1、软弱地基处理软弱地基处理振冲法振冲法2授课内容及安排授课内容及安排q第三节第三节 振冲振冲置换碎石桩置换碎石桩一、一、振冲法概述振冲法概述及及振冲置换碎石桩的加固振冲置换碎石桩的加固原理原理二、振冲置换碎石桩的设计二、振冲置换碎石桩的设计三、振冲置换碎石桩的施工三、振冲置换碎石桩的施工四、工程应用四、工程应用五、该工法主要存在的问题五、该工法主要存在的问题312345678910L1吊具2水管3电缆4电机5联轴器6轴7偏心块8壳体9翅片10水管振冲器构造示意图振冲法振冲法利用振利用振冲器成孔成桩，加冲器成孔成桩，加固地基的方法。固地基的方法。目前国产振冲器有：目前国产振冲器有：ZCQ-15ZC
2、Q-30ZCQ-55ZCQ-75ZCQ-100振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩振冲法概述振冲法概述4振冲器参数振冲器参数型号型号ZCQ-30ZCQ-55BL-75电机功率（电机功率（kW）305575转速（转速（rpm）145014501450额定电流（额定电流（A）60100150不平衡重量（不平衡重量（N）6601040振动力（振动力（kN）90200160振幅（振幅（mm）4.2 5.07.0振冲器外径（振冲器外径（mm）351450426长度长度L（mm）215025003000总重量（总重量（kN）9.416.020.55q振冲法大致分为两类：振冲法大致分为两类：（1）振冲挤密碎石桩：）
3、振冲挤密碎石桩：适用于处理砂类土，从粉细砂到含砾粗砂，适用于处理砂类土，从粉细砂到含砾粗砂，只要小于只要小于0.005mm的粘粒不超过的粘粒不超过10%，都可得到显著的挤密效果。都可得到显著的挤密效果。（2）振冲置换碎石桩：）振冲置换碎石桩：适用于处理适用于处理不排水抗剪强度不小于不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土、和人工填土的粘性土、粉土、饱和黄土、和人工填土等地基。等地基。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩振冲法概述振冲法概述6q振冲置换碎石桩加振冲置换碎石桩加固原理固原理（1）强制挤密效应强制挤密效应（对桩身和桩间土（对桩身和桩间土而言）而言）（2）置换作用置换作用（3）排
4、水减压作用排水减压作用振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩加固原理振冲置换碎石桩加固原理7q强制挤密效应强制挤密效应（ZCQ30）振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩加固原理振冲置换碎石桩加固原理d0PP8q置换作用：置换作用：小粒径碎石（小粒径碎石（5050mmmm）碎石桩桩身内摩擦角碎石桩桩身内摩擦角大粒径碎石（大粒径碎石（5050粒径粒径8080mmmm）卵石：卵石：一般一般振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩加固原理振冲置换碎石桩加固原理 38p 42p 38p9排水减压作用排水减压作用振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩加固原理振冲置换碎石桩加固原理的排水通道
5、d800mm的排水通道的排水通道101、几个重要参数、几个重要参数（1）碎石桩的加固范围及加固形式碎石桩的加固范围及加固形式（2）碎石桩桩长碎石桩桩长L（3）桩径桩径d和桩距和桩距s2、碎石桩复合地基承载力设计、碎石桩复合地基承载力设计3、碎石桩复合地基变形验算、碎石桩复合地基变形验算 振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计设计11（1）碎石桩的加固范围及加固形式）碎石桩的加固范围及加固形式散体材料桩复合地基：应在轮廓线以外设散体材料桩复合地基：应在轮廓线以外设置保护桩。置保护桩。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计中的几个参数设计中的几个参数12碎石桩复合地基的桩体布置范围应根碎石桩复合地基的桩体布置
6、范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，据建筑物的重要性和场地条件确定，常依基础形式而定：常依基础形式而定：筏基、交叉条基、柔性基础筏基、交叉条基、柔性基础应在轮廓线应在轮廓线内满堂布置，轮廓线外设内满堂布置，轮廓线外设23排保护桩；排保护桩；其他基础其他基础应在轮廓线外设应在轮廓线外设12排保护桩。排保护桩。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计中的几个参数设计中的几个参数13布桩形式：布桩形式：对大面积满堂布对大面积满堂布置，宜采用等边三置，宜采用等边三角形梅花布置；角形梅花布置；振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计中的几个参数设计中的几个参数对独立柱基、条基等，对独立柱基、条基等，宜采用正方形、矩
7、形宜采用正方形、矩形布置。布置。14q（2）碎石桩桩长）碎石桩桩长L 定义定义确定原则确定原则当软土层不厚时，当软土层不厚时，L由软土层厚度来控制，伸入硬层由软土层厚度来控制，伸入硬层一定深度；一定深度；当软土层较厚时，当软土层较厚时，L由上部结构的容许变形来控制；由上部结构的容许变形来控制；按稳定性控制的工程，按稳定性控制的工程，L由最危险滑动面控制，一般由最危险滑动面控制，一般应伸入最危险滑动面以下至少应伸入最危险滑动面以下至少12m；构造要求：构造要求：L4m振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计中的几个参数设计中的几个参数15振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计中的几个参数设计中的几个参数桩长L
8、碎石连续层1m16振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计中的几个参数设计中的几个参数17L4m与桩体破坏特性有关与桩体破坏特性有关 防防止刺入破坏。止刺入破坏。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计中的几个参数设计中的几个参数刺入破坏剪切破坏鼓出破坏18（3）桩径）桩径d和桩距和桩距sd与振冲器功率、碎（卵）石粒径、土的抗与振冲器功率、碎（卵）石粒径、土的抗剪强度和施工质量有关。剪强度和施工质量有关。桩距桩距s与土的抗剪强度指标和上部结构荷载与土的抗剪强度指标和上部结构荷载有关。有关。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩设计中的几个参数设计中的几个参数191、确定复合地基承载力标准值确定复合地基承载力标准值振冲置
9、换碎石桩振冲置换碎石桩碎石桩复合地基承载力设计碎石桩复合地基承载力设计)5.0(_,dffPdKSPSP2、确定复合地基承载力设计值、确定复合地基承载力设计值fSP：3、设计中以上公式运用的两种情况：、设计中以上公式运用的两种情况：（1）业主对（处理之后的）地基承载力有要求）业主对（处理之后的）地基承载力有要求，即已知，即已知fSP,K。设计步骤为设计步骤为（2）（2）业主对（处理之后的）地基承载力）业主对（处理之后的）地基承载力无要求，但荷载已知。无要求，但荷载已知。设计步骤为设计步骤为201、确定复合地基承载力标准值、确定复合地基承载力标准值（1）重大工程和有条件的中小工程，原则）重大工程
10、和有条件的中小工程，原则由现场复合地基载荷试验确定。由现场复合地基载荷试验确定。（2）也可用单桩和桩间土的载荷试验按下）也可用单桩和桩间土的载荷试验按下式计算式计算（3）对小型工程的粘性土地基，如无现场）对小型工程的粘性土地基，如无现场载荷试验资料，也可用以下公式简单计算载荷试验资料，也可用以下公式简单计算：振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩碎石桩复合地基承载力设计碎石桩复合地基承载力设计KSPdKKSPfmARmf,)1(或ksKSPfnmf,)1(1)3()1(1,VKSPSnmf21公式中各参数的含义：公式中各参数的含义：AP为碎石桩单桩横截面面积；为碎石桩单桩横截面面积；m为碎石桩面积置换率
11、为碎石桩面积置换率：定义：定义：m=nAP/A；通常用通常用 计算；计算；22dedm RKd为碎石桩单桩承载力标准值，主要取决于桩为碎石桩单桩承载力标准值，主要取决于桩间土维护力，与软土强度有关；间土维护力，与软土强度有关；)245(42PdKtgCuKRfS,K为桩间土承载力标准值，由地质资料得到；为桩间土承载力标准值，由地质资料得到；为桩间土承载力折减系数，取为为桩间土承载力折减系数，取为1。22de为等效处理圆的直径为等效处理圆的直径：梅花型布置梅花型布置 de=1.05s 正方形布置正方形布置de=1.13s；矩形布置矩形布置2113.1ssde振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩碎石桩复合
12、地基承载力设计碎石桩复合地基承载力设计23公式中各参数的含义：公式中各参数的含义：m为碎石桩面积置换率为碎石桩面积置换率；fS,K为桩间土承载力标准值，由地质资料得为桩间土承载力标准值，由地质资料得到；到；n为桩土应力比为桩土应力比，反映该种桩桩柱作用大，反映该种桩桩柱作用大小。小。无实测资料时，粘性土无实测资料时，粘性土n=24；SV为野外十字板剪切试验得到的十字板剪为野外十字板剪切试验得到的十字板剪切强度。切强度。或ksKSPfnmf,)1(1)3()1(1,VKSPSnmf24求求m；振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩碎石桩复合地基承载力设计碎石桩复合地基承载力设计KSPdKKSKSPfARf
13、fm,PAmAn mdde2 求桩数求桩数n和和de；根据基础形式进行桩的平面布置，确定根据基础形式进行桩的平面布置，确定桩距桩距s；进行投资计算。进行投资计算。25反推反推fSP,K：根据建筑物对地基承载力的要求反推根据建筑物对地基承载力的要求反推fSP,K；求求m；求桩数求桩数n和和de；根据基础形式进行桩的平面布置，确定根据基础形式进行桩的平面布置，确定桩距桩距s；进行投资计算。进行投资计算。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩碎石桩复合地基承载力设计碎石桩复合地基承载力设计26 S1为下卧层沉降，可用分层总和法计算。为下卧层沉降，可用分层总和法计算。沉降经验系数，对碎石桩复合地基，取沉降经验系
14、数，对碎石桩复合地基，取为为1.0。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩碎石桩复合地基变形计算碎石桩复合地基变形计算)(1SSSSPS)(11101iiiiniiSPSPZZEpSSSPEnmE)1(1 SSP为复合地基的沉降：为复合地基的沉降：其中复合地基的压缩模量其中复合地基的压缩模量由现场静载试验由现场静载试验确定，中小工程可用经验公式确定，中小工程可用经验公式 271 1、工法：工法：（1 1）定位）定位（2 2）清孔）清孔（3 3）填料振）填料振冲成桩冲成桩振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩施工施工282 2、施工中的注意事项：、施工中的注意事项：（1）每次加料前都应把振冲器提出孔口，以防）每次加
15、料前都应把振冲器提出孔口，以防止卡孔，加料止卡孔，加料1m；（2）每次加料成桩，都应保证每次加料成桩，都应保证密实电流和留振密实电流和留振时间时间，这是做好碎石桩的关键；，这是做好碎石桩的关键；（3）水量、水压水量、水压；（4）桩的施工顺序：）桩的施工顺序：“由里向外打由里向外打”“由近到远，由轻到重由近到远，由轻到重”“间隔跳打间隔跳打”振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩施工施工29应通过现场成桩试验确定密实电流、留振应通过现场成桩试验确定密实电流、留振时间及加料量时间及加料量施工控制标准；施工控制标准；*I密密需大于规定的需大于规定的I密密；保证留振时间是为了使水平振力与桩间土保证留振时间是为了
16、使水平振力与桩间土维护力稳定平衡。维护力稳定平衡。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩施工施工30（3）水量、水压：）水量、水压：成孔比制桩大；成孔比制桩大；遇硬夹层应加大水量、水压；遇硬夹层应加大水量、水压；制桩时不能关水；制桩时不能关水；成孔至设计标高以上成孔至设计标高以上0.30.5m时，水量、时，水量、水压宜小。水压宜小。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩施工施工31振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩施工施工由里向外32振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩施工施工由近到远33振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩施工施工先做，再做34q四、工程应用：四、工程应用：1、用振冲置换碎石桩提高粘性土坡的稳、用振冲置换碎石桩提高粘
17、性土坡的稳定性；定性；2、用振冲置换碎石桩加固软弱地基，提、用振冲置换碎石桩加固软弱地基，提高土体的抗剪强度；高土体的抗剪强度；3、振冲置换碎石桩和振冲挤密碎石桩结、振冲置换碎石桩和振冲挤密碎石桩结合，加固分层软弱地基。合，加固分层软弱地基。振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩工程应用工程应用351、由于桩身在轴向力、由于桩身在轴向力N的作用下，侧向变的作用下，侧向变形较大，这就限制了桩的单桩承载力，据形较大，这就限制了桩的单桩承载力，据大量工程统计：大量工程统计：振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩主要问题主要问题KSKSPff,)6.13.1(故本法仅适用于荷载较小的低层结构的地故本法仅适用于荷载较小的低层结构的地基加固。基加固。362、碎石桩必须有桩间土的维护才能成桩，、碎石桩必须有桩间土的维护才能成桩，如果桩间土的不排水抗剪强度如果桩间土的不排水抗剪强度Cu过小，碎过小，碎石桩无法形成，故振冲置换碎石桩仅适用石桩无法形成，故振冲置换碎石桩仅适用于于Cu20Kpa的粘性土。的粘性土。若若Cu略小于略小于20kPa，如何采用振冲碎石桩？如何采用振冲碎石桩？振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩主要问题主要问题373、本工法对周围环境有污染、本工法对周围环境有污染。碎石桩工法如何改进？碎石桩工法如何改进？振冲置换碎石桩振冲置换碎石桩主要问题主要问题
