淺談振沖碎石樁施工方法

張洪昌 王程玉 楊朝亮

一、概述

振沖法處理技術于20世紀30年代始創于德國，具有加固效果好、機具簡單和造價低等優點。我國于上世紀70年代末引進，目前廣泛應用于土石堤壩及松軟地層加固、已建病險堤壩加固等工程，是較有效的地基處理方法。采-用振沖法地基處理技術，可以達到提高地基承載力、減小建（構）筑物地基沉降量、提高土石壩（堤）體及地基的穩定性、消除地基液化的目的。

二、振沖法加固地基的原理

振沖碎石樁工作機理是振沖器水平、垂直振動及高壓水的共同作用，在散土層成孔，并回填碎（卵礫）石等粗集料形成樁體，與原地基土形成復合地基，有效提高地基承載力、減小建筑物沉降量，消除地基液化等。其工作主要以擠密效應、排水減壓效應和預振效應為主：

1、擠密效應：依靠振動器水平震動力和側向擠壓作用，在外加填料時通過填料使砂層側向擠壓，使砂土密實度增加，孔隙率減少，干密度和內摩擦角增大，提高承載能力，改善砂層的抗液化性能。

2、排水減壓效應：當飽和松散砂土受到循環荷載作用時，發生體積收縮并趨于密實。當砂土無排水條件時，體積的快速收縮，導致空隙水壓力的急劇上升和有效應力的降低，而出現液化問題。碎石樁樁孔內填充碎石，形成滲透性良好的豎向排水減壓通道，促進空隙水壓力的消散，提高砂土的排水固結能力。

3、預振效應：振沖器以高頻率、大水平力和激振力沉入土中時，使填料和地基土在擠密的同時獲得強烈的預振，飽和砂層結構顆粒被擠密重新排列，級配改善，孔隙減小，密度增大至緊密狀態，土層穩定性增強，抗震能力提高。

三、適用范圍

振沖法適用于碎石土、砂土等各類地基土的加固處理，以及各類可液化土的加密及抗液化處理。

1、適用于碎石土、砂土、粉土、砧性土、人工填土及濕陷性土等地基的加固處理。對于不排水抗剪強度小于20kPa的淤泥、淤泥質土及該類土的人工填土地基，應通過試驗確定。

2、各類可液化土的加密和抗液化處理。

四、振沖碎石樁施工

4.1、振沖碎石樁施工準備

（1）、場地平整施工：振沖碎石樁施工前先進行場地平整，場地平整標高為根據地形圖擬定的標高，施工時根據“寧填勿挖”的原則進行整平。挖除地表堅硬物體，使引孔設備能順利下鉆。

（2）、布置場內運輸道路、道路兩邊的排水盲溝、縱向排水溝、料場、沉淀池及清水池，準備好照明設施以便夜間施工。

（3）、場地清理與掘除：在現場確定清理、掘除、拆除的范圍后，按施工規范和設計要求進行清理。

a、土及草皮在較干硬的地主要用推土機、人工配合、裝載機鏟除，自卸車運輸棄于指定棄土區。低洼潮濕的地方主要用挖掘機清除，機械無法清除的地方則用人工挖除。

b、填方路基用地范圍內的垃圾、有機物殘渣及原地面以下至少200mm內的草皮、樹根、農作物的根系和表土予以清除，并符合振沖碎石樁樁頂標高。

（4）、測量放樣及布樁。根據圖紙要求的布樁原則進行布樁，并繪制測量放線圖，交與監理及設計單位復核后，方進行測量放樣，每個樁位均以鋼釬作標志，編制樁號。

（5）、進行施工技術交底。在施工的各項準備工作完成后，施工前由技術負責人根據試樁結果及設計要求向全體施工人員進行技術交底。

4.2、單孔振沖碎石樁引孔施工

4.2.1、沖擊鉆引孔

1、按施工圖紙放線確定的樁位埋設護筒，護筒采用5mm鋼板制成，護筒高1.5m，直徑為1m，護筒埋深1.3m，頂部高出地面0.2m；護筒中心與樁位中心偏差不大于5cm，護筒埋設好后，鉆機就位、穩固、平衡鉆機。

護筒埋設在旱地時，人工挖坑埋設，護筒就位后，外側用粘土回填夯實。護筒與工作平臺固定，避免坍孔時護筒沉落或偏斜。

護筒安裝埋設：先用PC-220挖掘機挖坑至設計深度，人工整修后，埋設護筒。在挖坑時，如果遇到滲水，用袋裝粘土固壁。

2、泥漿制備

泥漿制備采用泥漿攪拌機攪拌，泥漿選擇塑性指數大于25、小于0.005mm的粘粒含量大于50%的粘土制漿，泥漿比重控制在1.1～1.25。

3、引孔

根據現場地質情況，鉆孔采用CZ-30型沖擊鉆機引孔，選派有經驗的工程技術人員和管理人員負責鉆孔施工。根據不同的地質情況，以合適的鉆進速度鉆進，鉆孔過程中，做好鉆孔記錄，并對各地層與設計資料進行對比，若發現地質情況與設計不符對，及時通知監理工程師并提出相應措施， 經監理工程師批準后加以處理。

沖擊鉆引孔穿透壩基礎下方約21米處的漂木層后，換用ZCQ-130振沖器進行引孔施工。

4.2.2、振沖器引孔

沖擊鉆引孔到位后，挪移沖擊鉆后立即進行振沖器進行引孔，引孔時按試驗確定的參數控制好水壓、水量及貫入速度。在引孔過程中保持振沖器處于自重懸垂狀態，發現樁孔偏斜立即進行校正，振沖器每貫入1～2米孔段，應詳細記錄每次的電流、水壓和時間，當接近設計深度時，振沖器射水壓力減小，并在孔底適當停留，直到貫入施工圖紙規定并經現場人員確定的終孔孔深。造孔結束后，對孔位、孔深、孔徑、孔斜進行檢查合格后，進行1～2遍清孔，清除孔內土渣、石渣以確保下步施工的質量。

4.3、填料

填料采用具有良好級配的碎石，填料含泥量不大于3%且無腐蝕性和性能穩定的硬質材料，填料粒徑控制在20～150mm之間，填料時宜保持小水量補給，使填料處于飽和狀態。碎石應采用飽和抗壓強度大于40MPa的石料。振沖達到設計深度后開始填料，采用強迫填料法自下而上邊振邊填，小推車將料運到孔旁，人工用鏟子從孔口四周均勻下料，以防止制成樁體傾斜，且每次加料數量以不超過成樁0.5米為宜，但填料前必須保證振沖器能貫入到原拔起前深度，以防止發生漏振。

4.4、振密

振沖樁密實程度的好壞，直接影響到成樁的質量，從而影響到地基的承載力，振沖樁的密實程度以振沖電機工作時顯示的電流為控制標準，應保證各個深度樁體都達到規定的加密電流值。選用ZCQ-130振沖器，加密電流控制在90-180A，留振時間控制在10-12s，加密段長度控制在0.2-0.5米。按上述控制標準從孔底開始逐段向上進行各個深度的樁體的振密施工，加密位置達到設計壩基開挖高程以上1.0-1.5米。在樁頭部位加密段效果不穩定段鋪設一層10-50cm厚的碎石層，以保證樁頂密實度。

4.5、振沖記錄

造孔時振沖器每貫入1—2m，記錄一次造孔時的電流值、水壓和時間直至貫入到設計深度；填料每上升0.5m，記錄一次填料量、振密電流、制樁水壓，記錄要求準確、齊全、清晰。

五、技術經濟效益

振沖器制樁只需填砂石料就能成樁，具有取材方便，效果明顯、節約投資等特點。在有可能液化的砂性土中進行地基處理，則能消除地震液化，避免或減少地震對上部建筑物的影響。尤其是在處理中粗砂液化地基時，可不用填料，就地振實可液化砂層，地基處理費更低。

由此可見振沖碎石樁與預制樁、灌注樁相比，具有施工費用低，施工速度快，投產早，效益顯著等優點。