基坑支護,地基基礎注漿,房屋糾偏
振沖法,又稱振動水沖法,是以起重機吊起振沖器,啟動潛水電機帶動偏心塊,使振動器產(chǎn)生高頻振動,同時啟動水泵,通過噴嘴噴射高壓水流,在邊振邊沖的共同作用下,將振動器沉到土中的預定深度,經(jīng)清孔后,從地面向孔內(nèi)逐段填入碎石,或不加填料,使在振動作用下被擠密實,達到要求的密實度后即可提升振動器,如此重復填料和振密,直至地面,在地基中形成一個大直徑的密實樁體與原地基構成復合地基,從而提高地基的承載力,減少沉降和不均勻沉降,是一種快速、經(jīng)濟有效的加固方法。
振沖法按加固機理和效果的不同,又分為振沖置換法和振沖密實法兩類。前者是在地基土中借振沖器成孔,振密填料置換,制造一群以碎石、砂礫等散粒材料組成的樁體,與原地基土一起構成復合地基,使地基承載力提高,沉降減少,它又名振沖置換碎石樁法;后者主要是利用振動和壓力水使砂層液化,砂顆粒相互擠密,重新排列,孔隙減少,從而提高砂層的承載力和抗液化能力,它又名振沖擠密砂樁法,這種樁根據(jù)砂土質的不同,又有加填料和不加填料兩種。
1.特點及適用范圍
振沖法加固地基特點是:技術可靠,機具設備簡單,操作技術易于掌握,施工簡便,可節(jié)省三材,因地制宜,就地取材,采用碎石、卵石、砂或礦渣等作填料;加固速度快,節(jié)約投資;而且,碎石樁具有良好的透水性,可加速地基固結,使地基承載力可提高1.2~1.35倍;此外,振沖過程中的預震效應,可使砂土地基增加抗液化能力。
振沖置換法適于處理不排水、抗剪強度小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基,如果樁周土的強度過低,則難以形成樁體。振沖密實法適用于處理砂土和粉土等地基,不加填料的振沖密實法僅適用于處理粘土粒含量小于10%的粗砂、中砂地基。
振沖法不適于地下水位較高、土質松散易塌方和含有大塊石等障礙物的土層中使用。
國內(nèi)應用振沖法加固地基的深度一般為14m,更大達18m,置換率一般在10%~30%,每米樁的填料量為0.3~0.7m3,直徑為0.7~1.2m。
2.構造要求
(1)振沖置換法
1)處理范圍 應大于基底面積;對于一般地基,在基礎外緣宜擴大1~2排樁;對可液化地基,在基礎外緣應擴大
2~4排樁。
2)樁位布置 對大面積滿堂處理,宜用等邊三角形布置;對獨立或條形基礎,宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。
3)樁的間距 應根據(jù)荷載大小和原土的抗剪強度確定,一般取1.5~2.5m,對荷載大或原土強度低、或樁末端達相對硬層的短樁宜取小值,反之宜取大的間距。
4)樁長的確定 當相對硬層的埋藏深度不大時,應按相對硬層埋藏深度確定;當相對硬層的埋藏深度較大時,應按建筑物地基的變形允許值確定。樁長不宜短于4m。在可液化的地基中,樁長應按要求的抗震處理深度確定。樁頂應鋪設一層200~500mm厚的碎石墊層。
5)樁的直徑 可按每根樁所用的填料計算,一般為0.8~1.2m。
(2)振沖密實法
1)處理范圍 應大于建筑物基礎范圍,在建筑物基礎外緣每邊放寬不得小于5m;
2)振沖深度 當可液化土層不厚時,應穿透整個可液化層;當可液化土層較厚時,應按要求的抗震處理深度確定;
3)每一振點所需的填料量 隨地基土要求達到的密實程度和振點間距而定,應通過現(xiàn)場試驗確定。
3.機具設備及材料要求
振沖機具設備包括:振沖器、起重機和水泵。振沖器類似混凝土插入式振動器,其工作原理是,利用電機旋轉一組偏心塊產(chǎn)生一定頻率和振幅的水平振動,壓力水通過空心豎軸從振沖器下端噴口噴出。振沖器的構造如圖7-17所示,常用型號及技術性能見表7-15。
1-吊具;2-水管;3-電纜;4-電機;5-聯(lián)軸器;6-軸;
7-軸承;8-偏心塊;9-殼體;10-翅片;11-頭部;12-水管
操縱振沖器的起吊設備可采用8~10t履帶式起重機、輪胎式起重機、汽車吊或軌道式自行塔架等。水泵要求水壓力為400~600kPa,流量20~30m3/h,每臺振沖器備用一臺水泵。
控制設備包括:控制電流操作臺、150A電流表、500V電壓表以及供水管道、加料設備(吊斗或翻斗車)等。
填料可用堅硬不受侵蝕影響的碎石、卵石、角礫、圓礫、礦渣以及礫砂、粗砂、中砂等;粗骨料粒徑以20~50mm較合適,更大粒徑不宜大于80mm,含泥量不宜大于5%,不得含有雜質、土塊和已風化的石子。
4.施工工藝要點
(1)施工前應先進行振沖試驗,以確定成孔合適的水壓、水量、成孔速度及填料方法;達到土體密實時的密實電流、填料量和留振時間(稱為施工工藝的三要素)。一般控制標準是:密實電流不小于50A;填料量為每米樁長不小于0.6m3,且每次攪拌量控制在0.20~0.35m3;留振時間30~60s。
(2)振沖法施工工藝如圖7-18,振沖造孔順序方法可按表7-16選用。
(a)定位;(b)振沖下沉;(c)振沖至設計標高并下料;
(d)邊振邊下料,邊上提;(e)成樁
(3)振沖置換法施工順序為:定位→成孔→清孔→填料→振實。啟動水泵和振沖器,水壓可用400~600kPa(對于較硬土層應取上限,對于軟土取下限),水量可用200~400L/min,使振沖器徐徐沉入土中,直至達到設計處理深度以上0.3~0.5m。如土層中夾有硬層時,應適當進行擴孔,即在硬層中將振沖器往復上下多次,使孔徑擴大,以便于填料。因在粘性土層中成孔,泥漿水太稠,使填料下降速度緩慢,因此在成孔后,應停留1~min清孔,以便回水將稠泥漿帶出地面,以降低孔內(nèi)泥漿密度。填料宜“少吃多餐”,每次往孔內(nèi)倒入填料數(shù)量,約為堆積在孔內(nèi)0.8m高,然后用振沖器振密后再繼續(xù)加料。在強度很低的軟土地基施工中,則要用“先護壁,后制樁”的施工方法。即在振沖開孔到達層軟弱層時,加些填料進行初步擠振,將填料擠到此層軟弱層周圍以加固孔壁,接著再同樣方法處理以下第二、第三層軟弱層,直到加固深度。
(4)振沖擠密法施工工藝如圖7-19,施工順序為:定位→成孔→邊振邊上提→振密。水壓、水量控制同振沖置換法,下沉速率控制在1~2m/min,待達到要求處理深度后,將水壓和水量降至孔口有一定量回水,但無大量細顆粒帶出的程度,將填料堆于孔口擴筒周圍,采取自下而上地分段振動加密,每段長0.5~1.0m,填料在振沖器振動下依靠自重沿護筒周壁下沉至孔底,在電流升高到規(guī)定控制值后,將振沖器上提0.3~0.5m;重復上一步驟直至完成全孔處理。
(5)填料和振料方法,一般采取成孔后,將振沖器提出少許,從孔口往下填料,填料從孔壁間隙下落,邊填邊振,直至該段振實,然后將振沖器提升0.5m,再從孔口往下填料,逐段施工。
(6)振沖擠密法施工操作,關鍵是控制水量大小和留振時間。水量的大小是保證地基中砂土充分飽和,受到振動能夠產(chǎn)生液化;足夠的留振時間(30~60s)是使地基中的砂土完全液化,在停振后土顆粒便重新排列,使孔隙比減小,密實度提高。振密程度一般以電流超過原空振時電流25~30A時,表示該深度處的樁體已經(jīng)擠密。對粉細砂應加填料,其功用是填充在振沖器上提后留下的孔洞;此外,填料作為傳力介質,在振沖器的水平振動下,通過連續(xù)加填料將砂層進一步擠壓加密。對中、粗砂,當振沖器上提后孔壁極易坍落能自行填滿下面的孔洞,因而可以不加填料就地振密。如干砂厚度大,地下水位低,則應采取措施大量補水,以使砂處于或接近飽和狀態(tài)時,方可施工。
(7)加固區(qū)的振沖樁施工完畢,在振沖最上1m左右時,由于土覆壓力小,樁的密實度難以保證,故宜予挖除,另作墊層,或另用振動碾壓機進行碾壓密實處理。
5.質量控制
(1)施工前應檢查振沖器的性能;電流表、電壓表的準確度;填料的性能。
(2)施工中應檢查密實電流、供水壓力、供水量、填料量、孔底留振時間、振沖點位置、振沖器施工參數(shù)等(施工參數(shù)由振沖試驗或設計確定)。
(3)施工結束后應在有代表性的地段作地基強度(標準貫入、靜力觸探)或地基承載力(單樁靜載荷或復合地基靜載)檢驗。
(4)振沖施工結束后,除砂土地基外,應間隔一定時間方可進行質量檢驗。對粘性土地基,間隔時間為3~4周;對粉土地基為2~3周。
(5)振沖地基質量標準如表7-17所示。