振冲碎石桩施工工法
振冲碎石桩施工工法
王盛鑫 宋希宁 彭正海 陈 杰 项正军
1 前言
工程中，碎石桩的施工，通常采用振冲法，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
（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。
5 施工工艺及操作要点
5.1 工艺流程
振冲碎石桩施工工艺流程见图 1。
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图 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 QZC-30 型、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
按 1.5m、1.8m、2.3m 桩间距布置。
5.2.3 布置形式
布置形式有正方形、梅花形、正三角形等。
5.2.4 技术参数
（1）成孔技术参数：① 成孔水压为 0.4～0.7MPa；② 贯注速度为 1～2m/min，不超过 2m/min；③ 工作电流为 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密度，利用振冲器循环泥浆，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 清孔水压为 0.2～0.4MPa；③ 贯入速度为 3～4m/min；④ 提升速度为 5～6m/min；⑤ 清孔次数为 2 次。
（3）成桩技术参数：① 加密水压为 0.1～0.5MPa；② 加密段长度为 1m/次，每次提升高度不能大于 1m；③ 密实电流为 70～75A；④ 留振时间为 8～10s。
5.2.5 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
（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。
（2）水压控制：在高压水泵上加装回流阀，人工控制水压。
（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。
（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）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。
（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 200～600kPa、可用水量 200～400m3/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。