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地基注浆加固

枣庄深层密实地基加固

 振冲法,又称振动水冲法,是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动偏心块,使振动器产生高频振动,同时启动水泵,通过喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的共同作用下,将振动器沉到土中的预定深度,经清孔后,从地面向孔内逐段填入碎石,或不加填料,使在振动作用下被挤密实,达到要求的密实度后即可提升振动器,如此重复填料和振密,直至地面,在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基,从而提高地基的承载力,减少沉降和不均匀沉降,是一种快速、经济有效的加固方法。

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        振冲法,又称振动水冲法,是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动偏心块,使振动器产生高频振动,同时启动水泵,通过喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的共同作用下,将振动器沉到土中的预定深度,经清孔后,从地面向孔内逐段填入碎石,或不加填料,使在振动作用下被挤密实,达到要求的密实度后即可提升振动器,如此重复填料和振密,直至地面,在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基,从而提高地基的承载力,减少沉降和不均匀沉降,是一种快速、经济有效的加固方法。


         振冲法按加固机理和效果的不同,又分为振冲置换法和振冲密实法两类。前者是在地基土中借振冲器成孔,振密填料置换,制造一群以碎石、砂砾等散粒材料组成的桩体,与原地基土一起构成复合地基,使地基承载力提高,沉降减少,它又名振冲置换碎石桩法;后者主要是利用振动和压力水使砂层液化,砂颗粒相互挤密,重新排列,孔隙减少,从而提高砂层的承载力和抗液化能力,它又名振冲挤密砂桩法,这种桩根据砂土质的不同,又有加填料和不加填料两种。


         1.特点及适用范围


         振冲法加固地基特点是:技术可靠,机具设备简单,操作技术易于掌握,施工简便,可节省三材,因地制宜,就地取材,采用碎石、卵石、砂或矿渣等作填料;加固速度快,节约投资;而且,碎石桩具有良好的透水性,可加速地基固结,使地基承载力可提高1.2~1.35倍;此外,振冲过程中的预震效应,可使砂土地基增加抗液化能力。


         振冲置换法适于处理不排水、抗剪强度小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基,如果桩周土的强度过低,则难以形成桩体。振冲密实法适用于处理砂土和粉土等地基,不加填料的振冲密实法仅适用于处理粘土粒含量小于10%的粗砂、中砂地基。


         振冲法不适于地下水位较高、土质松散易塌方和含有大块石等障碍物的土层中使用。


         国内应用振冲法加固地基的深度一般为14m,更大达18m,置换率一般在10%~30%,每米桩的填料量为0.3~0.7m3,直径为0.7~1.2m。


        2.构造要求


        (1)振冲置换法


        1)处理范围  应大于基底面积;对于一般地基,在基础外缘宜扩大1~2排桩;对可液化地基,在基础外缘应扩大

2~4排桩。


        2)桩位布置  对大面积满堂处理,宜用等边三角形布置;对独立或条形基础,宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。


        3)桩的间距  应根据荷载大小和原土的抗剪强度确定,一般取1.5~2.5m,对荷载大或原土强度低、或桩末端达相对硬层的短桩宜取小值,反之宜取大的间距。


        4)桩长的确定  当相对硬层的埋藏深度不大时,应按相对硬层埋藏深度确定;当相对硬层的埋藏深度较大时,应按建筑物地基的变形允许值确定。桩长不宜短于4m。在可液化的地基中,桩长应按要求的抗震处理深度确定。桩顶应铺设一层200~500mm厚的碎石垫层。


        5)桩的直径  可按每根桩所用的填料计算,一般为0.8~1.2m。


       (2)振冲密实法


       1)处理范围  应大于建筑物基础范围,在建筑物基础外缘每边放宽不得小于5m;


        2)振冲深度  当可液化土层不厚时,应穿透整个可液化层;当可液化土层较厚时,应按要求的抗震处理深度确定;


         3)每一振点所需的填料量  随地基土要求达到的密实程度和振点间距而定,应通过现场试验确定。


        3.机具设备及材料要求


       振冲机具设备包括:振冲器、起重机和水泵。振冲器类似混凝土插入式振动器,其工作原理是,利用电机旋转一组偏心块产生一定频率和振幅的水平振动,压力水通过空心竖轴从振冲器下端喷口喷出。振冲器的构造如图7-17所示,常用型号及技术性能见表7-15。

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      1-吊具;2-水管;3-电缆;4-电机;5-联轴器;6-轴;

      7-轴承;8-偏心块;9-壳体;10-翅片;11-头部;12-水管

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       操纵振冲器的起吊设备可采用8~10t履带式起重机、轮胎式起重机、汽车吊或轨道式自行塔架等。水泵要求水压力为400~600kPa,流量20~30m3/h,每台振冲器备用一台水泵。


       控制设备包括:控制电流操作台、150A电流表、500V电压表以及供水管道、加料设备(吊斗或翻斗车)等。

填料可用坚硬不受侵蚀影响的碎石、卵石、角砾、圆砾、矿渣以及砾砂、粗砂、中砂等;粗骨料粒径以20~50mm较合适,更大粒径不宜大于80mm,含泥量不宜大于5%,不得含有杂质、土块和已风化的石子。


       4.施工工艺要点


     (1)施工前应先进行振冲试验,以确定成孔合适的水压、水量、成孔速度及填料方法;达到土体密实时的密实电流、填料量和留振时间(称为施工工艺的三要素)。一般控制标准是:密实电流不小于50A;填料量为每米桩长不小于0.6m3,且每次搅拌量控制在0.20~0.35m3;留振时间30~60s。


     (2)振冲法施工工艺如图7-18,振冲造孔顺序方法可按表7-16选用。

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      (a)定位;(b)振冲下沉;(c)振冲至设计标高并下料;

       (d)边振边下料,边上提;(e)成桩

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     (3)振冲置换法施工顺序为:定位→成孔→清孔→填料→振实。启动水泵和振冲器,水压可用400~600kPa(对于较硬土层应取上限,对于软土取下限),水量可用200~400L/min,使振冲器徐徐沉入土中,直至达到设计处理深度以上0.3~0.5m。如土层中夹有硬层时,应适当进行扩孔,即在硬层中将振冲器往复上下多次,使孔径扩大,以便于填料。因在粘性土层中成孔,泥浆水太稠,使填料下降速度缓慢,因此在成孔后,应停留1~min清孔,以便回水将稠泥浆带出地面,以降低孔内泥浆密度。填料宜“少吃多餐”,每次往孔内倒入填料数量,约为堆积在孔内0.8m高,然后用振冲器振密后再继续加料。在强度很低的软土地基施工中,则要用“先护壁,后制桩”的施工方法。即在振冲开孔到达层软弱层时,加些填料进行初步挤振,将填料挤到此层软弱层周围以加固孔壁,接着再同样方法处理以下第二、第三层软弱层,直到加固深度。


     (4)振冲挤密法施工工艺如图7-19,施工顺序为:定位→成孔→边振边上提→振密。水压、水量控制同振冲置换法,下沉速率控制在1~2m/min,待达到要求处理深度后,将水压和水量降至孔口有一定量回水,但无大量细颗粒带出的程度,将填料堆于孔口扩筒周围,采取自下而上地分段振动加密,每段长0.5~1.0m,填料在振冲器振动下依靠自重沿护筒周壁下沉至孔底,在电流升高到规定控制值后,将振冲器上提0.3~0.5m;重复上一步骤直至完成全孔处理。

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     (5)填料和振料方法,一般采取成孔后,将振冲器提出少许,从孔口往下填料,填料从孔壁间隙下落,边填边振,直至该段振实,然后将振冲器提升0.5m,再从孔口往下填料,逐段施工。


      (6)振冲挤密法施工操作,关键是控制水量大小和留振时间。水量的大小是保证地基中砂土充分饱和,受到振动能够产生液化;足够的留振时间(30~60s)是使地基中的砂土完全液化,在停振后土颗粒便重新排列,使孔隙比减小,密实度提高。振密程度一般以电流超过原空振时电流25~30A时,表示该深度处的桩体已经挤密。对粉细砂应加填料,其功用是填充在振冲器上提后留下的孔洞;此外,填料作为传力介质,在振冲器的水平振动下,通过连续加填料将砂层进一步挤压加密。对中、粗砂,当振冲器上提后孔壁极易坍落能自行填满下面的孔洞,因而可以不加填料就地振密。如干砂厚度大,地下水位低,则应采取措施大量补水,以使砂处于或接近饱和状态时,方可施工。


      (7)加固区的振冲桩施工完毕,在振冲最上1m左右时,由于土覆压力小,桩的密实度难以保证,故宜予挖除,另作垫层,或另用振动碾压机进行碾压密实处理。


      5.质量控制


       (1)施工前应检查振冲器的性能;电流表、电压表的准确度;填料的性能。


         (2)施工中应检查密实电流、供水压力、供水量、填料量、孔底留振时间、振冲点位置、振冲器施工参数等(施工参数由振冲试验或设计确定)。


        (3)施工结束后应在有代表性的地段作地基强度(标准贯入、静力触探)或地基承载力(单桩静载荷或复合地基静载)检验。


        (4)振冲施工结束后,除砂土地基外,应间隔一定时间方可进行质量检验。对粘性土地基,间隔时间为3~4周;对粉土地基为2~3周。


        (5)振冲地基质量标准如表7-17所示。

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