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刍议振冲法加固地基的应用振冲法在国外30年代就已经开始用于加固松散砂土地基,50年代就已经开始用于加固软枯土地基,目前不仅有水冲振动,而且有气冲振动。
我国于70年代试验成功,在成都地区应用也有十年之久,由于其具有施工方便、效率高、成本低、节约“三材”等优点而得到推广为提高并完善振冲技术,大力推动振冲技术在成都地区的发展,本文针对近几年来成都地区振冲加固设计、施工和加固效果的工程实际资料进行了综合分析。
但由于工程实际资料地区和数量的局限性,故本文的结论,仅供实际工作中参考。
1 振冲碎石桩的加固原理振冲法是用具有强大水平振动力的振冲器,迫使土体由中心向四周挤出,填粗骨料后又用振冲器经过挤密或振密形成碎石桩体。
当土体为砂土或粉土,在侧向挤出时,受到瞬时的振动力,使振冲孔周围的孔隙水压力迅速升高,颗粒处于运动状态,产生振动液化,液化后的土颗粒在重力、上覆土压力以及填料的挤压力作用下重新排列,使孔隙减小,而成为较为密实的砂土地基。
因此, 振冲法是利用砂土的振动液化原理而实现加密效果的。
砂土的振动液化在特定条件下与加速度的大小有关,同时还取决于上覆土压力、砂的密实特性、砂的渗透性、边界排水条件以及振动的持续时间或次数,最有效的压实是当砂层的自振频率接近振动频率时,即产生共振,使碎石填料向四周挤密或振密达到提高地基土承载力的目的。
对于软粘性土,由于渗透性小,土中水不易排走,当受到水平方向振动力时,形成的瞬时超孔隙水压力使土体处于塑性变形状态,振入的碎石填料主要起到置换作用,形成复合地基桩的刚度要比土大,地基中的应力按材料变形模量进行重分布,因此大部份荷载将由振冲桩承担,振冲桩承受荷载后,产生径向变形,并引起周围的粘性土产生被动抗力,如果粘性土的强度过低,不能使桩得到所需要的径向支持力,那么就达不到加固的目的。
2 成都地区地基特性成都平原为岷江水系形成的一系列第四系冲洪积扇,由于沉积时水动力条件不一致和运动方式存在极大的差异性,导致砂土、粉土、软粘性土及卵石层无论是厚度、埋深、密实程度及物质组成变化极为复杂,均匀性差。
地基处理——振冲法1.概述所谓振冲法是振动水冲法的简称。
它是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机后带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，使高压水通过喷射高压水流，在边振边冲的联合作用下，将振冲器沉到土中的预定深度，经过清孔后，就可以从地面向孔中逐渐填入碎石每段填料均在振动作用下被振挤密实，达到所要求的密实度后提升振冲器，如此重复，填料和振密，直至地面，从而在地基中形成一根大直径的很密实的桩体。
振冲法的优点是所用设备比较少，加固速度快，振动影响范围小，缺点是需要大量给水和排水设施冬季施工困难。
依据地基土类别、加固原理、填充材料等，可分为适用于砂性土地基的振冲挤密法和主要适用于粘性土地基的振冲置换法或振冲碎石桩法。
在工程实际应用过程中经常是根据土质情况同时采用两种方法，只是侧重点略有差别。
图1-1振冲法类型2.振冲挤密法2.1.振冲挤密机理振冲挤密法加固砂性土地基，一方面依靠振冲器的振动和冲水作用，使周围土体在径向的一定范围内出现瞬间的结构破坏，使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减少，提高强度；另一方面依靠振冲器的水平振动力，通过加固填料使砂层挤压加密。
在振冲器水平振动和侧向挤压的反复作用下，砂土颗粒会重新排列，1/92/9体积缩小，表现为振冲过程中地面下沉。
当振动加速度达到0.5g 时，土结构开始破坏，由松变密；达 1.0~1.5g 时，开始变为流态，变密的可能性大为减小；超过3.0g时，土体发生剪胀，由密变松。
图2-1砂土对振动的理想化反应根据振动加速度随距振冲器距离的增大而呈指数函数衰减的变化规律，从振冲器的侧壁开始，随着距离的增加可依次划分为流态区、过渡区、挤密区和弹性区。
过渡区和挤密区的加固效果明显。
挤密效果不仅与地基土的性质（如砂土的相对密度、级配组成、渗透系数、埋深等）有关，还和振冲施工参数有关（振动力、振动频率、振幅、振冲点间距、振动时间等）。
例如，砂土的初始相对密度越低，其抗剪强度必然越小，使砂土结构破坏所需的振动加速度越小，因此挤密区的范围也就越大。
浅谈振动水冲法在水利工程中的应用前言振动水冲法，又称振冲法，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，同时起动水泵，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，使其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，如此反复直至地面，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，提高地基承载力，减少沉降，是一种快速、经济有效的加固方法。
1.振冲法施工工艺振冲法施工工艺流程为:平整场地→布置桩位→桩机定位→开启供水泵和振冲器→造孔至设计深度→清孔→分层填料制桩→控制密实电流和留振时间→控制桩顶标高→关闭振冲器和水泵→移至下一桩位。
关键工序概述如下。
1.1定位、成孔振冲前,应按设计图定出冲孔中心位置并编号。
在振冲器由钻机卷扬机或吊车就位后,打开下喷水口,启动振冲器在振动力和水冲作用下在土层中形成一个孔洞,直至设计标高处,然后经过换浆清孔工序,用循环水带出孔中稠泥浆。
若遇到较密实的表土层,可先用钻头钻一直径为90～110mm的孔至设计标高处,然后再吊放振冲器,以利于提高成孔工效和保证桩孔的垂直度。
成孔的主要工艺参数为:水压保持4～18MPa,工作时不得中断射水;振冲器贯入速度一般为1～2m/min,每贯入0.5～1.0m,应将振冲器悬留5～lOs,进行扩孔,待孔内泥浆溢出时,再继续贯入。
施工中可根据工程实际条件,选择合适的造孔方法和步骤,主要如下:1)排孔法。
由一端开始,依次逐步造孔到另一端结束。
此法易于施工,且不易漏掉孔位。
但当孔位较密时,后打的桩容易发生倾斜和位移;2)跳打法:同一排孔采取隔一孔造一孔。
此法先后造孔影响小,易保证桩的垂直度。
但要防止漏掉孔位,并应注意桩位准确;3)围幕法:先造外围2～3圈(排)孔,然后造内圈(排)。
采用隔圈(排)造一圈(排)或依次向中心压造孔。
此法能减少振冲能量扩散,振密效果好,可节约桩数10%～15%,大面积施工常用此法。
振冲碎石桩处理在水利大坝地基施工中的应用水利工程是“十三五”规划中的重要建设方向之一。
新时期，我国加大了在公路、铁路以及水利工程等基础设施方面的资金投入，力图构建起完善的水利体系，用以更好地实现防洪、抗旱以及居民及畜牧饮水等的功用，保障经济的健康、稳定发展。
水利大坝地基是水利工程施工质量的重要保证，如水利大坝地基施工不当会导致水利大坝存在着安全隐患从而导致水利大坝出现渗水、裂缝等病害，影响水利大坝的正常使用。
在水利大坝地基施工中施工效果最好的施工技术是振冲碎石桩处理技术，这一技术的应用能够极大地提高水利大坝地基施工的施工效率与施工质量，为水利大坝建造一个良好的基础。
文章将就振冲碎石桩处理技术在水利大坝地基施工中的应用进行分析阐述。
标签：水利大坝地基；施工；振冲碎石桩处理技术Abstract：Water conservancy project is one of the important direction of construction planning in the new period in 13th Five-Year，China has increased the infrastructure of highway，railway and water conservancy engineering and other aspects of capital investment. To construct a perfect system of water conservancy，flood control，drought resistance，in order to realize the functions of residents and livestock drinking better，protect the healthy and stable development economy. The foundation of water conservancy dam is an important guarantee for the construction quality of water conservancy project. For example，improper construction of foundation of water conservancy dam will lead to hidden danger of water conservancy dam，resulting in seepage and cracks of dam and so on，which will affect the normal use of water conservancy dam. In the construction of water conservancy dam foundation，the best construction technology is vibroflotation gravel pile treatment technology. The application of this technology can greatly improve the construction efficiency and quality of water conservancy dam foundation construction，and build a good foundation for water conservancy dam construction. In this paper，the application of vibroflotation gravel pile treatment technology in the construction of water dam foundation will be analyzed and expounded.Keywords：foundation of water conservancy dam；construction；treatment technology of vibroflotation gravel pile在水利大壩地基施工中地基的稳定性问题是长期困扰水利大坝地基施工的一道难题。
土石坝工程’2002年第1期浅谈振冲处理地基的设计与施工质量检测王克(云南省水利水电勘测设计研究院)[摘要]结合昆明滇池草海东副坝工程叙述振冲技术方案的选取、设计参数的计算和确定及质量检测。
[关键词]振冲处理设计质量检测昆明市滇池草海东副坝位于海埂西大堤北端船房河口，坝高3.5～4.0m，修建于1970年。
由于当时处于特殊历史时期，土坝填筑时地基未作任何处理，即在沿两面迎水的渔塘小埂上进行加高加宽。
坝底基础属软弱地基，有泥炭、淤泥层等，含水量极高，渗透系数小。
因此副坝虽已修建了20多年，地基仍未固结完毕，从建成至今一直在发生变形。
从1970年至1979年的10年间曾先后进行了四次抢险，1994年7月又发生险情，部分坝段出现纵向裂缝。
1995年春节期间，被修复的裂缝重新开裂，险情较为严重。
据钻孔资料表明，坝身总沉陷量已达3m左右。
另据观测，最大水平位移已达22m，变形量极大。
滇池草海东副坝险情的发生，对下游已投入资金10多亿元人民币的国家级旅游渡假区及沿湖周围农田和人民生命财产安全都造成了极大的威胁，为了确保东副坝的安全，市政府决定对其进行彻底的根治。
通过施工单位的努力和建设单位、设计单位、监理单位四方的积极配合，在四个月的施工，共完成振冲碎石桩1995棵，总进尺23992.3m，完成坝体培厚13732.9m3。
1．坝基工程地质评价与坝体变形原因分析1.1 物理力学特性南段–坝基土层具有层数多、变化复杂、软土厚度大且性质极软等特征，第②层和第③层土质尤其软弱。
第②层–泥炭。
天然容重γ一般仅为1.31～1.48g/cm3，天然含水量ω一般在100%以上，高于液限W1均值95%，呈流态，孔隙比大，e均值2.5，压缩系数α1～2均值为2，压缩模量均值E s1～2 =τu =2.7，具高压缩性。
强度很低，室内试验浸水快剪C均值仅为10kPa，φ角仅为4°，现场十字板剪切τu均值为10.5kPa，灵敏度S t为2.9，属中等；无侧限抗压强度低q u=28kPa，临塑荷载仅为R s=18.6kPa，容易产生塑性变形甚至流动；允许承载力很低，据标贯、静力触探及土工试验综合评定，[R]为30kPa。
对水利工程施工中振冲技术的分析振冲技术，就是利用一个产生水平向振动的管状设备在高压水流的帮助下，边振边冲使松砂地基变密，或者在孱弱粘性地基中成孔，在孔中填入碎石制成一根根桩体，桩体和原来的粘性土构成承载力比原地基高、压缩性比原地基小的复合地基，这种加固技术称为振动水冲法。
1振冲技术施工工艺振冲碎石桩施工工艺流程为：测量放样→设备就位→振冲成孔→提升清孔→重复振动成孔→清孔→填料→成桩→重复填料→成桩→验收→移位。
振冲器对准桩位中心，启动设备，待设备运行正常后，放下振冲器，使其以1～2m／min速度均匀贯人土中，直到设计深度。
在造孔过程中必须保持振冲器呈垂直状态以保证垂直成孔，当振冲器下沉到设计深度时，应适当留振并减小水压力以便排出泥浆进行清孔。
造孔停止后，依据地层条件，上下提升振冲器1～2遍，使孔内畅通，稀释泥浆，保证填料。
桩基料子采纳含泥量不大于5％的卵石，粒径为30～100mm，填料方式采纳边振边加料，自孔底开始，以每段0.3—0.5m渐渐自下而上加密，每次加料宜掌控在1～2m2、每延米填料量掌控在1.3～1．4m3，分段振密桩体时，应记录各段振密电流值、填料量及留振时间，如此反复多次直至填满整个桩体振密为止。
每根桩肯定要实现规定的填料量。
密实电流是加固地基土的一项紧要掌控参数，直接影响桩体密度和桩径大小如密实电流未实现认可的规定值时，则需连续加料振冲器振密，直实现规定值为止。
加密电流实现规定电流值后需留振一段时间，以保证桩体的密实，除桩顶以上段外，留振时间均应大于7s。
桩顶部约1m范围内由于所经受地基土的上复压力小，施工时桩体的密实程度很难实现要求，为此在全部振冲碎石桩制筑完毕后，采纳振动碾压方法使之密实。
处置后在复合地基上面铺一层400m厚的碎石垫层，以改善传力条件，使荷载传递较为均匀。
垫层施工也要分层振动碾压密实处置。
2施工质量掌控振冲碎石桩施工的质量掌控可分为2方面：一是对桩长、桩位、桩数等数量尺寸上的掌控；二是桩体质量方面，重要是对水、电、填料等方面的掌控。
振冲法地基处理技术在水利工程的应用振冲法地基处理技术是一种水利工程中常见的地基处理方法，它的特点是操作简单、效果显著。
振冲法地基处理技术的原理是通过振冲器产生的高频振动波来改变地基土的结构，提高其密实度和承载能力，从而改善工程的地基条件。
振冲法地基处理技术的工作原理是利用高频振动波使土体发生微小的振动，较大的振幅会打破土颗粒的结构，使其在振动中重新排列和疏松，在振动的同时，土颗粒与周围粘结力的作用也会增强，这样，土体的密实性和承载能力就会得到提高。
振冲法地基处理技术在水利工程中的应用十分广泛，可以用于各种类型的水利工程，如堤坝和水坝的底基加固、堆石坝的土坝加固、闸门墩的地基加固等。
这种技术可以有效地解决土体粘结力不足、空隙率过大等地基问题，使地基在外力作用下更加牢固和稳定。
以堤坝为例，堤坝的底基加固是一个十分重要的工程环节。
堤坝底基不稳，会导致堤坝整体失稳，严重时会造成堤坝崩溃，造成灾难性后果。
传统的加固方法是挖开底基，加设砼板或桩基。
这种方法需要进行大量的人工、材料和时间成本，且效果不一定理想。
而采用振冲法地基处理技术，可以在不破坏原有地基结构的情况下，通过振动波改善土体结构，增加土体密实性和承载能力，从而达到加固底基的目的。
这种方法不但可以降低工程成本，还能大大缩短工期。
除了加固底基，振冲法地基处理技术还可以用于加固堆石坝等工程。
堆石坝由于坝体结构松散、缺乏连续性等原因，容易受到外力的影响，产生裂缝或垮塌。
采用振冲法地基处理技术，可以使坝体加强密实，减少裂缝产生的可能性，从而提高坝体的稳定性和安全性。
在水利工程中采用振冲法地基处理技术，需要做好前期工作，包括对地基进行全面的勘测、分析和评估，确定加固方案，并根据方案确定振冲器的类型、工作频率、振动幅度等技术参数。
在施工过程中需要进行严格的监控和控制，确保振冲器工作稳定、振动波合理、对地基结构没有影响。
总之，振冲法地基处理技术是一种先进的地基处理方法，具有操作简便、成本低、效果明显的特点。
水工建筑物地基处理中的振冲加固处理技术摘要：水利工程的基础工程建设事关整体结构的稳固性与安全性，如果基础工程难以达到施工标准，水利工程在投入使用以后面临地基沉降、失稳等一系列威胁。
因此，不良地基是水利基础施工时面临的一大施工难题，各个工程施工企业在水利基础处理时，都需要结合现场不良地基的具体情况，来采取有效的处理方式，消除不良地基对工程总体质量的影响。
基于此，本文再分析水利工程建筑物不良地基危害基础上，探讨常见的地基处理技术，然后提出振冲加固技术在水工建筑物地基处理中的应用，以期为相关工程积累经验。
关键词：水工建筑物；不良地基；地基处理；振冲加固引言水利工程建设通常都是在野外进行，会遇到各种各样的环境条件，其中，不良地基是水利工程建设中比较常见的地质条件。
不良地基能否得到有效加固处理直接决定着整个水利工程的稳定性及安全性。
因此，水利工程不良地基施工中要选择合适的加固技术，减小不良地基对水利工程的影响，提高整个水利工程质量及安全性。
因此，本文简要介绍了振冲碎石桩的加固原理，概述各施工环节的具体工艺及注意事项，以期对同类施工提供参考。
1水利工程建筑物不良地基的危害1.1导致土坡失稳水利工程建设中，若发生土坡失稳，会严重影响水利工程的质量及安全，而不良地基的均匀性及稳定性比较差，极易引起土坡失稳现象，即在土坡平衡性比较差的情况下，会因外力冲击土坡内部结构而发生改变，进而会使土坡某一部分顺着一定方向发生下移或偏移，最终破坏土坡稳定性及整体性而引起土坡失稳。
1.2降低地基承载力具有良好承载力的地基是保障水利工程高效优质建设的关键。
地基承载力是指地基所能承受上部建筑物荷载且内部结构不被破坏的能力。
不良地基条件下，地基的承载力会明显降低，这是因为不良地基土层会破坏地基内部的平衡性，削弱地基承载上部建筑物压力的能力，进而易发生地基坍塌。
若在上述情况下继续进行水利工程施工，则会引起水利建筑的倾斜及坍塌，甚至发生更大的安全事故。
