浅谈振冲密实法的施工工艺-职称论文发表

分类：工业设计论文发表 时间：2011-05-20 09:28 关注：(1)

浅谈振冲密实法的施工工艺

姜丹宁 纪国梁 张玉萍

摘 要：通过深圳机场飞行区扩建项目陆域形成及软基处理工程施工实例，从振冲密实法处理软土地基的基本原理、施工方法及施工注意事项等方面对振冲密实法的施工工艺进行了阐述，为类似工程提供了经验借鉴。

关键字：振冲密实法；加固；施工工艺；施工方法

一、概述

随经济的迅猛发展，我国的交通运输行业也得到了前所未有的扩展，这其中港口与机场也同时得到新建及扩建，因为陆域的面积有限，所以只能通过围海造地来扩展陆域。陆域形成初期大多数为软土地基，必须经过软基处理后方能投入使用，这样软基处理就显的非常重要，而振冲密实法又是软基处理方法中比较常用一种。

振冲密实法又称振动水冲法，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，将振动器沉到水中的一定深度，从地面向孔内逐段填入砂料，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，减少沉降和不均匀沉降，是一种快速且有效的加固方法[1,2]。本文就深圳机场飞行区扩建陆域形成及软基处理工程采用的振冲密实法的施工工艺进行阐述。

二、基本原理

（一）原理概述

振冲密实法加固地基的原理是：一方面依靠振冲器的强力迫使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减少；另一方面依靠振冲器的水平振动力，在加固填料的情况下，通过填料使地基挤压加密[3]。

（二）振密作用

在振冲器的振动作用下，地基土特别是松散砂土的颗粒会重新排列，体积缩小，表现为振冲过程中的地面下陷。振冲器在工作过程中，根据其在周围地基土中产生的振动加速度以及挤密效果从振冲器侧壁向外可以分为以下四个区域如图一示：

 

 

剪胀区：紧贴振冲器侧壁，该区振动加速度最大，砂土处于剪胀状态。

流态区：砂土受到较强的振动并受高压水冲击，土体处于流体状态，土颗粒有时联结，有时不联结。

过度区和挤密区：砂土经受振动，结构开始逐渐破坏，但土颗粒仍保持联接，能够通过土骨架传递振动应力，并使砂土变密，形成新的密实结构的土。

弹性区：该区位于最外端，砂土受到的振动小，土体处于弹性变形状态，不能获得显著加密。

只有过度区和挤密区才有明显的挤密作用，过度区和挤密区的大小不仅与地基土的性质（如砂土起始相对密度、颗粒大小、形态和级配、渗透系数、埋深等）有关，还和振冲施工参数（如振动力、振动频率、振幅、振动距等）有关。

（三）振冲密实效果与振冲距离的关系

振冲密实效果与振冲距离的关系，振冲距离越近，加密效果越好。另外，埋深较大的土层要比较浅的土层更容易被加密。如下图：

三、施工工艺

（一）工程概述

深圳机场飞行区扩建项目陆域形成及软基处理工程拟建场地位于深圳宝安国际机场的西侧，珠江口伶仃洋东侧，现状为海域和鱼塘，近期工程填海面积接近10平方公里。除了需要大面积填海之外，拟建场地普遍覆盖5.O～12.0m厚的海相沉积淤泥，必须经过软基处理后才能适应上部结构的建设要求，所以场地陆域形成和软基处理工程是机场扩建项目的先导工程。本工程中Ⅴ区振冲施工面积为131141平方米，码头区为190854平方米。

（二）主要设备配备

振冲机械选用ZCQ75C型潜水振冲器，功率为75千瓦，直径426mm，配备履带式吊车作为起重设备。

起重设备选用最大起重量为50T，型号为LS118RH5型日产住友履带式吊机。

主要设备配置见表一

表1

序号 设备名称 型号或参数 单位 数 量 备注

1 潜水振冲器 ZCQ75C 台 5 备用一台

2 履带式吊机 LS118RH5 台 2

3 发电机 300KWA 台 2

4 清水泵 功率22KW,流量50m/h，扬程80m 台 2

5 电控柜 套 2

6 潜水泵 功率3KW,流量25m/h，扬程24m 台 1

ZCQ75C型潜水振冲器参数见表2

表二

功率Kw 转速r/min 额定电流A 激振力KN 振幅mm 外行尺寸mm 质量Kg

75 1460 146 160 6.5 426X3125 1800

（三）主要劳动力配备

本工程中Ⅴ区振冲施工面积为131141平方米，码头区为190854平方米。施工现场设4名技术管理人员，主要负责施工质量控制、安全文明施工管理和现场的施工组织安排。配置四套振冲设备，因此只设置2个班组。每个班组人员共8名，组长1名，全面指挥协调振冲施工、机电控制及记录员1名、水泵电机操作维护员1名、喂砂料工人4名、机动人员1名。

（四）施工方法

1.施工测量放样

在吹填砂吹至+2.0m后，用推土机进行场地整平，要求场地平整无杂物。利用全站仪准确放样振冲区域的边线，并按50m×50m一个小区进行点加密，2.5m间距，梅花型布点。对放样出的孔位用红色塑料袋装砂做好标记，放样完成后，目测法对放样成果进行复核，对不符合要求的孔位重新放样。

2.振冲密实的施工

振冲施工方法按填料的不同，可分为间断填料法、连续填料法、综合填料法、先护壁后制桩法、不加填料法。我们采用的是连续填料法。

连续填料法振冲密实施工顺序为：定位→成孔→边振边上提→振密。如图三：

（1）振冲器对准桩位；

（2）振冲成孔；

（3）振冲器在底孔留振；

（4）从孔口不断填料，边填边振，到达密实电流；

（5）上提振冲器继续振密、填料、到达密实电流；

（6）重复（5）步骤，直到整根桩完成。

3.振冲密实操作步骤

（1）移动吊机，将振冲器对准桩位，开水开电。检查水压，电压和振冲器的空载电流值是否正常。一般空振电流≤50A，开孔水压4～8kg/cm3，电压380V。

（2）启动吊机，使振冲器以1～2m/min的速度在砂层中徐徐下沉。注意在下沉过程中振冲器的电流值不得超过电机的额定值。万一超过，必须减速下沉，或向上提升一段距离，借助高压水冲松砂层后再继续下沉。

（3）当振冲器达到设计加固深度时停止进尺，开始留振，并减少下冲水量（一般控制在1～3kg/cm3）。同时使人工用铁铲进行就地喂砂，加速砂粒向孔内深处塌陷冲振。留振约10～16s，待电流回升至50～60A时，开始以50～60cm为一段，将振冲器向上提，再留振10～16s，射水冲砂，如此分段提升振冲器，留振直至孔口。

（4）一点振冲完毕，移动吊机对准新点，重复以上程序进行。待每班全部完成后关机停水。

4.施工过程中的注意事项

（1）在施工中必须要控制好水压和水量，振冲器出水口水压一般用400～600KPa，水量一般控制在200～400L/min，水泵开启，待振冲器喷水口出水后，开动电源，启动振冲器，检查水压、电压及振冲器的空载电流是否正常。施工过程中要根据具体情况及时调整水压和水量，水量要充足，但不宜过多。成孔过程中，水量和水压要尽可能大，必要时还可以从孔口用胶管补充灌水，孔口返水不宜太大，以防填料流失。当接近设计加固深度时，要降低水压，以免破坏以下的土。采用离心泵供水时，可采用潜水泵给离心泵供水，这样就省去了每次给离心泵灌水的时间，加快了施工进度。

（2）要控制密实电流为电机的空振电流加上25～30A，我们的振深平均为6米，空振电流为40A，一般达到65A以上需要大约15秒左右，通过标准贯入试验所得出的结论，完全达到设计的要求。

（3）要注意加料不宜过猛，应“少吃多餐”。振冲过程中，由下而上逐段提升逐段加密，使填料、振挤循环进行，每次提升0.5m。在振冲孔口四周均匀填料，使之塞满振冲器四周，防止振冲器偏移。下部留振时间比上部适当延长，以利填料下沉和充分液化。遇砂壳内有硬夹层或粘土层时，振冲器应上下往复振冲、填料，保证质量均匀；遇块石阻碍，可留振几分钟，将块石挤开。

（4）如在振冲密实过程中遇到密实电流难以达到的情况，可能是土质软或是填料不足造成的，采取的措施是加大填料，提拉振冲器加速填料。

（5）在中粗砂层施工时，遇到的困难是振冲器不易贯入，可采取措施是加大水量，加快造孔速度。

（6）多进行沉降观测，测出振冲前后的沉降量，多进行标贯自检，不符合设计要求，及时返工重振。

四、结语

我国应用振冲密实法始于1977年，由于大量工业民用建筑和水利、交通工程地基抗震加固的需要，这一方法得到迅速推广。振冲密实法可提高地基承载力，减少沉降和不均匀沉降，一般经振冲加固后，地基承载力可提高一倍以上。振冲密实法可节省三材，施工简单，加固期短，可因地制宜，就地取材，费用低廉，是一种快速、经济加固地基的方法。我们可以利用振冲密实法的优点，推广使用，为我国的港口事业做出贡献。

参考文献：

[1] 叶书麟，叶观宝.地基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2] Qian Rang-qing. Application and analysis for soft foundation improvement by vibration crushed-stonepiles[J].Journal of Hydrogeology and Engineeringology,2001,(3):65-68.

[3] 叶观宝.地基加固新技术[M].北京：机械工业出版社，2002.