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岩土研究院

振冲法加固软弱地基的优点

349 2022-04-21 10:58:00

碎石桩(Stone Column)和砂桩(Sand Pile)等在国外统称为粗颗粒土桩(Granular Pile)。它是指用振动、冲击或水冲等施工方式,在软弱地基中成孔后,再将碎石或砂等粗骨料挤压人土孔中,不论采用湿法成孔(振冲法)、干法成孔(干振法)或振动沉管(见第五章)成孔。填料后形成大直径的由碎石或砂等构成的密实的桩体。由于振动沉管施工法内容也较多,本手册另列第五章振动沉管砂石桩加以阐明。

振冲法是振动水冲法(Vibroflotation)的简称,由 1937年德国凯勒公司(Jahann Keller)的 Steuerman 设计制造出具有现代振冲器雏形的机具,用来挤密砂土地基获得成功。本世纪 60年代初、振冲法开始用来加固粘性土地基,由于填料是碎石,且直径较大,故国外称为碎石柱,而国内习惯称为碎石桩。

随着时间的推移,各种不同的施工工艺相应产生。如沉管法、振动气冲法、袋装碎石桩法、碎石桩强夯置换法等。虽然它们施工不同于振冲法,但同样可形成密实的碎石桩,人们自觉或不自觉地套用了 "碎石桩"的名称。所以碎石桩的内涵扩大了。本手册对碎石拼编写时的含义,不管加固的地基是砂性土还是粘性土;不论施工方法是振冲法、干振法、振动沉管法还是其它方法,只要制成的是以石料组成的柱体或桩体,均称为"碎石桩"。美国Juran 等(1988)认为"碎石桩指代表施工过程的最后结果",这样分类的含义较为确切。

我国应用振冲法始于1977年,近十多年来,我国在坝基、道路、桥涵、大型厂房及工业与民用建筑地基的处理采用振冲法加固,都已得到广泛应用。江苏省江阴市振冲器厂已正式投产系列振冲器产品(见表4-2)供应市场,当前我国振冲器机具也在不断更新和改进,75kW 和 125kW 大功率振冲器业已问世。为了克服振冲法加固地基时要排出大量污泥的弊病,河北省建筑科学研究所采用干振法加固地基,在石家庄和承德等地区都取得了明显的效果。

振冲法加固软弱地基有如下五方面优点∶

1.振动力直接作用在地基深层软弱土的部位,对软弱十施加的振动侧向挤压力大。因而使土密实的效果与其它地基处理方法相比为最好;

2.对不均匀的天然地基土,在平面和深度范围内,由于地基的振密程度可随地基辣硬程度对不同的填料量进行调整,同样可取得相同的密实电流,使加固后成为较为均匀的地基,以满足工程对地基变形的要求;

3.施工机具简单、操作方便、施工速度较快、加固质量容易控制,目前的施工技术最深可达30m;

4.不需钢材和水泥。仅用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂和中砂等当地硬质材料,因而造价较低,与钢筋混凝土桩基相比较,一般可节约投资三分之一3

5.在天然软弱地基中。经振冲填以碎石或卵石等粗骨料。成桩后改变了地基排水条件,可加速地震时超孔隙水压力的消散,有利于地基抗震和防止液化。

振冲法分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲置换法适用于处理不排水、抗剪强度不小于 20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。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粒含量小于 10%的粗砂和中砂地基。

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振冲法在粘性土中施工时,由于排污泥量较大。因而在人口稠密的市中心和没有排污泥场地时使用受到了定的限制。为了克服排污泥的缺点,国内外都在研究干振法,施工时可不用水。目前国内干振法活 用于地下水位以上的非饱都松软的粘性土;以炉灰、炉渣,建筑垃圾为主的杂填土;松散的素填土;二级以上湿陷性土及其它高压缩性土(其加固机理都属挤密效应)。80年代初由河北省建筑科学研究所等单位开发。迄今已在石家庄、北京、张家口、沈阳、保定、邯郸、天水和承德等地约100 多项工程中应用。载荷试验表明,容许承载力可达 200kPa,施工中没有排污问题,建筑物竣工后,沉降已完成78%~80%的最终沉降。