吹填土加固处理中无填料振冲法的应用

1、吹填土加固处理中无填料振冲法的应用一 基本概念二 无填料振冲法 - 作用机理 - 工艺研究 - 特点与适用性三 工程应用内 容吹填土加固处理中无填料振冲法的应用吹填土加固处理中无填料振冲法的应用基本概念无填料振冲法工程应用基本概念无填料振冲法工程应用吹填土:又名冲填土，是在整治和疏通江河或港口航道时，利用挖泥船在江、海、河、湖水域中进行清淤挖泥，然后利用高压水流将泥砂以泥装形式沿着输送排泥管道吹填至水域岸边，逐步堆积、流淌和沉积而形成了吹填土。基本概念无填料振冲法工程应用吹填土:又名冲填土，是在整治和疏通江河或港口航道时，利用挖泥船在江、海、河、湖水域中进行清淤挖泥，然后利用高压水流将泥砂以泥

2、装形式沿着输送排泥管道吹填至水域岸边，逐步堆积、流淌和沉积而形成了吹填土。物理性质：塑性指数大、天然含水量和孔隙比大、重度小、高压缩性、渗透性小力学特征：加固处理天然强度低固结速度慢灵敏度高基本概念无填料振冲法工程应用吹填土地基处理方法物理法化学法通过使土内出现压差，进而排出孔隙水添加相应的外加剂与土体中的物质成分发生反应如：搅拌法、粉喷桩法基本概念无填料振冲法工程应用吹填土地基处理方法物理法振冲法强夯法堆载预压法基本概念无填料振冲法工程应用振冲法：通过振冲器产生水平方向振动力，振挤填料及周围土体，达到提高地基承载力、减少沉降量、增加地基稳定性、提高抗地震液化能力的地基处理方法。起源于1937

3、年的德国，通常认为它是通过一鱼雷形振冲器往复插入土体内部产生强烈振动和挤压并通常辅以压力水或气的方法来振密和挤密砂类土地基。1937年 德国凯勒公司振冲法发展回顾40 年代传到美国振冲法发展回顾50 年代引进来英国和法国振冲法发展回顾60 年代在非洲得到应用 振冲法发展回顾50 年代末和60 年代初 英、德、美等国 回填碎石 粘性土一是不添加碎石等外来填料的无填料振冲法(国内又称为振冲密实法)和添加碎石等外来填料的填料振冲法(国内又称振冲置换法或振冲碎石桩法)，其中前者主要用于加固中、粗砂等粗颗粒土，而后者多用于粘性土等细粒土加固。振冲法发展回顾日本 砂基抗震防止液化振冲法发展回顾70年代 我

4、国引进该技术振冲法发展回顾工程名称地基土类型振冲最大深度/m施工年份澳门国际机场跑道区中粗砂25.01993广州黄浦港新沙港码头 中粗砂13.71995青岛发电厂吹填砂地基加固 中粗砂81996福州国际机场口岸园区地基处理 细砂61997河北某单位篮球馆地基处理 中粗砂7.22002上海港外高桥四期部分工程粉细砂72002上海国际航运中心洋山深水港一期工程粉细砂152004洋山深水港集装箱堆场 粉细砂5.52006冀东南堡油田 1 号人工端岛 细砂8.12007陕西榆林迁建机场跑道工程 粉细砂52008包西铁路榆林车站职工公寓楼地基加固 细砂92010加固机理振冲器对土施加重复的水平振动和侧向

5、挤压作用，使土结构破坏，孔隙水压力升高。结构破坏后的土粒便向低势能位置转移，重新排列，使土体由松变密。孔隙水压力上升到一定程度后，土体开始液化，随后孔隙水消散，土体得到固结。基本概念无填料振冲法工程应用与工程实践的广泛应用和巨大成功形成鲜明对比，振冲法，特别是无填料振冲法的理论研究目前还处于肤浅、零星和不成熟的初级阶段。加固机理基本概念无填料振冲法工程应用Greenwood 和 Kirsch 根据从振冲器测壁向外加速度的大小将振冲器周围的土体分为 5 个区域，即紧靠振冲器测壁的剪胀区、流态区、过渡区和挤密区以及弹性区（如右图 ），并认为只有过渡区和挤密区才有明显的挤密作用，过渡区和挤密区的大小

6、取决于砂土的性质和振冲器的性能。 基本概念无填料振冲法工程应用加固机理李君纯振冲工法加固砂性土的机理为振挤作用、浮振作用和固结作用。造孔时主要为振挤作用，留振时主要为浮振作用，停振后主要为固结作用。叶书鳞砂性土的振冲加固机制为挤密、排水减压和预振效应。 郑建国造孔时主要为挤密过程，而上拔时主要为振密过程。 基本概念无填料振冲法工程应用施工工艺施工器具基本概念无填料振冲法工程应用振冲器振动方向土体加固效果起决定性作用的主要是振冲器的性能。 振动方向水平向振动振冲器垂向振动振冲器水平垂直双向振动振冲器 振动方向与加固效果Brown 和 Glenn 水平振动振冲法和垂直振动法对吹填中细砂的有效性，并

7、指出水平振动振冲法可以达到比垂直振动法高的最大密度而且其单点有效加固范围也远后者大。Jebe 和 Bartels、Turnbull等人水平振动振冲器可以达到远比垂向振动振冲器或密实砂桩高的相对密度，而且有效影响范围也更大。 王洪瑾等双向振动对土体动强度的影响远比单向振动大，而且影响程度与两个方向的相位差和振幅有关。 袁文明和方永凯双向振动机比水平振动振冲器成孔快速，振动孔中心的密实度比水平振动更高，而且沿深度分布更均匀。基本概念无填料振冲法工程应用振动器固有参数土体加固效果起决定性作用的主要是振冲器的性能。 振动器固有振动参数对加固效果的影响 振动力对加固效果的影响：增大振动力可以提高加固效果

8、和加大影响范围。但加固效果通常并不随其成比例增加，对于不同的土质和加固深度，应选择不同的振动力。振动频率对加固效果的影响：当振动频率接近土颗粒振动频率而使土体处在共振状态时，加固效果最佳。过高的振动频率虽有利于振冲器的贯入，但无助于土体振密。振动加速度对加固效果的影响：当土体振动加速度为(1.02.0) g 时，孔隙水压力随加速度的增加而增加；当加速度在 2 g 以上时，孔隙水压力基本不再增加，这说明过大的振动加速度对砂土加固是没有意义的。实测资料表明，振动加速度和振动孔压随离振中距离的增加而呈指数关系衰减。Chang认为，砂土振动密实主要受控于振动强度即振动加速度，并存在一最优振动加速度。

9、基本概念无填料振冲法工程应用特点及适用范围振冲法以加固深度大、效果好、操作简单、不用三材( 钢筋、水泥和木材) 以及工期短、成本低等优点被广泛用于加固软弱地基特别是砂土及吹填土地基。无填料振冲法显然具有施工更简便、 工期更短和造价更低等优点 。但缺点是施工时孔内返出大量泥水，对环境有污染。特点基本概念无填料振冲法工程应用特点及适用范围Mitchell 给出了适合于振冲密实法加固的颗粒级配范围，如右图所示。当土层颗粒级配全部位于 B 区时，加固效果最好； 若级配曲线全部落在 C 区，因颗粒过细从而加固有困难； 若位于 A 区或者地下水位过深，则影响振冲器的贯入速度并且易损坏振冲器。 适用范围对于

10、无填料振冲法的适用范围，目前一般认为，无填料振冲法仅适用于小于0.074 mm 的细粒含量不超过 10 %的中、 粗砂地基。 但 Slocombe 等认为，无填料振冲法可以用来加固细粒含量（直径小于 0.06 mm）达 15 %或黏粒含量（直径小于0.005 mm）达 2 %的砂性土。 洋山深水港工程是上海市国际航运中心建设的主要组成部分，是上海国际航运中心建设的标志性工程，也是当时国内最大的筑港项目。基本概念无填料振冲法工程应用工程概述孤岛施工开敞式海域筑封闭式围堤陆域地基总面积约为125万平方米吹砂和炸礁吹填砂区域有92万平方米陆域地基基础极其软弱原始地势高低起伏不平回填粉细砂层厚度大而且

11、变化也大，最大厚度大于40米，最小厚度在5米左右，平均厚度约20米基本概念无填料振冲法工程应用方案比选基本概念无填料振冲法工程应用施工平面布置图基本概念无填料振冲法工程应用施工工艺灌水1)慢速振冲下沉至-8.2m(地面以下15m)处，留振20秒；2)慢速振冲上拔至孔口处，留振120秒；3)慢速振冲下沉至14.5m处，留振20秒；4)慢速振冲上拔0.5m，留振1520秒；5)依次类推，每段上拔0.5m，每段留振1520秒；6)直至孔口处，再留振60秒；7)再次振冲下沉至10m处，留振20秒；8)慢速振冲上拔0.5m处，留振1520秒；9)依次类推，每段上拔0.5m，每段留振1520秒；10)直至孔口处，再留振60秒(在第三次上拔过程中用人工或机械向桩孔内填砂密实，保证不形成孔洞)；11)成桩结束，关闭水泵及振冲器，移至下一根桩。振冲施工成桩定位通过深层沉降和表层沉降的观测数据，可以看到采用振冲技术进行地基处