无填料加密法振冲加固砂类土地基在工程实践中的应用

1、无填料加密法振冲加固砂类土地基在工程实践中的应用             无填料加密法振冲加固砂类土地基在工程实践中的应用周俊峰(河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄050031)    摘  要：文章着重介绍一种加固处理砂类土地基的方法无填料加密法及工程实例，并指出在实际工程中应注意的问题。    关键词：无填料加密法；振动加固；地基处理；工程施工1简介    振动水冲法简称

2、振冲法，它是利用振冲器的强烈振动和压力水冲贯入到土层深度，使松砂地基加密，或在软土层中填入碎石等无凝聚性粗粒料，形成强度大于周围土的桩柱并和原地基土组成复合地基，以提高地基整体强度的加固技术。    该方法最先于本世纪30年代由德国S.Steuerman首先提出，主要用于加密松散砂土地基。50年代末、60年代初该方法开始用于加固粘性土和粉质粘土地基，这就是目前广为使用的振冲碎石桩复合地基加固技术。我国应用振冲法始于1977年，十多年来该方法已得到迅速推广，在建筑工程、电力、水利、交通等领域得到广泛应用。2加固机理    砂类土振冲加密

3、，简单地说就是利用松砂在振动荷载作用下，颗粒重新排列，体积缩小，变成密砂的特性。    在动荷载作用下砂土抗剪强度为：    =（）tg式中砂土所受的正应力    砂土所在位置的超静孔隙水压力    ø砂土的内摩擦角    当振冲器在加固砂土时，不断增长，使趋近，此时导致砂土抗剪强度为零。砂土结构遭到破坏，出现砂土液化现象。砂土液化以后，在上负荷重力和振动作用下，砂土颗粒又重新排列，使砂土孔隙比减少，相对密度增加，承载力提高。

4、    振冲过程使砂基受到以下3种加密作用。    a. 振挤作用是振冲器的水平振动力通过土的骨架传递将周围土挤压密实。    b. 振浮作用是通过振冲器振动使周围土体内超孔隙水压力升高，促进土粒间结构力破坏再形成稳定的结构形式。    c. 固结作用是在砂土上覆有效应力作用下，超孔隙水压力消散时产生排水固结压密。3应用条件    应用无填料加密法振冲加固砂类土地基，从粉细砂到含砾粗砂，只要小于0.005 mm的粘力含量不超过10%，均可得到显著

5、的挤密效果。4工程实例4.1工程项目简介2k=100 kPa。    c. 第三层含砾粗砂层，灰白色，稍湿，稍密中密，层厚在3.84.4 m之间，属中密砂，fk=170 kPa。    d. 第四层粉土，淡黄褐色，稍湿，岩性均一，属中压缩性土，fk=180 kPa。该层未全部揭露。勘探场地区域内未见地下水，无地震液化现象。4.2加固方案选择    地基处理原则是既要技术上可靠，经济上合理，又能满足施工进度的要求；此外，还应注意节约能源，保护环境，避免因地基处理对地面水和地下水产生污染，振动噪音对周围环境产

6、生不良影响等。    根据设计要求，该工程基础设计承载力标准值fk140 kPa，基坑开挖后经检测，判定其地基fk<100 kPa，不满足设计要求。解决该问题有2条途径：其一，修改设计，加大基础面积；其二，进行地基处理，以保证和提高地基承载力。经综合比较，决定采用后者更为稳妥、经济。    处理松散砂土地基的方法、种类很多，较常用的有：强夯法、振冲法、桩基、灌浆法、高压喷射法、电动化学灌浆法等。依据各种方法自身所具备的不同特点以及本工程具体情况，经认真分析、充分论证，在满足“安全、适用、经济、合理”的原则基础上，提出采用无填料加

7、密法振冲加固该工程地基。该方法优点有：施工机具简单，操作方便；加固质量容易控制，效果明显；无需其它材料，就地加密，施工速度快，工期短；工程造价低，具有明显的经济效益。4.3工程设计k=170 kPa，是较好的持力层。因此，第二层3.6 m厚的松散中砂层就是本工程需进行加固处理的土层。    根据施工机械的特点，为保证加固层表面的密实性，依据火力发电厂地基振冲法处理技术规定的要求，应在基底以上保留1 m左右的振密效果不稳定桩头（即非振密段），待基础施工时予以清除。    该工程实际施工处理深度为-1.3-6.1 m。桩位布置 

8、   桩位布置与加固的目的和要求有关，它取决于土的性质、振冲器的性能、加密施工工艺和加密标准等因素。    该工程设计要求加固后的地基fk140 kPa2.72.9的资料得出：“距振冲器中心1 m以内加密效果最好，2.0 m以外砂土基本不受影响”。同时又考虑到振冲器施工时振冲点由于砂的振实塌陷而在地面形成凹坑这一特点，桩位布置采用沿条形基础方向等腰三角形布置。详见图1。4.4施工工艺    施工顺序采用沿基础方向顺序依次施工，采用该方案施工，共打工程桩352个，实际施工工期4 d，比计划工期提前6 d完成施工工作。

9、4.5试验、检测及评价    该工程因场地等客观条件的限制，在充分考虑到场地地基土均匀性好、层位稳定、水平方向变化小等客观地质条件的前提下，距建筑物1号轴线外侧8 m处，与工程桩要求完全相同的条件下布置一试桩区。共打试验桩7根，试验桩桩位布置详见图3。    考虑到场地地层勘探深度内未见地下水，地层含水量不高，经振冲加固处理后的砂性土地基能在较短时间内排水固结等特点，经振冲加密施工24 h后，测得桩心、桩间标贯数据共5组，每组标贯数据在基底以下处理深度范围内的平均值见表1。    由表1中数值可看出，不论桩心还是桩间，其标贯数值级差很小，这说明使用该方法加固后的地基土均匀性较好。经统计分析后得知，处理后的地基土的平均标贯击数为13击，比处理前的平均标贯击数6击提高了117%，fk由处理前的不足100 kPa提高到230 kPa，满足设计对承载力的要求。5结语    采用上述处理砂类土地基的方法时，在实际工程中还应注意造孔速度和深度与地层含水量的大小、地下水位的高低有着直接关系。地下水位高、地层含水量大，振冲加固时