水利水电施工组织设计专项方案模块16振冲法Word文档格式.docx
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5.1水下振冲施工13
5.2振冲混凝土桩13
5.3后压浆振冲碎石桩13
6.施工过程质量控制15
6.1桩位偏差15
6.2桩长15
6.3填料15
6.4施工技术参数控制16
6.5跟踪检测16
7.施工中常见问题及处理方法17
第四节质量检测与验收18
1.检测恢复期时间18
2.桩位检测与验收19
3.碎石桩体密实度检测19
4.桩间土处理后的效果检测20
5.复合地基承载力的确定方法20
5.1复合地基载荷试验20
5.2碎石桩载荷试验21
5.3桩间土载荷试验21
6.竣工验收资料22
第五节施工实例23
1.就地加密23
1.1四川铜街子水电站左岸副坝坝基振冲工程23
1.2广东飞来峡水利枢纽坝基振冲工程23
2.填料加密24
3.振冲置换25
3.1昆明滇池水域分隔工程振冲加固25
3.2云南盘虹桥河堤抗滑加固工程26
4.水下振冲工程27
振冲法
第一节概述
采用振冲机具加密地基土或在地基中建造碎（卵）石桩柱并和周围土体组成复合地基，以提高地基的强度和抗滑及抗震稳定性的地基处理技术称振冲法。
1.振冲法在水利水电工程中的应用和发展
振冲法于二十世纪三十年代始创于德国，1937年首次用于处理柏林某大楼砂基。
我国在二十世纪七十年代中期引进，目前已广泛应用于水利水电、火力发电厂、公路、铁路及石油、化工等工业和民用建筑工程的地基处理。
水利水电系统是我国最早引进振冲技术的行业，早在1978年采用振冲法成功地处理了北京官厅水库主坝坝基的中细砂层，使该层砂土达到了9度地震时防止液化的要求。
1982年北京向阳闸闸基处理是我国新建水利工程中最早应用振冲法的。
1985年在四川省铜街子水电站处理左岸副坝深槽地基，采用振冲法穿过8m厚漂卵石夹砂层加密下卧粉细砂层，这是目前国内外已知振冲法贯穿最粗粒径的地层。
1997年、2000年分别在三峡水利枢纽二期围堰水下抛填风化砂和黄壁庄水库副坝振冲法处理深度超过30m，表明我国在国产电动型振冲器，振冲技术及处理深度诸方面已达到国际先进水平。
振冲技术在不断发展，早期振冲技术的发展主要体现在振冲器的改进，如国内
振冲器从13kW发展到150kW的电动型振冲器。
动力源上由电动机向液压型驱动发展，使振冲器的功率加大、体积减小，具有更大的贯穿地层能力。
近年来国内外技术人员针对振冲法处理地基的缺点，如大量排放泥浆、在软粘土层中碎石桩承载力不高等进行了改进，研究、试验出振冲混凝土桩技术和碎石桩后压浆技术，就是利用振冲设备施工混凝土桩和利用水泥浆固结松散的碎石桩，以提高桩体承载力，减少排浆量，这是建筑地基处理技术的一种新型复合桩基。
振冲法处理技术在水利水电工程应用具有广阔的前景，可以处理土石堤坝及其松软地基，可以用于新建水利水电工程，也可用于已建病险堤坝加固，提高堤坝及构筑物的强度和抗滑、抗震稳定性。
2.振冲法的分类及其适用范围
振冲法可从不同角度进行分类。
（1）按施工工艺分类，振冲法施工可分为湿法和干法两类。
干法振冲在施工中不加水冲，常辅以压缩空气以利造孔和加密。
湿法振冲在施工中辅以压力水冲，有利造孔和加密，还能对振冲器起到冷却作用，保证机具正常地运行。
干法振冲不用水、不排出泥浆，成孔时将土挤入周围土体中进行加密，但要求振冲器具有冷却系统，目前国内的潜水电动机型振冲器不适合干法振冲。
干法振冲适用的土类、制桩深度等均受限制，国内很少采用。
本章内容均指湿法振冲或叫振动水冲法，简称振冲法。
（2）按对地基土加密效果分类，振冲可分为振冲加密和振冲置换两大类。
振冲加密是指经过振冲法处理后地基土强度有明显提高。
振冲置换是指经过振冲法处理后地基土强度没有明显提高，主要通过将部分地基土置换出去建造强度高的碎（卵）石桩柱与周围土组成复合地基，从而提高地基强度。
振冲法加固地基施工机具简单、操作方便、加固质量易控制，加固时不需钢材水泥，仅用当地产的碎（卵）石，工程造价低，具有明显的经济效益和社会效益。
振冲法几乎适用于各类土层，用以提高地基的强度和抗滑稳定性，减少沉降量。
振冲法是加强砂土抗震、防止液化的有效处理措施。
但是，对不排水抗剪强度Cu小于20kPa的软粘性土，采用振冲法处理应通过现场试验，确定成桩的可能性及桩体强度。
对卵（碎）石土采用振冲法处理，要通过现场造孔试验，验证选定的振冲器造孔能否达到要求处理的深度。
第二节施工准备
1.施工机具
1.1振冲器
振冲器是一种通过自激振动并辅以压力水冲贯入土中，对土体进行加固（密实）的机具。
振冲器的振动方式有水平振动、水平振动加垂直振动两类，目前国内外振冲器均以单向水平振动为主。
振冲器的振动源有电动机和液压马达两种，国产的振冲器均采用潜水电动机驱动。
液压马达驱动振冲器，转速可以变化，能更广泛适用于不同土类的造孔和加固；
液压马达由柴油动力机驱动，因此可在缺乏电源条件下施工。
目前国内还没有厂家生产液压驱动振冲器，有的施工单位已从国外引进了130kW、150kW型机组，但数量较少。
1.1.1电动振冲器结构
图6-2-1为常见潜水电动机30kW振冲器结构图，主要分四大部分：
图6-2-130kW振冲器结构示意图（尺寸单位：
cm）
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-叶片，11-轴承，12-头部，13-水管
（1）电动机（驱动器）。
振冲器常在地下带水作业，因此用潜水电动机。
（2）振动器。
内部安装有偏心块的转动轴，用弹性联轴器与电动机连接。
电机带动偏心轴旋转使振冲器产生水平振动。
两侧翼板主要用来防止振冲器作业时发生扭转。
（3）通水管。
国内30kW和55kW振冲器通水管穿过潜水电机及振动器偏心块转动轴。
75kW以上振冲器水道通过电机保护壳沿振动器侧壁达到下端。
（4）减振器及导管。
减振器的作用是使振冲器实现独立水平振动减少对导管的影响。
目前国内大多采用橡胶型减震器。
导管是用来起吊振冲器并起到保护电缆、水管的作用。
1.1.2国产振冲器的型号
国内外电动型振冲器都以电机的功率确定，常用国产电动机型振冲有30kW型和75kW型振冲器，此外还有55kW型、100kW型和120kW型、150kW型振冲器等。
目前国家还没有制定振冲器制造的统一标准，不同厂家制造的振冲器性能也有较大的差别。
现有国产的主要振冲器技术参数列表见表6-2-1,国内现有国外厂商生产的振冲器技术参数见表6-2-2。
表6-2-1国产电动型振冲器技术参数
项目
型号
电动机功率（kW）
转速
（r/min）
额定电流
（A）
振动力
kN
振幅
（mm）
振冲器外径
振冲器长度（mm）
重量
（kg）
30kW
BJ30
30
1450
60
100
10
375
2000
800
ZCQ30
90
4.2
351
2150
HS30
37
70
2005
900
55kW
BJ55
55
110
120
2017
1000
ZCQ55
200
5
450
2500
HS55
103
130
9.3
377
2450
75kW
BJ75
75
150
160
7.0
426
2700
2100
ZCQ75
2900
1263
HS75
8.7
2600
95kW
HS95
95
180
8.3
2850
120kW
BJ120
220
7.5
2806
2300
125kW
ZCQ125
125
230
250
10.5
402
3200
1800
150kW
BJ150
260
8.5
2980
动力
功率
（Kw）
（KN）
外径
长度
V23
电动
300
23
350
3250
V32
1200~1800
32
S150
206
17/18.5
400
S300
1775
290
25
PENINE
液压
0~36*
0~3600
3.0
310
V281
280
360
3440
0～36*
3.5
2200
V481
212
480
4050
TR75
224
1900
295
406
表6-2-2国外厂商生产的振冲器技术参数
*指工作压力（MPa）
1.1.3振冲器的选择
目前振冲器尚没有统一标准，各种振冲器的电动机和振动器结构、构造不同，即使相同功率型号的振冲器，其性能也有较大的差异。
施工中可按下列原则选择振冲器：
（1）如已进行现场振冲试验，施工中宜选择试验时使用的振冲器型号；
（2）设计确定的振冲器型号；
（3）缺乏上述二项条件时，施工单位可根据工程经验选择振冲器型号，并通过试验桩验证。
1.2施工辅助机具
振冲法施工主要辅助机具和设施有：
起吊机械、填料机械、电气控制设备、供水设备、排泥浆设施及其它配套的电缆、水管等。
1.2.1起吊机械
起吊机械是用来吊起振冲器进行施工作业，起吊力和起吊高度必须满足施工要求。
常用的起吊机械有汽车吊、履带吊、打桩机架和扒杆等。
汽车吊调遣机动性强，常为施工单位采用。
80kN汽车吊可满足30kW振冲器孔深9m以内施工要求，250～300kN汽车吊可满足75kW振冲器孔深20m以内施工要求。
履带式吊车虽然运进施工场地比较难，但对场地要求比较低，运行方便，机动性强，吊臂长度可根据需要装卸，施工中也很少发生吊
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