地基处理结课作业
题目: 振冲法
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振冲法
摘要: 振动水冲法，简称振冲法，是利用振冲器的高频振动和高压水流，边振动边水冲将振冲器沉到土中预埋深度，经洗孔后加入填料并振密形成桩体，从而构成复合地基，或不加填料使松砂地基加密，提高地基强度的加密技术。在众多的地基处理方法中，振冲法以适用土层广、施工工艺简便、加固质量易于控制、施工速度快等优点被广泛用于加固软弱地基，下面叙述我对振冲法的认识和总结。
认识: 振冲法起源于1937年德国凯勒公司处理柏林市郊一幢建筑物地基，该工法有效的提高了砂基相对密实度和承载力。我国在1957年首次应用振冲法加固地基，应用的工程是南京船舶修造厂船体车间软土地基加固。随后在大坝、道路、桥梁、大型厂房及工业与民用建筑地基处理上广泛采用振冲法。
根据振冲法的施工工艺，可分为两大类，即振冲置换法和振冲加密法：1.振冲置换法主要适用于软弱黏性土，是利用振冲器的振动和水冲在地基内造孔，并填入碎石或卵石等形成碎石桩复合地基，以提高地基的强度和减小沉降量，提高地基力学性能的主要作用是置换作用。2.振冲加密法主要适用于砂土地基，又分为无填料振冲加密法和加填料振冲加密法。无填料振冲加密法适用于中粗砂，是利用松砂在振动荷载作用下，颗粒重新排列，体积缩小，变成密砂的特性。加填料振冲加密法将所加填料形成桩体，提高地基力学性能的主要作用是挤密作用。
松软地基采用振冲法处理后，其工程性能大为改善。主要原因有两个方面：一是直接加固了松散土体，使土的密实度显著增加，强度增大、压缩性减小、抗震性能提高；二是复合地基的工作效能提高。在松软土中构筑了刚度较软土大得多的碎石桩，组成复合地基，一起参与工作，共同承担其上的荷载。在基础的整体变形下，通过桩、土的变形协调，大部分荷载传递给刚度大、强度高的碎石桩体，土体上的负荷大为减小，故复合地基的工程性能明显地改善，强度增大，沉降与不均匀沉降减小，而且沉降期也大为缩短。
《建筑地基处理技术规范》规定：振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基。对于不排水抗剪强度小于20kPa的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在施工前通过试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理黏粒含量不大于10%的中砂、粗砂地基。
近年来，振冲碎石桩复合地基的加固技术得到了快速发展。它的主要工程特点有：1.复合地基承载能力显著提高；2.地基沉降量明显减小；3.地基的抗剪性能和排水效果提高。
振冲法的主要设备是振冲器及其起吊机械，振冲器的上部为潜水电机，下部为振动体，包括四大部分：1.电动机；2.振动器；3.通水管；4.减震器及导管。电机转动时通过弹性联轴节带动振动体的中空轴旋转，轴上装有偏心块，以产生水
平向振动力。在中空轴内装有射水管，水压可达0.4～0.6MPa。依靠振动和管底射水将振冲器沉至所需深度，然后边提振冲器边填砂砾边振动，直到挤密填料及周围土体。
加固地基的原理是振冲器启动后，在很大的水平向振动力及端部射水的联合作用下，以每分钟0.5～3m的速度挤入地基中，下沉到加固设计标高。清孔后，向孔内填入碎石或砂、砾石等填料，并向上逐段用振冲器挤密，使每段填料均达到要求的密实度，直至地面，使在地基中形成很多的地基土啮合的碎石桩体。由于振冲器水平向振动力作用于四周土体，加之水的饱和，使四周的土体在径向一定范围内出现短暂时段的液化，使土的结构重新排列，从而大大减少地基土的孔隙而达到加固的目的。
振冲法施工工艺：1.施工准备 ：（1）要做好三通：保证施工所需足够的水量、水压；三相、单相两种电源，如果没有电源需自备发电机组；场内外运输道路畅通。（2）场地布置：平整场地后妥善布置供水管、电路、运道、清水池、泥水排放沟、沉淀地、堆料场地等。（3）测量定位：测定加固区高程，宜为设计桩顶高程以上1m，订出桩点位置，并按先外圈后内圈的振冲顺序编号。（4）机具准备：不论是振冲置换还是振冲密实，其施工用主要机具都是：振冲器、吊机、水泵、控制操作台。（5）做振冲试验，以便确定成孔施工合适的数据，如水压、水量、成孔速度及填料方法、达到土体密实度时的密实电流值和留振时间等。
2.振冲置换施工工艺 ：（1）清理平整施工现场，布置桩位。（2）施工机具就位，使振冲器对准桩位。（3）当下沉达到设计深度时，振冲器应在孔底适当留振，并减小射水压力，以便排除泥浆进行清孔。（4）加料振密：将振冲器提出孔口，往孔内加料，每次填料厚度不宜大于50cm，然后把振冲器沉入填料中进行振密，并使填料挤向孔壁软土中。(5）重复上一步骤：提出振冲器、加料、沉入振冲器振密，直至桩顶，记录各段深度的的填料量、最终电流值和留振时间，并均应符合设计规定值。（6）关闭振冲器和水泵。
3.振冲密实施工工艺 ：（1）振冲器就位后应安放钢护筒，使振冲器对准护筒轴心。（2）将振冲器徐徐下沉，同置换法工艺。（3）振冲器达到设计深度后，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，将填料堆于护筒周围。（4）填料在振冲器振动下，依靠自重沿护筒周壁下沉至孔底，在电流升高到规定的密实电流值后将振冲器上提0.3m-0.5m。（5）重复上一工序，直至全孔处理完毕后关闭振冲器和水泵。（6）不加填料依靠周壁砂层塌陷密实的，其施工方法亦大体相同，在使振冲器沉至设计深度、留振至规定的密实电流值后，将振冲器上提0.3m-0.5m，如此重复进行直至完成。
振冲法面临的问题：采用振冲碎石桩加固地基时，一是需要碎石等外加填料量大，工程质量不易控制和检验；二是很难有效地解决场地的不均匀沉降等问题。当前由于碎石单价高，明显增加了振冲碎石桩的单位造价；碎石桩属于柔性桩，加固效果依赖对桩间土的改善效果，如果桩间土得不到明显改善，振冲碎石桩复合地基控制地基沉降的效果就不明显。因此，需要建立完善振冲加固效果的检测与评价方法。
振冲法加固地基要求的质量控制：（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。（3）施工结束后应在有代表性的地段作地基强度或地基承载力检验。（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。
总结：通过学习地基处理这门课和查阅有关资料，让我对振冲法有了全面深入的认识和理解，同时也感受到了振冲法是一种有效的地基加固方法，其以加固深度大、效果好、操作简单、不用三材( 钢筋、水泥和木材) 以及工期短、成本低等优点被广泛用于加固软弱地基特别是砂土及吹填土地基。总的来说，振冲法的特点有：（1）机具设备简单，仅需一台吊车，一个振冲器；（2）节约三材、就地取材，可采用碎石、卵石、砂或矿渣等作填料；（3）用料具有良好的透水性可加速地基固结，振冲过程中的预震效应，可增加地基抗液化能力；（4）加固速度快，节约成本；（5）振冲法处理饱和松砂和软土地基是一种行之有效的方法,其作用机理清楚，加固效果良好；（6）振冲法处理松软地基形成碎石桩，具有方法简单、灵活、费用低廉的优点；（7）比较而言，大功率振冲器有对地层和填料规格适应性强、加固效率高等优点；（8）振冲碎石桩填料粒径应本着宜粗不宜细的原则选用，填料粒径过小，不仅影响施工速度，施工质量也不易保证。不仅如此，由于沿海城市的地基的强度、密实度很差，不能直接用于工程建设，而振冲法能够有效快速地加固柔软地基，其已成为很多沿海城市缓解土地资源紧张的有效途径。虽然用振冲法处理地基具有很多方面的优势，但是振冲法在施工中需要大量的用水，并排放污水，对施工环境有一定的要求。这说明，振冲法并非尽善尽美还有完善和发展的空间。随着社会和科学技术的进步，我相信，振冲法将会得到改进和不断地发展，并能够更好地加固各类土质的地基和减少环境的污染，为结构物的安全和正常使用提供强有力的保证，为我国现代化房屋建设作出更大的贡献。
有关图书资料：
1.周健，王冠英，贾敏才 无填料振冲法的现状及最新技术进展 《岩土力学》 第29卷第1期 2008年1月
2.楼晓明， 于志强， 徐士龙 振冲法的现状综述 《土木工程与管理学报》 第29卷第3期2012年9月
3.周健 贾敏才 池 永 无填料振冲法加固粉细砂地基试验研究及应用 《岩石力学与工程学报》 第22 卷第 8 期 2003 年8 月
读书心得：通过对有关图书资料的学习，我了解到了振冲法作为地基处理方法中最为先进的方法之一，它能有效快速地对地基进行加固处理。地基，作为承受建筑结构自身荷载的岩体或土体结构，对于维护建筑质量安全有着重要的作用。当前建筑施工条件下，用振冲法加固地基能防止建筑结构出现沉陷、开裂等病害，是保护建筑结构安全性能的重要施工技术。经过探究和学习振冲法，使我更加深
刻地认识到振冲法是实现现代建筑科学化施工的有效措施之一。由于工程建设的特殊性和复杂性，在地基施工中经常会遇到软弱地基特别是砂土及吹填土地基等各种各样不同情况的地基，这些地基都可以用振冲法进行加固处理。
随着我国建筑工程项目的不时增加，软弱地基的处置变的越来越重要，软弱地基处置的好坏，不只关系到工程建立的速度，而且关系到工程建立的质量，因而完善和发展对软弱地基能快速有效地固结的振冲法具有重要的价值和意义。
虽然国内外对于振冲法的加固机理研究较多，但相关设计方法还不成熟，远远满足不了实际工程的需要。目前，由于振冲的物理过程极其复杂，还没有建立合理的数值模型，其设计和施工还没有一套很成熟、完善的设计计算方法，基本上还是建立在经验和现场试验的基础上。另外，对于振冲过程中出现的一些现象仍无法进行确切解释。
有关图书资料显示振冲法施工工艺施工简便、施工效率高，近年来在我国建筑领域得到了广泛的应用，它能有效地保障建筑地基的坚固性，然而，我觉得这项工艺中有许多细节容易被人忽视，需要工程人员具有扎实的技术功底，才能保证工程顺利进行。
振冲法不仅为我国幅员辽阔的软弱地基加固提供了一种经济、有效的简便方法，同时为我国广大地震设防区软弱地基加固提供了一种较为经济、快速、实用的有效方法。随着科学技术和建筑行业的高速发展，我相信，在今后的建筑施工中振冲法必定会更加成熟完善，从而为我国的建筑工程建设创造更有利的条件。