振冲法原理与计算讲义（36清楚明了）

6.1概述6.2加固原原理6.3设计与与计算算6.4施工工工艺第六章章振振冲冲法主要内内容6.1概述定义义、、适用用范围围发展历历史工程特特性重要概概念利用振振动和和水冲冲加固固土体体的方方法。。具体体而言言，利利用振振冲器器的高高频振振动和和高压压水流流，边边振动动边水水冲将将振冲冲器沉沉到土土中预预定深深度，，经洗洗孔后后加入入填料料并振振密形形成桩桩体,并与原原地基基组成成复合合地基基的地地基处处理方方法。。填料：：碎石、、砾石石、粗粗砂、、矿渣渣等。。振冲碎碎石桩桩法或或振冲砂砂桩法法。一、定义振冲施施工图图振冲器器目前国国产振振冲器器有：：ZCQ-15ZCQ-30ZCQ-55ZCQ-75ZCQ-100振冲器器适用砂砂土、、粉土土、粉粉质质黏土土、素素填土土、杂杂填土土。对对于不不排水水抗剪剪强度度不小小于20KPa的饱和和粘土土和黄黄土，，应在在施工工前现现场检检测其其实用用性。。在制桩桩过程程中，，填料料在振振冲器器的水水平向向振动动力作作用下下挤向向孔壁壁的软软土中中，从从而桩桩体直直径扩扩大。。当这这一挤挤入力力与土土的约约束力力平衡衡时，，桩径径不再再扩大大。当当强度度越低低，即即约束束力越越小，，形成成的桩桩体越越粗。。若原原土的的强度度过低低，以以致土土的约约束力力始终终不能能平衡衡挤入入力，，则始始终不不能形形成桩桩体，，振冲冲法则则不适适用。。二、适用范围20世纪50年代末末、60年代初初，德德国凯凯勒公公司在在Nurembreg的一项项地基基工程程中用用振冲冲器在在粘性性土中中制造造了2m深的孔孔，填填入块块石，，再用用振冲冲器使使块石石密实实，处处理后后，地地基承承载力力有很很大提提高。。三、发展1960年，英英国一一家地地基工工程公公司，，建造造一栋栋六层层房屋屋时，，在开开挖基基槽时时意外外发现现地基基中有有一层层厚2m的有机机粉土土，强强度很很低，，最后后采用用振冲冲造孔孔，回回填碎碎石的的方法法处理理，效效果很很好。。后，，这两两家公公司有有意识识地把把这一一方法法用于于加固固软弱弱粘土土地基基——振冲法法。由由于使使用的的桩身身材料料为碎碎石，，故称称振冲冲碎石石桩法法。我国首首次应应用的的工程程在南南京，，1977年。随随后在在工业业民用用建筑筑、水水利工工程、、交通通工程程和地地基抗抗震加加固中中得到到迅速速推广广。三、发展四、工程特性复合地地基承承载力力显著著提高高地基沉沉降量量明显显减小小（桩桩体置置换作作用））地基的的抗剪剪性能能和排排水效效果提提高（桩体体材料料良好好的透透水性性）挤密作作用置换作作用排水作作用加固原原理6.2加固原理加固范范围桩位布布置桩间距距设计参参数6.3设计与计算一、加固范围加固面面积——建筑物物的重重要性性和场场地。。多层建建筑和和高层层，宜宜基础础外缘缘扩大大1～2排桩。。当要求求消除除地基基液化化，宜宜基础础外缘缘扩大大宽度度不小小于可可液化化土层层厚度度的1/2，并应不小小于5m。加固深度软弱层厚度度<10m，穿透软弱弱层；软弱层厚度度>10m，不穿透，，宜短而密密，深度按建筑物地地基变形允允许值确定定，桩长不不小于4m。S梅花形布置置（等边、、等腰三角角形）行列式布置置（正方形形、矩形））大面积满堂堂处理——等边三角形形单独基础或或条形基础础——等腰▲，矩矩形或方形形。二、桩位布置S30kw振冲器桩间间距－1.3m～2.0m，填料粒径径－20mm～80mm.55kw振冲器桩间间距－1.4m～2.5m,填料粒径－－30mm～100mm.75kw振冲器桩间间距－1.5m～3.0m,填料粒径－－40mm～150mm.三、桩间距复合地基承承载力计算算复合地基沉沉降量计算算抗滑稳定性性分析计算内容6.3设计与计算桩土应力比比n可取2～4桩应力土应力一、复合地地基承载力力二、复合桩桩基的沉降降量验算总沉降量公公式加固区压缩缩量下卧层压缩缩量（天然然土）加固区（复复合土层））压缩模量量加固区未加固区复合桩基的的抗剪强度度指标复合桩基桩土应力比比：n=p/s面积置换率率：m=Ap/A复合桩基散体材料桩桩复合地基基柔性桩复合合地基刚性桩复合合地基碎石桩、砂砂桩；搅拌拌桩、水泥泥土桩、土土桩、灰土土桩、CFG桩；混凝土土桩、树根根桩桩与土共同同变形，共共同承载；；非均质，，各向异性性与桩基区别别？复合桩基散体材料桩桩（砂桩、、碎石桩））柔性桩（土土桩、灰土土桩、石灰灰桩、水泥泥粉煤灰碎碎石桩CFG、水泥搅拌拌桩、旋喷喷桩）刚性桩（混混凝土桩、、树根桩））散体材料桩桩——桩身由散体体颗粒材料料组成，如砂、、碎石、砂砂石等无胶凝性材料料。特点：桩身c＝0，只有依靠桩周围围土体的围围箍作用才能形成桩桩体。桩承承载力取决于桩材的的内摩擦角角和桩周土对桩身的的侧向约束束力，而呈现出与桩桩长无关的的特征。桩破坏形式式主要为鼓鼓胀破坏。。柔性桩（半半刚性桩））——无须桩周土土的围箍即即能自立。。桩身刚度度和强度较较小，压缩缩量较大；；单桩沉降降以桩身压压缩为主，，受桩端持持力层性状状影响不大大的复合地地基竖向增增强体。特点:与散体材料料桩依靠桩桩周土提供供的被动土土压力维持持桩体平衡衡、承受上上部荷载的的作用不同同，柔性桩桩同刚性桩桩一样依靠靠桩周摩阻阻力和端阻阻力把作用用在桩体上上的荷载传传递给地基基土。因而而，柔性桩桩复合地基基中土的垂垂直应力的的扩散范围围较散体材材料的大、、深度深，，加固效果果明显。刚性桩——无须桩周土土的围箍即即能自立。。桩身刚度度和强度较较大，压缩缩量较小。。特点:依靠桩周摩阻力和端阻力把作用在桩桩体上的荷荷载传递给给地基土。。深度深，，加固效果果明显。一、施工工顺序施工前，根根据振冲砂砂的范围及及振冲点设设计要求画画出振冲点点位平面布布置图（如如振孔位布布置示意图图所示）。。振冲砂施工工顺序按照照振孔位置置图进行施施工。为达达到较好的的振冲效果果，采用排排孔法进行行施工，沿沿码头前沿沿方向依次次成排退打打。6.4施工工艺3.2、测量控制制办法(1)平面位置控控制办法由于水上作作业，为提提高施工效效率，采用用船载GPS定位系统控控制振冲点点的位置。。GPS接收仪器与与振冲器绑绑定在同一一轴线上，，并始终保保持GPS接收器的垂垂直状态。。用电子手手薄与GPS接收器相连连接，仪器器调试完备备复测控制制点，精度度符合要求求后，输入入孔位点的的坐标，电电子手薄上上会显示出出振冲器所所在位置与与孔位点的的相对位置置，通过搅搅锚移船，，使振冲器器所在的位位置与孔位位点位置重重合，使之之偏差不大于2cm，成孔中心心点偏差不不大于1/6孔径（且不不大于15cm），方可开始施施工。(2)高程控制办办法首先，在吊吊管装配后后，外侧壁壁平行捆绑绑一条绳索索。该绳索索上从吊管管底部的振振冲器顶端端为高度起起算点，沿沿绳索的高高度方向每每1m系一个红色色小绳表示示刻度。在在过渡段胸胸墙侧面沿沿高度方向向每50cm划一刻度，，刻度用红红白油漆间间隔表示。。振冲施工时时，根据吊吊管上绳索索的刻度在在水面处的的读数及相相应的过渡渡段胸墙处处显示的潮潮位情况，，就可推算算振冲器所所达到的高高程。三、单个振振冲点的施施工步骤(1)振冲器对准准加固点。。打开水源源和电源，，水压和水水量采用试试验段确定定的参数，，并检查电电压和振冲冲器的空载载电流是否否正常。(2)启动卷扬机机。使振冲冲器以8~10m/min的速度徐徐徐沉入砂基基，并观察察振冲器电电流变化，，电流最大大值不得超超过电机的的额定电流流。当超过过额定电流流值时，必必须减慢振振冲器下沉沉速度，甚甚至停止下下沉。(3)当振冲器下下沉至设计计加固深度度以上0.5m处时，在这这一深度上上留振至电电流稳定大大于规定值值后（大约约30秒）。以1~2m/min的速度提升升振冲器。。每提升0.5m就留振30秒，并观察察振冲器电电机电流变变化，其密密实电流应应达到100A以上表示该该深度砂体体已经挤密密。记录每每次提升高高度、留振振时间和密密实电流。。由下至上上逐段振密密，直至桩桩顶设计标标高。(4)二次成孔至至设计深度度直至完成成二次振冲冲至设计标标高。施工的重点点和难点1、施工时经经常遇到的的困难是振振冲器不易易贯入。可可采取如下下两个措施施：一是加加大水量；；二是加快快造孔速度度。2、施工中应应严格控制制质量，不不漏振、不不漏孔。保保证振密时时振密控制制电流达到到达到密实实电流，就就可达到设设计要求，，确保加固固质量。应应严禁在施施工中发生生底部漏振振或电流未未达到密实实电流，一一旦发生而而造成的质质量事故，，在施工后后期是无法法采取补救救措施的，，这是因为为上部砂层层已经振密密，再用振振冲补孔是是十分困难难的。3、施工操作作时，其关关键是水量量的大小和和留振时间间的长短。。留振时间间是振冲器器在地基中中某一深度度处停下来来振动的时时间。水量量的大小也也是保证地地基中的砂砂土充分饱饱和。砂土土只要在饱饱和的状态态下并受到到了振动便便会产生液液化，足够够的留振时时间是让地地基中的砂砂土完全液液化和保障障有足够大大的液化区区。砂土经经过液化在在振冲停止止后，颗粒粒便会慢慢慢重新排列列，这时的的孔隙比将将较原来的的孔隙比小小，密实度度相应增加加，这样才才可以达到到加固的目目的。质量检验标标准1、施工前应应检查振冲冲器的性能能，电流表表、电压表表的准确度度；2、施工中应应检查密实实电流、供供水压力、、供水量、、孔底留振振时间、振振冲点位布布置、振冲冲器施工参参数等；3、在振冲密密实砂分区区完成后两两个星期现现场标准贯贯入试验