振沖碎石樁法在建筑地基處理的應用

孫統收

摘要：振沖碎石樁適用于處理砂土、粉土、粉質黏土、素填土和雜填土等地基.對于處理不排水抗剪強度不小于20kPa的飽和黏性土和飽和黃土地基,應在施工前通過現場試驗確定其適用性.本文主要探討振振沖碎石樁法在建筑地基處理的應用及注意的問題。近幾十年來，由于工業技術的發展，給地基處理工程提供了有力的手段，重型起吊機械促成強夯技術，潛水電機的產生造就了振沖技術，高效真空泵的出現導致真空預壓加固，高壓泵、硬質合金噴嘴的問世引出了高壓噴射注漿法。所謂的振沖碎石樁法就是在此基礎上應運而生的，筆者以在某廠建設項目的施工為例談及了其應用，以供同行參考。

關鍵詞：振沖碎石樁；地基處理；施工工藝

中圖分類號： U215 文獻標識碼： A

隨著我國建筑行業業的快速發展，建筑占地飛速增加，我國雖然領域廣寬，但我們日常生活及活動的領域里土地資源卻很緊張，必須充分合理地運用。再加上使用上不當浪費等各種原因，所以我們不得不在不良的地基上建造各種建筑物。此時就必須發揮人的主動創造性，運用科學技術改造自然，改造不良地基，將其轉變為我們所需要的良好地基。地基加固處理就是直接改造不良地基的技術之一。振沖碎石樁法，是以起重機吊起振沖器，啟動潛水電機帶動偏心塊，使振動器產生高頻振動，同時啟動水泵，通過噴嘴噴射高壓水流，在邊振邊沖的共同作用下，將振動器沉到土中的預定深度，經清孔后，從地面向孔內逐段填入碎石，使在振動作用下被擠密實，達到要求的密實度后即可提升振動器，如此重復填料和振密，直至地面，在地基中形成一個大直徑的密實樁體與原地基構成復合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降和不均勻沉降，是一種快速、經濟有效的加固方法。

1 工藝特點

振沖法加固地基特點是：技術可靠，機具設備簡單，操作技術易于掌握，施工簡便，可節省三材，因地制宜，就地取材，采用碎石、卵石、砂或礦渣等作填料；加固速度快，節約投資；而且，碎石樁具有良好的透水性，可加速地基固結，使地基承載力可提高1.2～1.35倍；此外，振沖過程中的預震效應，可使砂土地基增加抗液化能力。

2 工藝原理

振沖置換法是在地基土中借振沖器成孔，振密填料置換，制造一群以碎石、等散粒材料組成的樁體，與原地基土一起構成復合地基，使地基承載力提高，沉降減少，增加抗液化能力，它又名振沖置換碎石樁法。

3 施工工藝操作要點

本項目施工中，振沖造孔方法選用跳打法，即同一排孔采取隔一孔造一孔，采用跳打法造孔影響小，易保證樁的垂直度；但要防止漏掉孔位，并應注意樁位準確。振沖樁的布置采用正方形、梅花形兩種形式。填料方法采用連續填料法。施工前應先進行振沖試驗，以確定完成孔合適的水壓水量、成孔速度及填料方法；達到土體密實電流，填料量和留振時間（施工工藝三要素）。

3.1振沖定位

吊機起吊振沖器對準樁位（誤差小于10cm），開啟供水泵，水壓可用200～600kPa、水量可用200～400/min，待振沖器下口出水后，開動電源，啟動振沖器，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常。

3.2振沖成孔

啟動施工車或吊車的卷揚機下放振沖器，使其以1～2m/min的速度徐徐貫入土中。造孔的過程應保持振沖器呈懸垂的狀態，以保證垂直成孔。注意在振沖器下沉過程中的電流不得超過電機的額定電流值，萬一超過，須減速下沉或暫停下沉或向上提升一段距離，借助于高壓水松動土層后，電流值下降到額定電流以內時再進行下沉。在開孔過程中，要記錄振沖器各深度的電流值和時間。電流值的變化能定性地反映出土的強度變化，若孔口不返水，應加大供水量，并記錄造孔的電流值、造孔的速度及返水的情況。

3.3留振時間和上拔速度

當振沖達到設計深度后，對振沖密實法，可在這一深度上留振30s，將水壓和水量降至孔口有一定量回水但無大量細小顆粒帶走的程度。如遇中部硬夾層，應適當通孔，每深入1m應停留擴孔5～10s，達到深度后，振沖器再往返1～2次進行擴孔。對連續填料法振沖器留在孔底以上30～50cm處準備填料。

3.4清孔

成孔后，若返水中含泥量較高或孔口被泥淤堵塞以及孔中有強度較高的粘性土，導致成孔直徑小時，一般需清孔。即把振沖器提出孔口（或提到需要清孔的位置）；然后借助于循環水使孔內泥漿變稀，清除孔內泥土，保證填料暢通；最后，將振沖器停留在加固深度以上30～ 50cm處準備填料。

3.5填料

采用連續填料法施工時，振沖器成孔后應停留在設計加固深度以上30 ～ 50cm處，向孔內不斷填料，并在整個制樁過程中石料均處于滿孔狀態；采用間斷填料時，應將振沖器提出孔口，每次往孔內倒0.15～0.5m3石料，振沖器下降至填料中振搗一次。如此反復，直到制樁完成。振沖器在填料中進行振實，這時，振沖器不僅能使填料振密，并且可依靠振沖器的水平向振動力將填入孔口的填料擠入側壁中，從而使樁徑增大。由于填料的不斷擠入，孔壁的約束力逐漸增大，一旦約束力與振沖器產生的水平向振動力相平衡時，樁徑不再擴大，這時振沖器的電流值迅速增大。當電流達到規定電流（即前述的“密實電流”）時，認為該深度的樁深已經振密，如果電流達不到其密實電流，則需要提起振沖器向孔內倒一批料，然后再下降振沖器繼續振密，直至孔口。如此反復操作，直到該深度的電流達到密實電流為止。每倒一批填料進行振密，都必須記錄深度、填料量、振密時間和振密時的電流量。密實電流由現場制樁確定或按經驗估算。

3.6制樁結束

制樁加固至樁頂設計標高以上0.5 ～ 1.0m時，先停止振沖器運轉，再停止供水泵，這樣1根樁就完成了。

4 質量控制

4.1施工中應注意的質量問題

4．1．1樁頭不密實

振動樁施工完畢，振沖最上1m左右時由于土覆蓋壓力小，樁的密實難以保證，宜予挖除，另用墊層，或另用振動碾壓面進行碾壓密實處理。

4．1．2樁體縮頸或斷樁

在軟粘土地基中施工時，應經常上下提升振沖器進行清孔，如土質特別軟，可在振沖器下沉到第一層軟弱層時，就在孔中填料，進行初步擠振，使這些填料擠到該軟弱層的周圍，起到保護此段孔壁的作用。然后再繼續按常規向下進行振沖，直至達到設計深度為止。

4．1．3檢驗間隔時間不足

振動施工結束后，除砂土地基外，應間隔一定時間方可進行質量檢驗。對粘性土地基間隔3-4周，對粉土地基為2-3周。

4．1．4地基承載力不足

振沖法用于處理粘粒含量小于10%的中砂地基，亦可采用不加填料的振沖密實法（又稱振沖擠密砂樁法）。主要是利用振動和壓力使砂層液化，砂顆粒相互擠密，重新排例，孔隙減少，從而提高砂層的承載力和抗液化能力。振沖法不適于在地下水位較高、土質松散塌方和含有大塊石等障礙物的土層中使用。

5 結語

用振沖碎石樁處理地基，能有效地提高地基承載力，使得處理后的地基強度比較均勻，對地基的不均勻沉降也有顯著的效果。采用振沖碎石樁法施工較為簡單，工藝易于控制，機械化程度較高，施工速度快，地質適應性強，不受季節氣候影響(本工程就是冬季施工)，工程質量易于控制，工程造價較低，比同樣處理效果采用鋼筋混凝土灌注樁節約投資近 40％，是一種值得推廣的處理方法。本工藝適用于工業與民用建筑工程加固粘性土、粉土、松散砂土、飽和黃土和人工填土等采用振沖法加固地基的工程。施工中要加強施工管理、嚴格過程控制，加大檢查力度，通過合理組織及充分的技術儲備，施工中始終保持“技術先行”，同時注重“過程控制”，最終取得了很好的效果。

參考文獻：

[1]中華人民共和國城鄉建設環境保護部，《地基與基礎工程施工及驗收規范》GBJ202-83，1984年5月1日實施。

[2]中華人民共和國建設部，《建設地基處理技術規范》JGJ79-2002，2003年1月1日實施。

[3]中華人民共和國建設部，《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB50202-2002，2002年5月1日實施。