水压或水量可在一定程度上增大造孔深度；增大振冲器电机功率也可有效增加造孔深度。例如，30kW振冲器在中粗砂层造孔深一般为8m左右，75kW振冲器在松散中粗砂中加密深度可达20m；（2）在该类土造孔时，为防止周围土过早被加密而影响造孔深度，造孔速度宜快，不宜慢；（3）在地表层，由于周围土塌落量不足，电流值不能达到设计要求，可以用装载机、人工或水冲填入原地基土；（4）在该类土造孔时，随深度增加塌落的土可能将振冲器的导管抱住，使振冲器不能向下贯入，施工中表现为开始振冲器贯入速度快，电机电流增大，以后贯入速度降低，电流降低，最后电流接近空载，不仅振冲器不再向下贯入，而且向上提拔振冲器亦困难。此时需要采取一定措施，消除坍落土，避免抱住导管，振冲器仍有可能继续向下贯入；（5）在卵（碎）石地层造孔，当振冲器出现上下颤动，表示遇到大孤石或基岩，应及时终止造孔，防止损坏振冲器；（6）在该类土造孔，当电流超过电机额定电流，经反复冲击而不能继续深入时，表示该类型号振冲器已不能再向下贯入，应终止造孔。3.2填料加密填料加密指振冲时需要加入填料。填料加密能获得良好效果的土类主要有粉细砂、砂质粉土、粉煤灰等及由这类土组成的填土。在振动作用下这类土在振冲器周围产生液化区，液化区的存在使振动剪应力不能得到有效传递，周围砂土也不能获得加密。填入粗颗粒填料能消除振冲器周围液化区，使振冲器振冲应力有效地加密周围的桩间土。填料加密施工要点如下：（1）填料应是振动作用下不发生液化的粗颗粒料，通常用卵（碎）石充填液化区，使振动剪应力能传递给周围土并获得加密；（2）填料形成的桩柱强度高于加密后地基土，并和地基土组成复合地基，因此填料加密具有振冲置换性质；（3）地基土颗粒细，缺少粘粒，在压力水作用下易被返水冲出。因此，造孔和加密时水量宜少，水压宜小，填料应及时充足，减少地基土冲出量；(4)在地表层，特别是地下水位接近地表时，该类土液化后缺乏上覆有效压力，振冲施工电流难达高值。该类土加密电流不宜定得过高，一般30 kW振冲器50A60A，75 kW振冲器70A80A为宜。(5) 在该类土振冲施工，易造孔，也易加密，处理后复合地基强度一般可达300kPa以上，可以消除砂土地震液化。4 振冲置换振冲置换指采用振冲法处理后，地基土难以得到明显加密，主要通过在地基中建造碎石桩，并与周围土组成复合地基来提高地基的强度。振冲置换适用于各类粘性土。粘质粉土采用振冲法处理后强度有一定提高，但不十分明显，也可归入振冲置换土类。振冲置换工程的要点如下：（1）为提高复合地基强度应建造强度高的碎（卵）石桩。在相同面积置换率下，建造大直径强度高的碎石桩，比建造小直径、强度低的碎石桩能更大地提高地基强度；为了建造大直径、强度高的碎石桩，宜采用大功率振冲器施工；（2）在硬塑粘土中造孔速度慢，成孔直径小。要建造桩径大质量好的碎石桩，加密段长宜小，加密段长大可能造成碎石桩空心现象（即桩中心不密实）。若硬塑粘土层下有软弱地层时，该地层常使填料不易进入下卧软土层给加密造成困难，应采取措施予以克服；（3）振冲法在可塑、软塑状粘土中造孔和制桩都比较顺利。提高置换率（填料体积与加固土体体积之比，通常也用成桩面积与加固面积之比）是提高该类地基土强度有效途径，采用多大的置换率合适宜通过技术经济论证。一般使地基承载力提高1倍比较容易，此时面积置换率约在20%30%之间；（4）流塑状粘土具有流塑性，造孔后因土流动缩孔，影响石料填入，制桩比较困难，宜采用大功率振冲器实施强迫填料工艺。当软粘土的不排水抗剪强度小于20kPa，制桩时土的侧向抗力小，难以成桩或造成桩的直径过大。对该类土采用振冲法加固要慎重，宜通过现场试验确定处理效果及可行性；（5）流塑、软塑状粘土含水量大，振冲法处理后在建筑物荷载作用下，土中水通过碎石桩较快排水固结。因此，建筑物将有较大的沉降，但沉降稳定时间比较短，沉降也比较均匀。振冲法处理这类土适合对沉降要求不高的建筑物，例如小型的土石堤坝。5 其它施工方法5.1水下振冲施工水下振冲与陆地施工有很大的不同，主要问题在于解决船舶定位和填料。船舶定位可采用经纬仪测定。对砂类土可采用就地加密方法。对置换性质的加固可以采用水下预抛填料，但此方法使用填料量较大，也可在振冲器旁附设导管伸到水下填料。水下振冲施工一般在船舶上进行，船舶载重量大，可采用多个振冲器组合施工，提高设备利用率，加快工程施工速度，降低工程造价。5.2 振冲混凝土桩（1）振冲混凝土桩施工设备造孔制桩主要利用振冲施工设备，压灌混凝土利用混凝土泵。在原有振冲器外部附加1根内径110mm，外径130mm的耐磨钢管作为导料管，出料口设置逆向阀门，与振冲器下缘齐平；导料管上口通过弯头与混凝土泵系统连接。（2）振冲混凝土桩主要施工工序振冲混凝土桩施工程序可分为：振冲器就位调试；振冲器造孔至设计深度；泵压混凝土到孔底；提升振冲器同时泵送混凝土成桩。提升过程中振冲器端部应浸在混凝土中；检查桩顶标高及成桩质量；振冲器移位至下一根桩，重复以上操作（图6-3-3）。5.3 后压浆振冲碎石桩 （a） （b） （c）图6-3-3 振冲混凝土桩施工示意图a. 造孔（包括程序、）；b.制桩（包括程序、）；c.成桩（包括程序、）振冲碎石桩通过压浆后的桩比未压浆的桩承载力有较大提高。它可在桩头或桩身某一地层进行灌浆处理,提高该段地层桩体承载力。碎石桩桩头压浆处理后，其桩头就不再需要二次开挖。碎石桩后压浆施工尚处于试验阶段。振冲碎石桩后压浆施工工艺：先按常规工艺施工振冲碎石桩，然后采用钻机将43或50地质钻杆改制成的灌浆管沿碎石桩中心打入需要灌浆的部位，然后进行灌浆。图6-3-4为振冲碎石桩后压浆施工示意图。 （a） （b） （c）图6-3-4 振冲碎石桩后压浆施工示意图a振冲碎石桩 b打入灌浆管 c灌浆后桩体施工中的注意事项：灌浆时机。振冲碎石桩成桩后72h内应插入灌浆管，随即灌浆，尽量缩短成桩与灌浆的间隔时间，以防止桩体内泥浆沉淀干燥后水泥浆不宜灌入桩体碎石孔隙，导致压浆失败。浆液水灰比。水泥浆宜掺入一定量的粉煤灰以降低成本。通过试验，水泥粉煤灰=32，水固比为0.550.6较为合适。粉煤灰掺量过大，水泥浆收缩性明显；掺量过小，水泥用量大，成本较高；水固比太大造成桩体吸浆量小，后压浆桩强度低，达不到压浆效果。洗孔。灌浆前须采用细管插入灌浆管内，用高压水从上至下冲洗，直至灌浆管周围或垫层冒清水为止。钻杆周围跑浆。用粘土将钻杆周围孔隙密封。终灌标准。一般以桩体顶部或灌浆管周围冒浆，且冒出浆液的浓度与灌入浆液的浓度基本相同为止。灌浆压力可选用0.20.6MPa。有关统计数据表明，2.5m桩长，吸浆量约300L400L。灌浆管的回收。可用吊车、铲车等起重设备强行将其拔出，再用清水冲干净钻杆内泥浆。弯曲的钻杆须调直。6 施工过程质量控制施工过程中质量控制主要有：桩位偏差、成桩深度、填料质量和数量、施工工艺参数的控制，以及在施工过程中对桩体密实度和桩间土加密效果进行跟踪抽检。6.1桩位偏差要使成桩后的桩位偏差达到规范要求，首先在造孔时要控制孔位偏移。造孔过程中发生孔位偏移原因及纠正方法如下：（1）由于土质不均匀，造孔时向土质软的一侧偏移。纠正方法可使振冲器向硬土一边开始造孔，偏移量多少在现场施工中确定，也可在软土一侧倒入填料阻止桩位偏移；（2）振冲器导管上端横拉杆拉绳拉力方向或松紧程度不合适造成振冲器偏移。纠正方法为调整拉绳方向和松紧度：（3）导管弯曲或减振器变形导致振冲器与减振器、导管不在同一垂直线上。纠正方法为调直导管修理减振器或更换导管和减振器；（4）施工从一侧填料挤压振冲器导致桩位偏移。纠正方法为改变填料方向从孔的四周均匀加入填料。（5）当制桩结束发现桩位偏移超过规范或设计要求时，应找准桩位重新造孔，加密成桩。6.2桩长桩长的控制应注意以下事项：（1）在振冲器和导管安装完后，应用钢尺丈量并在振冲器和导管上作出长度标记，一般0.5m为一段，使操作人员据此控制振冲器入土深度；（2）应了解地面高程变化情况，依据地面高程确定造孔应达到的深度；（3）施工中当地面出现下沉或淤积抬高时，振冲器入土深度也要做相应的调整，以确保成桩长度。6.3填料6.3.1填料质量（1）填料质量应符合水利水电工程振冲法处理地基技术规范（报批稿）规定要求，即桩体骨料宜采用含泥量不大于10%，有一定级配的碎石、砾石、矿渣或其他无腐蚀性、无环境污染的硬质材料。粒径要求：30kW振冲器20mm100mm；75kW振冲器20mm150mm；（2）当设计有特殊要求时，填料质量应符合设计要求；（3）当缺乏设计或规范要求的填料时，对小型土石堤坝，通过试验并得到设计许可，弱风化、中风化石料也可以作为填料使用。（4）在填料中含一定数量（一般小于20%）的0.5mm20mm细粒料，有利于提高桩体的密实度和强度。砂类土加密时0.5mm20mm粒料也可作为填料使用。6.3.2填料数量（1）采用装载机填料时，要注意每次铲斗装料多少及散落在孔外的数量；（2）手推车填料时，每车装石料量应基本相同，并记录入孔数量；（3）要核对进入施工场地的填料的总量和填入孔内填料的总量，发现后者大于前者时，应检查施工记录并妥善处理。6.4施工技术参数控制施工技术参数有加密电流、留振时间、加密段长、水压、填料数量。当采用加密电流，留振时间，加密段长作为综合指标时，填料数量受上述这些指标所约束。但在振冲置换处理时，填料量多少关系到成桩直径的大小和置换率大小，因此，当填料数量比设计要求过多或过少时，应分析原因，必要时通过设计变更，适当改变加密电流、留振时间，以保证工程质量。施工工艺参数控制时应注意下列事项：（1）为保证加密电流和留振时间准确性，施工中应采用电气自动控制装置。在振冲施工过程中，设定的加密电流，留振时间可能发生变化，应及时核定和调整；（2）施工中应确保加密电流、留振时间和加密段长都要达到设计要求，否则不能结束一个段长的加密；（3）为掌握振冲施工中加密电流、留振时间、水压、振冲器贯入地层深度等全过程情况，目前国内外已逐步开始采用数字式自动记录仪，通过计算机可检测施工中任意时间的电流、水压、深度等参数。（4）应定期检查电气设备，不合格，老化，失灵的原器件应及时更换。6.5跟踪检测指在施工过程中对碎石桩密实度和桩间土加密效果进行跟踪检测，以便及时发现问题和质量缺陷，采取改进措施。（1）检查桩体密实度宜用重型动力触探，以每次贯入10cm深度的锤击数确定。锤击数应通过现场原位试验确定。（2）桩间土加密效果检测。可以采用轻便触探、标贯试验、重型动力触探、静力触探等。7 施工中常见问题及处理方法施工中常见的问题及处理方法见表6-3-10。表6-3-10 振冲施工中常见问题及处理方法类别问题原因处理方法造孔贯入速度慢土质坚硬加大水压振冲器电流大振冲器贯入速度快减小贯入速度砂类土被加密加大水压,必要时可增加旁通管射水,减小振冲器振动力；采用更大功率振冲器孔位偏移周围土质有差别调整振冲器造孔位置，可在偏移一侧倒入适量填料振冲器垂直度不好调整振冲器垂直度，特别注意减震器部位垂直度孔口返水孔口返水少遇到强透水性砂层；加大供水量孔内有堵塞部分清孔，增加孔径，清除堵塞填料填料不畅孔口窄小，孔中有堵塞孔段用振冲器扩孔口，铲去孔口泥土石料粒径过大选用粒径小的石料填料把振冲器导管卡住，填料下不去。填料过快、过多所至。暂停填料，慢慢上下活动振冲器直至消除石料抱导管加密电流上升慢土质软，填料不足加大水压，继续填料加密电流标准过高适当降低加密电流标准加密振冲器电流过大土质硬加大水压，减慢填料速度，放慢振冲器下降速度串桩已经成桩的碎石进入附近施工的孔中土质松软；桩距过小；成桩直径过大。减小桩径或扩大桩距。被串桩应重新加密，加密深度应超过串桩深度。当在原桩位不能贯入实现重新加密，可在旁边补桩，补桩长度超过串桩深度第四节 质量检测与验收振冲法处理工程属隐蔽工程，应严格按设计和规范规定的要求进行质量检测与验收。检测验收内容有：碎石桩的桩数、桩位、桩径、桩体质量、桩间土加密效果、复合地基承载力、变形模量等（表6-4-1）。检测点的布置应具有代表性，并应分布均匀。在建筑物重要部位、不同土质有代表性地区以及施工中出现异常的地段，应布置检测点。表6-4-1 振冲处理工程质量标准与检测方法项目质量标准检测方法桩数符合设计桩数检查施工记录、开槽验桩桩径（d）符合设计桩径按填料量计算、开槽实测桩径桩位偏差箱基、筏基、堤坝满堂布桩d/4测量放桩、抽检数量不小于总桩数5%，90%达到检测标准工程合格条形基础d/5开槽放出建筑物轴线测定桩位偏差柱基边桩d/5、内部桩 d/4开槽放出建筑物轴线测定桩位偏差桩体密实度符合设计要求灌砂法或灌水法测碎石桩重度重型动力触探一般应大于7击或设计要求桩体承载力与变形模量符合设计要求现场载荷试验桩间土的、e c、Es符合设计要求取原状土样做土物理力学性试验桩间土承载力符合设计要求现场载荷试验、标准贯入试验、静力触探、轻便触探、旁压试验等复合地基承载力符合设计要求单桩或多桩复合地基载荷试验单桩桩间土载荷试验按计算确定1 检测恢复期时间振冲法处理地基土受振动应力作用，土体内部存在超孔隙水压力，检测宜在土体内超孔隙水压力消散后进行，因此一般应在恢复期后进行处理效果原位测试。按规范规定，振冲法处理后恢复期时间，砂土为7d，粉土为15d，粘性土为30d。砂土渗透系数大，一般7d土体内超孔隙水压力可消散，粉土一般为15d，其中粘质粉土可延长至30d。当粘性土的强度比较高，振冲器振动应力不足以破坏土的结构力，一般可取恢复期30d。对软粘土振动会使其结构力有所破坏，特别对灵敏度高的软粘土强度有较大的降低，因此，一般恢复期大于30d。表6-4-2为某工程软土地基振冲后强度变化，振后十字板试验强度较振前明显降低，振后恢复30d仍未达到振前水平，振后80d比天然强度普遍有所提高，说明软粘土振冲处理时强度降低是暂时性的。可见只要控制施工强度和施工时间，软粘土振冲后可以取天然土强度。对大、中型工程振冲施工时间长，为满足工程建设需要，可以分阶段进行检测，但受检测桩及其周围二排桩恢复期应满足规范要求。表6-4-2 软土地基强度变化深度现场十字板强度（kPa）增长的百分比（%）天然振冲后间歇80d振冲后/天然间歇80d/天然间歇80d/振冲后2.002.7546.536.553.3-2215462.753.7533.421.034.8-374663.754.7524.415.225.6-386684.755.7525.017.031.0-3224825.756.7531.420.733.3-346616.757.7530.220.732.3-317587.758.7513.520.430.14917488.759.3040.335.646.6-1216312桩位检测与验收桩位检测与验收时，地基开挖至基础底面高程以上0.5m，再用人工清理桩头，然后量测桩的直径和桩中心位置；大面积满堂布桩，桩位可按设计桩位测量放线确定，当工程量大时，也可采用随机抽测，桩位合格率达到90%以上的工程为合格，95%以上为优良；对条基、柱基，当桩偏出基础范围，应根据具体情况进行必要处置。3 碎石桩体密实度检测碎石桩体密实度可在现场采用灌砂法或灌水法测干重度，也可采用动力触探、静力触探法根据贯入击数或贯入阻力间接确定桩体的密实度。灌砂法和灌水法可比较准确测定碎石桩体的干重度，但一般只能确定基础底面附近碎石桩体干重度，测定深处时，桩体受破坏，难以恢复，因此使用受到限制。动力触探或静力触探可以贯入碎石桩体深部，可获得桩体沿深度处贯入击数或贯入阻力情况。根据贯入击数或贯入阻力变化可确定桩体密实度变化情况。碎石桩重型动力触探锤击数的密实度判别标准宜通过现场试验确定，当设计未提出要求，一般密实的桩体重型动力触探击数应大于7击。对桩体要求承载力高，重型动力触探锤击数宜大于10击。由于目前施工中使用的振冲器功率增大，桩体也更密实，碎石桩重型动力触探锤击数可达2030击，甚至更高。因此有些单位采用超重型动力触探检测桩体密实度。采用静力触探测碎石桩密实度，需要特殊静力触探的设备，国内只有个别单位有这种设备和测试经验。根据工程级别与重要性，碎石桩密实度检测数量宜为总桩数的1%3%，单项工程不少于3根。4 桩间土处理后的效果检测 一般可采用下列常规的原位试验或室内试验检测桩间土的处理效果。这些试验包括：静力触探、标准贯入试验、轻便触探、钻孔旁压试验，原位取土做物理力学性质指标试验。测试组数应符合水利水电工程地质勘察规范GBJ50287-99的规定或设计要求。5 复合地基承载力的确定方法确定复合地基承载力可采用单桩或多桩复合地基静载荷试验确定。也可通过单桩和桩间土分别做载荷试验，再按规范推荐的计算式计算复合地基承载力。5.1复合地基载荷试验（1）单桩复合地基载荷试验的压板可采用圆形或方形，面积为一根桩所承担的处理面积。多桩复合地基载荷试验的压板可用方形或矩形，压板面积应与试验桩所承担的处理面积相同。（2）压板底高程应符合设计要求。碎石垫层是复合地基的组成部分，压板下应设150mm厚的碎石垫层和20mm40mm厚的中粗砂找平层。（3）试验设备和堆载反力选择应大于设计要求值的2倍。（4）试验加荷分级为812级，总加载量不得小于设计要求值的2倍。（5）每加一级荷载Q，在加荷前后应各读记压板沉降量S一次，以后每半小时读记一次，当1h内沉降量小于0.10mm时，即可加下一级荷载。（6）当出现下列情况之一时，可终止试验：1）沉降量急剧增大，土被挤出或压板周围土出现明显的隆起；2）累计的沉降量已大于压板宽度或直径的6%；3）总加载量已为设计要求值的2倍以上。（7）卸载可分为三级等量进行，每卸一级，读取回弹量，直至1h内的变形量小于0.1mm。（8）复合地基承载力特征值应按下列规定之一确定：1）当Qs曲线上有明显的比例界限时，可取该比例界限所对应的荷载；2）当极限荷载小于比例界限荷载值的2倍时，可取极限荷载的1/2；3）按相对变形取值：对粘性土、粉质粘土、粘质粉土为主的地基，可取s/b或s/d=0.0150.020所对应的荷载值（b和d分别为压板宽度和直径），砂质粉土、砂土为主的地基，可取s/b或S/d=0.0100.015所对应的荷载值。（9）试验点的数量不应少于3个，当满足其极差不超过平均值的30%，可取其平均值为复合地基承载力特征值。5.2碎石桩载荷试验（1）碎石桩载荷试验的压板宜用圆形，直径与设计桩的直径相同。