振冲碎石桩与振动沉管碎石桩经济技术方案对比

■周鹏敏

（玉溪市水利建设大队云南玉溪653100）

振冲碎石桩与振动沉管碎石桩经济技术方案对比

■周鹏敏

（玉溪市水利建设大队云南玉溪653100）

本文通过对振冲碎石桩与振动沉管碎石桩施工工艺介绍，对振冲碎石桩与振动沉管碎石桩技术经济方案进行了对比，得出振动沉管碎石桩施工工艺简便、有利于环保，挤密及加固作用明显，节约材料，对施工有一定借鉴作用。

振冲 振动沉管 工艺 作用 经济对比

振冲法和振动沉管法在软土地基加固中进行了大量的运用，两者对提高地基承载力、变形和排水都起到显著作用，但在施工过程中，振冲法主要是通过置换填料和振动挤密来加固地基，成桩直径大，成孔用水量大，用水作循环带出孔内泥砂由此引起排污和环保问题，增加了材料和处理排污费用。振动沉管法适合处理各种砂性土地基和粘性土地基，通过预制桩尖振动挤密周围土体成孔，然后填料振动拔管成桩，挤土效应明显，桩体密实度，成桩直径小，设备简单，能耗低，施工成本较少。

1　振冲法施工工艺及机理作用

施工工艺：

振冲法也称振动水冲法，就是利用振动器水冲成孔，填以碎石骨料，借振冲器的水平及垂直振动，振料密实，形成碎石桩体与原地基构成复合地基以提高地基承载力的方法。它是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵通过喷咀喷射高压水流，在振动和高压水流的联合作用下，振冲器沉到土中的预定深度，然后经过清孔工序，用循环水带出孔中的稠泥浆后，从地面向孔中逐段添加填料（碎石），每段填料均在振动作用下被挤密实，达到所要求的密实度后提升振冲器，再于第二段重复上述操作直至地面，从而在地基中形成一根大直径的密实桩体。

2　振动沉管施工工艺及机理作用

2.1施工工艺

振动法成桩即采用振动沉管的施工方法，在桩管上设置以电驱动的振动锤，使振动锤中的偏心（块）重锤相互逆旋转，其横向偏心力相互抵消，而垂直离心力则叠加，桩锤产生垂直的上下振动，桩管也以一定的频率和振幅产生竖向振动，致使桩管及桩周处于强迫振动状态，从而使桩周土体强度显著降低和桩间处土体挤开，破坏了桩管与土体间的粘结力和弹性力，桩周土体对桩管摩阻力和桩尖处土抗力大大减小，桩管在自重和激振力的作用下克服惯性阻力逐渐深入沉入土中。

2.2作用机理

振动沉管碎石桩是通过成桩过程中对周围砂土、粉土层的挤密、振密作用和靠碎石的压入获得加固效果,使砂土、粉土地基的密实度增加;同时设置的碎石挤密桩增强体,本身又是一个良好的排水通道,它的存在不仅有利于砂土、粉土地基中超孔隙水压力的消散,有效地增强土体的抗液化能力,而且在荷载的作用下,碎石挤密桩增强体又与砂土、粉土地基共同承担荷载作用,即形成碎石挤密桩复合地基。

3　技术对比

综上所述，振冲碎石桩对处理加固砂性土软弱地基避免砂性土产生液化效果较为明显。但云南地区的砂性土本身具有较高的承载力（可液化砂层除外）不须处理。对于粘性土软弱地（路）基的加固处理，由于振冲是置换，其工艺是将桩孔的土体变成泥浆排除，填料后形成桩体，处理效果远不如振动沉管法。其次，在施工过程中，振冲法需大量用水（200～400L/min）且需排放泥浆，在强度很低的软土地基中施工，还要“先护壁、后制桩”避免孔壁坍塌。而振动沉管碎石桩则不需用水，无泥浆污泥，施工较为方便。振动沉管碎石桩在省内高速公路的软基具广泛运用，有较为成熟的经验，振冲碎石桩只在土石坝软基中有少量运用。

4　造价对比

假定振冲碎石桩的成桩直径Φ800mm，桩距为3m，振动沉管碎石桩的桩径为Φ400mm，桩距为1.5m,布桩形式均为等边三角形。桩长均假定为10m，取100m长、24.5m宽为计算单元计算：

1、Φ800振冲碎石桩，桩距3 m，每排桩的垂直距离为2.6m，共38排，每排8棵，共304棵，工程量计算：

0.82×3.14÷4×10×304＝1528m3

2、Φ400振动沉管碎石桩，桩距1.5m，每排桩的垂直距离为1.3m共76排，每排16棵，共1216棵，工程量计算：0.42×3.14÷ 4×10×1216＝1528m3。

经过上列计算，在100M长度的计算单元内采用两种工艺、两种桩距所消耗的碎石是相同的。假定加固后所达到的地（路）基承载力相同，由于振冲桩工艺较振动沉管桩复杂，桩径较大，每M3碎石的成桩定额单价高于振动沉管桩，以《全国统一建筑工程基础定额云南省预算基价》（九八定额）为依据测算。振冲桩（振冲器ZCQ～55型土质为淤泥粘土）每100M的单价为8662.53元，按800mm桩径每M3折合单价为172.22元（仅为定额人工、机械费，不含碎石、综合费及其他费用）；振动沉管碎石桩（桩长10M内的一级土）的单价为115.704元/M3（仅为定额人工、机械费，不含碎石、综合费及其他费用）。从定额单价分析可以看出，振冲桩每M3的单价比振动沉管桩高56.52元，高48.9﹪,故是不经济的。

5　结论

用碎石桩处理软弱地基，只要严格施工工艺，振冲桩和振动沉管桩都能达到加固地基、提高地基承载力的作用。但振冲桩成桩直径大，填筑材料消耗较多，用水量大，由此增加了排污和环保费用，在水资源溃泛地区，施工受到限制；振动沉管桩施工简便，成桩直径小，振动挤密较果明显，造价低，可填筑混凝土，在水利、高速公路、工民建方面应用较为广泛。

[1]林宗元，《岩土工程地质治理手册》[M].北京:中国建筑工业出版社,2005

U443.15+5[文献码]B

1000～405X（2016）～4～452～1