浅谈振冲碎石桩施工方法

张洪昌 王程玉 杨朝亮

一、概述

振冲法处理技术于20世纪30年代始创于德国，具有加固效果好、机具简单和造价低等优点。我国于上世纪70年代末引进，目前广泛应用于土石堤坝及松软地层加固、已建病险堤坝加固等工程，是较有效的地基处理方法。采-用振冲法地基处理技术，可以达到提高地基承载力、减小建（构）筑物地基沉降量、提高土石坝（堤）体及地基的稳定性、消除地基液化的目的。

二、振冲法加固地基的原理

振冲碎石桩工作机理是振冲器水平、垂直振动及高压水的共同作用，在散土层成孔，并回填碎（卵砾）石等粗集料形成桩体，与原地基土形成复合地基，有效提高地基承载力、减小建筑物沉降量，消除地基液化等。其工作主要以挤密效应、排水减压效应和预振效应为主：

1、挤密效应：依靠振动器水平震动力和侧向挤压作用，在外加填料时通过填料使砂层侧向挤压，使砂土密实度增加，孔隙率减少，干密度和内摩擦角增大，提高承载能力，改善砂层的抗液化性能。

2、排水减压效应：当饱和松散砂土受到循环荷载作用时，发生体积收缩并趋于密实。当砂土无排水条件时，体积的快速收缩，导致空隙水压力的急剧上升和有效应力的降低，而出现液化问题。碎石桩桩孔内填充碎石，形成渗透性良好的竖向排水减压通道，促进空隙水压力的消散，提高砂土的排水固结能力。

3、预振效应：振冲器以高频率、大水平力和激振力沉入土中时，使填料和地基土在挤密的同时获得强烈的预振，饱和砂层结构颗粒被挤密重新排列，级配改善，孔隙减小，密度增大至紧密状态，土层稳定性增强，抗震能力提高。

三、适用范围

振冲法适用于碎石土、砂土等各类地基土的加固处理，以及各类可液化土的加密及抗液化处理。

1、适用于碎石土、砂土、粉土、砧性土、人工填土及湿陷性土等地基的加固处理。对于不排水抗剪强度小于20kPa的淤泥、淤泥质土及该类土的人工填土地基，应通过试验确定。

2、各类可液化土的加密和抗液化处理。

四、振冲碎石桩施工

4.1、振冲碎石桩施工准备

（1）、场地平整施工：振冲碎石桩施工前先进行场地平整，场地平整标高为根据地形图拟定的标高，施工时根据“宁填勿挖”的原则进行整平。挖除地表坚硬物体，使引孔设备能顺利下钻。

（2）、布置场内运输道路、道路两边的排水盲沟、纵向排水沟、料场、沉淀池及清水池，准备好照明设施以便夜间施工。

（3）、场地清理与掘除：在现场确定清理、掘除、拆除的范围后，按施工规范和设计要求进行清理。

a、土及草皮在较干硬的地主要用推土机、人工配合、装载机铲除，自卸车运输弃于指定弃土区。低洼潮湿的地方主要用挖掘机清除，机械无法清除的地方则用人工挖除。

b、填方路基用地范围内的垃圾、有机物残渣及原地面以下至少200mm内的草皮、树根、农作物的根系和表土予以清除，并符合振冲碎石桩桩顶标高。

（4）、测量放样及布桩。根据图纸要求的布桩原则进行布桩，并绘制测量放线图，交与监理及设计单位复核后，方进行测量放样，每个桩位均以钢钎作标志，编制桩号。

（5）、进行施工技术交底。在施工的各项准备工作完成后，施工前由技术负责人根据试桩结果及设计要求向全体施工人员进行技术交底。

4.2、单孔振冲碎石桩引孔施工

4.2.1、冲击钻引孔

1、按施工图纸放线确定的桩位埋设护筒，护筒采用5mm钢板制成，护筒高1.5m，直径为1m，护筒埋深1.3m，顶部高出地面0.2m；护筒中心与桩位中心偏差不大于5cm，护筒埋设好后，钻机就位、稳固、平衡钻机。

护筒埋设在旱地时，人工挖坑埋设，护筒就位后，外侧用粘土回填夯实。护筒与工作平台固定，避免坍孔时护筒沉落或偏斜。

护筒安装埋设：先用PC-220挖掘机挖坑至设计深度，人工整修后，埋设护筒。在挖坑时，如果遇到渗水，用袋装粘土固壁。

2、泥浆制备

泥浆制备采用泥浆搅拌机搅拌，泥浆选择塑性指数大于25、小于0.005mm的粘粒含量大于50%的粘土制浆，泥浆比重控制在1.1～1.25。

3、引孔

根据现场地质情况，钻孔采用CZ-30型冲击钻机引孔，选派有经验的工程技术人员和管理人员负责钻孔施工。根据不同的地质情况，以合适的钻进速度钻进，钻孔过程中，做好钻孔记录，并对各地层与设计资料进行对比，若发现地质情况与设计不符对，及时通知监理工程师并提出相应措施， 经监理工程师批准后加以处理。

冲击钻引孔穿透坝基础下方约21米处的漂木层后，换用ZCQ-130振冲器进行引孔施工。

4.2.2、振冲器引孔

冲击钻引孔到位后，挪移冲击钻后立即进行振冲器进行引孔，引孔时按试验确定的参数控制好水压、水量及贯入速度。在引孔过程中保持振冲器处于自重悬垂状态，发现桩孔偏斜立即进行校正，振冲器每贯入1～2米孔段，应详细记录每次的电流、水压和时间，当接近设计深度时，振冲器射水压力减小，并在孔底适当停留，直到贯入施工图纸规定并经现场人员确定的终孔孔深。造孔结束后，对孔位、孔深、孔径、孔斜进行检查合格后，进行1～2遍清孔，清除孔内土渣、石渣以确保下步施工的质量。

4.3、填料

填料采用具有良好级配的碎石，填料含泥量不大于3%且无腐蚀性和性能稳定的硬质材料，填料粒径控制在20～150mm之间，填料时宜保持小水量补给，使填料处于饱和状态。碎石应采用饱和抗压强度大于40MPa的石料。振冲达到设计深度后开始填料，采用强迫填料法自下而上边振边填，小推车将料运到孔旁，人工用铲子从孔口四周均匀下料，以防止制成桩体倾斜，且每次加料数量以不超过成桩0.5米为宜，但填料前必须保证振冲器能贯入到原拔起前深度，以防止发生漏振。

4.4、振密

振冲桩密实程度的好坏，直接影响到成桩的质量，从而影响到地基的承载力，振冲桩的密实程度以振冲电机工作时显示的电流为控制标准，应保证各个深度桩体都达到规定的加密电流值。选用ZCQ-130振冲器，加密电流控制在90-180A，留振时间控制在10-12s，加密段长度控制在0.2-0.5米。按上述控制标准从孔底开始逐段向上进行各个深度的桩体的振密施工，加密位置达到设计坝基开挖高程以上1.0-1.5米。在桩头部位加密段效果不稳定段铺设一层10-50cm厚的碎石层，以保证桩顶密实度。

4.5、振冲记录

造孔时振冲器每贯入1—2m，记录一次造孔时的电流值、水压和时间直至贯入到设计深度；填料每上升0.5m，记录一次填料量、振密电流、制桩水压，记录要求准确、齐全、清晰。

五、技术经济效益

振冲器制桩只需填砂石料就能成桩，具有取材方便，效果明显、节约投资等特点。在有可能液化的砂性土中进行地基处理，则能消除地震液化，避免或减少地震对上部建筑物的影响。尤其是在处理中粗砂液化地基时，可不用填料，就地振实可液化砂层，地基处理费更低。

由此可见振冲碎石桩与预制桩、灌注桩相比，具有施工费用低，施工速度快，投产早，效益显著等优点。