3振冲碎石桩施工工法1.docx
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3振冲碎石桩施工工法1
振冲碎石桩施工工法
1.前言
振冲法，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，使振动器产生高额振动，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，将振冲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、卵石等填料，使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。
如此重复填料和振密，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的复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降和不均匀沉降，是一种快速、经济有效的地基加固方法。
2.工法特点
2.1机具设备简单，仅需一台吊车，一个振冲器；
2.2节约三材、就地取材，可采用碎石、卵石、砂或矿渣等作填料；
2.3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；
2.4加固速度快，节约投资。
3.适用范围
振冲碎石桩适用于处理砂土和粉土等地基，最适宜水利工程施工，以及工民建工程中水位较高且对承载力要求较低的工程。
4.工艺原理
采用潜水电机带动偏心块，使振动器产生高额振动，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，将振冲器沉到土中的预定深度，经清孔后，从地面向孔内逐段填人碎石、卵石等填料，使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。
5.施工工艺及操作要点
5.1工艺流程
工艺流程见图5.1-1振冲碎石桩施工工艺流程图。
图5.1-1振冲碎石桩施工工艺流程图
5.2施工参数
5.2.1机械选型
振冲器、起重机和水泵。
振冲器采用ZQC—30，ZCQ·75型振冲器；操作振冲器的起重设备可采用8—10t履带式起重机、汽车吊等。
水泵为高压清水泵，要求水压力400—600Kpa流量20—30m3/h每台振冲器配备一台水泵。
5.2.2桩间距
1.5m、1.8m、2.3m桩间距布置。
5.2.3布置形式
正方形，梅花形、正三角形等。
5.2.4技术参数
1、成孔技术参数
1）成孔水压：
0.4～0.7Mpa；
2）贯注速度：
1～2m/min；不超过2m/min；
3）工作电流：
70A；
4）振冲器贯入至砂卵石（持力层）时，为防止把砂卵石夹层误作为持力层，要求留振不能少于60s，电流100A。
5）达到孔深后要控制泥浆比重，振冲器在孔底用泥浆进行循环清除孔内沙子。
2、清孔技术参数
1）造孔时返出泥浆过稠或存在缩颈现象时，宜进行清孔；
2）清孔水压：
0.2～0.4Mpa；
3）贯入速度：
3～4m/min；
4）提升速度：
5～6m/min；
5）清孔次数：
2次。
3、成桩技术参数
1）加密水压：
0.1～0.5Mpa；
2）加密段长度：
1m/次，每次提升高度不能大于1m；
3）密实电流：
70～75A；
4）留振时间：
8～10s。
5.1.5桩长
以延伸至砂砾石层为准。
5.2.6填料
选用坚硬碎石、破碎卵石，粒径30～100mm，级配合理，级配由实验室试验确定，严禁使用单一级配碎石、破碎卵石，填料含泥量小于5%。
5.3施工参数控制说明
5.3.1桩数
制桩作业时，详细记录桩号、打桩数及施工情况。
班后进行复核统计，并在图纸上按号标记已打桩数，发现漏打及时补打。
5.3.2水压控制：
在高压水泵上加装回流阀，人工控制水压。
5.3.3桩位对准控制：
吊车吊起振冲器离地20～30cm，至振冲器停止摆动，停水停电，自由垂落至桩位，深入约30cm，开始钻孔保持垂直。
5.3.4垂直度控制：
保持垂直，并以吊车司机和导绳操作人员人工视觉指导校正。
5.3.5密实电流：
电流表电流上升至理论规定电流或一直上升至超过理论规定电流，开始计算留振时间。
5.3.6桩位偏移控制：
孔口指挥与吊车司机精心操作，布桩严格对准桩钎。
造孔时根据土层情况，预先考虑可能偏移的方向和大小，正确确定桩心。
5.4施工方法
5.4.1定位：
由专业测量人员按设计要求测量定位布桩，由质检部门专业人员复核，定位桩号，以便记录。
吊机起吊振冲器对准桩位（误差小于10cm），开启供水泵，水压可用200-600kPa、水量可用200-400/min，待振冲器下口出水后，开动电源，启动振冲器，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。
5.4.2核实标高：
由专业测量人员随时测量实际地面标高，通知各机组指挥人员，以便标出实际成孔深度确保设计的加固深度。
5.4.3成孔：
将振冲器对准桩位，偏差不大于5cm，然后开启水泵和振冲器，启动施工车或吊车的卷扬机下放振冲器，待电机转速稳定后垂直下落，使其以1-2m/min的速度徐徐贯入土中。
造孔的过程应保持振冲器呈悬垂状态，以保证垂直成孔。
注意在振冲器下沉过程中的电流不得超过电机的额定电流值，万一超过，须减速下沉或暂停下沉或向上提升一段距离，借助于高压水松动土层后，电流值下降到额定电流以内时再进行下沉。
在开孔过程中，要记录振冲器各深度的电流值和时间。
电流值的变化能定性地反映出土的强度变化，若孔口不返水，应加大供水量，并记录造孔的电流值、造孔的速度及返水的情况。
垂直度控制：
由专人拉住固定在套管上的拉绳，防止摇摆，以防偏位，并以吊车司机和导绳操作人员视觉指导校正垂直。
5.4.4留振时间和上拔速度
当振冲达到设计深度后，对振冲密实法，可在这一深度上留振30s，将水压和水量降至孔口有一定量回水但无大量细小颗粒带走的程度。
如遇中部硬夹层，应适当通孔，每深入1m应停留扩孔5－10s，达到深度后，振冲器再往返1－2次进行扩孔。
对连续填料法振冲器留在孔底以上30－50cm处准备填料；间断填料法可将振冲器提出孔口，提升速度可在5－6m/min。
对振冲置换法成孔后要留一定的清孔时间。
5.4.5清孔：
第一次清孔：
由桩底部开启水泵和振冲器垂直提升，提升速度、水压：
5～6m/min，0.2～0.4MPa；
第二次清孔：
将振冲器对准已初次成桩桩位，开启水泵和振冲器垂直下落，贯入速度、水压：
3～4m/min，0.2～0.4MPa；
5.4.6填料：
采用连续填料法施工时，振冲器成孔后应停留在设计加固深度以上30-50cm处，向孔内不断填料，并在整个制桩过程中石料均处于满孔状态；采用间断填料时，应将振冲器提出孔口，每次往孔内倒0.15-0.5m3石料，振冲器下降至填料中振捣一次。
如此反复，直到制桩完成。
振冲器在填料中进行振实，这时，振冲器不仅能使填料振密，并且可依靠振冲器的水平向振动力将填入孔口的填料挤入侧壁中，从而使桩径增大。
由于填料的不断挤入，孔壁的约束力逐渐增大，一旦约束力与振冲器产生的水平向振动力相平衡时，桩径不再扩大，这时振冲器的电流值迅速增大。
当电流达到规定电流（即前述的“密实电流”）时，认为该深度的桩深已经振密，如果电流达不到其密实电流，则需要提起振冲器向孔内倒一批料，然后再下降振冲器继续振密，直至孔口。
如此反复操作，直到该深度的电流达到密实电流为止。
每倒一批填料进行振密，都必须记录深度、填料量、振密时间和振密时的电流量。
密实电流由现场制桩确定或按经验估算。
5.4.7加料和振密：
向孔内倒入一次料后，将振冲器沉入孔内的填料进行振密，由密实电流控制桩体振密情况，未达到规定的密实电流时，提起振冲器继续加料，然后下沉再继续振密，直到该深度处密电流达到设计要求的密实电流70～75A，振密时水压为0.1～0.5MPa，留振时间8～10s。
重复上述步骤直至孔口，碎石桩由下往上逐段形成。
在每次填料振密时都专人记录倒料的数量、振冲器电流等。
5.5振密时要注意两种情况
5.5.1钢管歪斜，打成斜桩。
5.5.2钢管偏离桩中心。
若遇上述情况，应立即上提纠正后再贯入。
5.6施工后序
5.6.1振密成桩后，关机、关水、移位，核对桩号，继续下一根桩的施工。
5.6.2施工完成后对桩头进行碾压处理。
5.7需注意的问题
5.7.1桩头密实度控制
振动桩施工完毕，振冲最上1m左右时由于土覆盖压力小，桩的密实难以保证，宜予挖除，另用垫层，或另用振动碾压面进行碾压密实处理。
5.7.2防止桩体缩颈或断桩
在软粘土地基中施工时，应经常上下提升振冲器进行清孔，如土质特别软，可在振冲器下沉到第一层软弱层时，就在孔中填料，进行初步挤振，使这些填料挤到该软弱层的周围，起到保护此段孔壁的作用。
然后再继续按常规向下进行振冲，直至达到设计深度为止。
5.7.3间隔时间的控制
振动施工结束后，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3-4周，对粉土地基为2-3周。
5.7.4适用范围
振冲法用于处理粘粒含量小于10%的中砂地基，亦可采用不加填料的振冲密实法（又称振冲挤密砂桩法）。
主要是利用振动和压力使砂层液化，砂颗粒相互挤密，重新排例，孔隙减少，从而提高砂层的承载力和抗液化能力。
振冲法不适于在地下水位较高、土质松散塌方和含有大块石等障碍物的土层中使用。
5.8成品保护
5.8.1基础底面以上应预留0.7-1.0m厚的土层，待施工结束后，将表层挤松的土挖除或分层夯压密实后，立即进行下道工序施工。
5.8.2雨期或冬期施工，应采取防雨、防冻措施，防止受雨水淋湿冻结。
5.9雨期施工技术措施
5.9.1在雨期施工，做好场内周边的排水工作，在四周设排水沟，并保持畅通。
施工场地压实并做好排水坡。
5.9.2雨期施工有组织排水，施工道路要高出周围地势。
5.9.3路边设置排水沟，使雨水有组织排入地方水系。
5.9.4按照小雨不间断施工，大雨过后继续施工，暴雨过后不影响施工的原则来布置工作。
5.9.5雨天禁止在露天高空作业，以防雷击。
5.9.6室外使用的中小型机械，按要求加设防雨罩或防雨棚。
5.9.7经常对使用的施工机械、机电设备、电路等进行检修，保证机械正常运转。
6.材料与器具
主要设备见表6-1主要设备表。
表6-1主要设备表
序号
名称
型号及功率
单位
备注
1
振冲器
ZCQ55
台
2
供水设备
22KW清水泵（50m3/h）
台
扬程100m
3
起重设备
汽车吊16T
台
4
填料设备
装载机30型
台
5
排污设备
5.5KW型污水泵（20m3/h）
台
扬程50m
6
电力设备
120KW发电机组
台
7
其他设备
配套机具和维修设备
台
7.质量检测与控制
7.1质量标准
表7.2-1振冲地基质量检验标准
项目
序号
检查项目
允许偏差
检查方法
单位
数值
主控
项目
1
填料粒径
设计要求
抽样检查
2
密实电流（粘性土）
密实电流（砂性土或粉土）
（以上为功率30KW振冲器）
密实电流（其他类型振冲器）
A
A
AO
50-55
40-50
1.5-2.0
电流表读数
电流表读数，Aa为空振电流
3
地基承载力
设计要求
按规定方法
一般
项目
1
填料含泥量
%
<5
抽样检查
2
振冲器喷水中心与孔径中心偏差
mm
≤50
用钢尺量
3
成孔中心与设计孔中心偏差
mm
≤100
用钢尺量
4
桩体直径
mm
<50
用钢尺量
5
孔深
mm
±200
量钻杆或线锤测
表7.1-2特殊工艺、关键控制点控制方法
序号
关键控制点
主要控制方法
1
施工工艺
密实电流不小于50A，填料量大于 0.6m3/m，留振时间30-60s
2
骨料要求
连续级配，含泥量小于5%。
不得含有风化石子
3
地基承载力
施工中应严格控制质量，不漏孔
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