4.8 振冲地基

    为了满足试验及检测要求，试验桩的数量不应少于7个～9个，正三角形布置至少要7个(即中间1个，周围6个)，正方形布置至少要9个(3排3列)。如发现问题，则应及时会同设计人员调整设计或改进施工。

    振冲施工选用振冲器要考虑设计荷载的大小、工期、工地电源容量及地基土天然强度的高低等因素。我国目前生产的型号主要有ZCQ-30型、ZCQ-55型和ZCQ-75型三种，其潜水电机的功率分别为30kW、55kW和75kw。最常见的是ZCQ-30型，其外壳直径为351mm，长度为2150mm，总重为9.4kN，额定电流为60A，振动力为90kN，振幅为4.2mm。此外，目前还研究出一种双向振冲器，它是在水平振冲器上附加垂直向振动装置，这种振冲器可使加固效果更加理想。

4.8.2  升降振冲器的机具一般常用8t～25t汽车吊，可振冲5m～20m长桩。

    振冲器造孔后应边提升振冲器边冲水直至孔口，再放至孔底，重复2次～3次扩孔并使孔内泥浆变稀，然后填料制桩。对黏性土地基，在孔口和孔底各悬吊留振20s，扩大孔口和孔底，降低泥浆稠度，以利碎石顺利下沉。

    大功率振冲器投料可不提出孔口，小功率振冲器下料困难时，可将振冲器提出孔口填料，将振冲器沉入填料中进行振密制桩，当稳定电流达到规定的密实电流值和规定的留振时间后，将振冲器提升300mm～500mm。当稳定电流达不到规定的密实电流时，应向孔内继续加填料和振密，直至电流大于设计规定的密实电流值。施工应记录好各段深度的填料量、最终电流值和留振时间等，并均应符合设计规定。

    桩体施工完毕后应将顶部预留的松散桩体挖除。

4.8.3  为保证振冲桩的质量，应控制好密实电流、填料量和留振时间三方面的规定。

    首先，要控制加料振密过程中的密实电流。在成桩时，注意不能把振冲器刚接触填料的一瞬间的电流当作密实电流，瞬时电流值有时可高达100A以上，但只要把振冲器停住不下降，电流值立即变小，可见瞬时电流并不真正反映填料的密实程度。只有让振冲器在固定深度上振动一定时间(称为留振时间)而电流稳定在某一数值，这一稳定电流才能代表填料的密实程度，要求稳定电流值大于规定的密实电流值，该段桩体才算顺利制作完毕。留振时间是指振冲器在地基中某一深度处停下来的振动时间。具有足够的留振时间，可避免将瞬时电流误认为密实电流。

    其次，要控制好填料量。施工中加填料不宜过猛，要勤加料，但每批不宜加得太多。值得注意的是在制作最深处桩体时，为达到规定密实电流所需的填料远比制作其他部分桩体多。有时这段桩体的填料可占据整根桩总填料的1/4～1/3。这是因为开始阶段加的料有相当一部分从孔口向孔底下落过程中被黏留在某些深度的孔壁上，只有少量能落到孔底；另一个原因是如果控制不当，压力水有可能造成超深，从而使孔底填料量剧增；第三个原因是孔底遇到了事先不知道的局部软弱土层，这也能使填料数量大于正常使用量。

    另外，在饱和砂土地基中，受到振动后地基会产生液化，足够的留振时间是让地基中的砂土“完全液化”和保证有足够大的“液化区”，砂土经过液化在振冲停止后，颗粒便会慢慢重新排列，这时的孔隙比将较原来的孔隙比小，密实度相应增加，达到预期的加固目的。

    碎石桩制桩应分段进行，填料高度控制在0.5m～0.8m，这样就有利于碎石桩的密实。填料计量可采用定量的小推车计算。

    在强度很低的软土地基中施工，则要用“先护壁、后制桩”的方法，即在开孔时，不要一下子到达加固深度，可先到达第一层软弱层，然后加些料进行初步挤振，让这些填料挤入孔壁，把此段的孔壁加强以防塌孔，再使振冲器下降至下一段软土中，用同样方法加料护壁，如此重复进行，直到设计深度。孔壁护好后，就可按常规步骤制桩了。

    密实电流、填料量和留振时间三者实际上是相互联系的，只有在一定的填料量的情况下，才可能达到一定的密实电流，而这时也要有一定的留振时间，才能把填料挤紧振密。一般情况下，黏性土地基往往以密实电流为主要控制指标，砂性土地基往往以留振时间为主要控制指标。

    振冲置换施工时由于上覆压力较小，因而对桩体的约束力较小，桩顶形成一层松散层，加载前应加以处理(挖除或碾压)才能减少沉降量，有效发挥复合地基作用。

    对于吹填粉细砂，宜采用以下工艺：

    (1)采用低水压和少水量振冲工艺。

    由于吹填粉细砂呈饱和疏松状态，对振动荷载比较敏感，砂层在振动荷载作用下易发生液化且其初期抗剪强度比较低，因此振冲时宜将水压和水量减至最小(以防止细砂堵塞出水管和有效避免振冲头过热为宜)，以便有效避免大量细颗粒随水流失，振冲点附近形成孔洞而导致加固失败。

    (2)采用多次反插复振工艺。

    如若粉细砂地基初始相对密度过低会影响无填料振冲法的加固效果，因此可以采用多次复振的方式来提高密实程度。另外，对于粉细砂地基虽然在紧靠振冲器的完全液化区复振效不应太明显，但是对于在完全液化区外的振动挤密区，振冲的复振效应比较显著，适度的多次振冲有利于该区域的扩展和进一步密实，并可有效提高加固后砂土的均匀性。因此，对于粉细砂土来说，二到三遍的复振有利于减小流态区、提高加固效果、扩大振冲的有效加固区域和提高地基均匀性。

    (3)采用双机共振或三机共振施工工艺，以有效限制振冲流态区的发展、提高振动叠加效应和扩大挤密范围，提高振冲加固效果，并有效提高施工效率。

    对于粉细砂地基，由于颗粒太细，采用大功率振冲器会导致液化区扩大，形成较大的水洞，桩心部位加固效果不一定好。如洋山深水港工程振冲试验表明，对于桩心部位，75kW振冲器的加固效果要比100kW和125kW振冲器的加固效果好。另外，对于粉细砂，由于颗粒太细，留振时间太长也会导致液化区扩大，形成较大水洞，加固效果也不好，故建议留振时间取10s～20s。相关地基处理试验和实践表明，双点共振法不仅加固效果好，而且工效高。

4.8.4  由于在制桩过程中原状土的结构受到不同程度的扰动，强度会有所降低，饱和土地基在桩周围一定范围内，土的孔隙水压力上升。待休置一段时间后，孔隙水压力会消散，强度会逐渐恢复，恢复期的长短是根据土的性质确定的，原则上应待孔压消散后进行检验。黏性土孔隙水压力的消散需要的时间较长，砂土则很快。

    振冲法处理地基最重要的是满足承载力、变形或抗液化的要求，标准贯入、静力触探可直接提供检测资料。应在桩位布置的等边三角形或正方形中心进行处理效果检测，因为该处挤密效果较差，只要该处挤密达到要求，其他位置就一定会满足要求。此外，由该处检测的结果还可判断桩间距是否合理。

    处理可液化地层时，可按标准贯入击数来衡量砂性土的抗液化性，使处理后的地基实测标准贯入击数大于临界贯入击数。

    对桩体密实程度的检验，可采用重型动力触探现场随即检验。这种方法设备简单，操作方便，可以连续检测桩体密实情况，但目前尚未建立贯入击数与桩体力学性能指标之间的对应关系，有待在工程中广泛应用，积累实测资料。