1.施工前准备工作
(1)技术准备
1)了解现场有无障碍物存在,在加固区边缘留出的空间是否够施工机具使用,空中有无电线,现场有无河沟可作为施工时的排泥池,料场是否合适。
2)了解现场地质情况,土层分布是否均匀,有无软弱夹层。
3)对大中型工程宜事先设置一试验区,进行试桩,从而求得各项施工参数。
4)编制施工方案并经审批后向操作人员交底。
(2)机具设备准备
振冲器是振冲法施工的主要机具,其构造如图7-4所示。
起重机械一般采用履带吊、汽车吊、自行井架式专用吊机。起重能力和提升高度均应满足施工要求,并需符合起重规定的安全值,一般起重能力为10~15t。
在加固过程中,要有足够的压力水通过胶皮管引入振冲器的中心水管,最后从振冲器的孔端喷出400~600kPa的水压力,水量为20~30m3/h。振冲法施工配套机械如图7-5所示。
一般加固深度为10m左右时,需保证输送填料量在4~6m3/h以上,填料可用含泥量不大的碎石、卵石、角砾、圆砾等硬质材料。碎石的粒径一般可采用20~50mm,最大不超过80mm。
应特别注意排污问题,要考虑将泥浆引出加固区,可从沟渠中流到沉淀池内,也可用泥浆泵直接将泥浆打出去。
设置好三相电源和单相电源的线路和配电箱。三相电源主要是供振冲器使用,其电压须保证380V,变化范围在±20V间,否则会影响施工质量,甚至会损坏振冲器的潜水电机。
图7-5 振冲法施工配套机械
2.施工参数选择
施工前应编制施工组织设计,合理选择施工参数,以便明确施工顺序、施工方法,计算出在允许的施工范围内所需配备的机具设备,所需耗用的水、电、料,排出施工进度计划表和绘出施工平面布置图。
(1)加固范围(处理范围)
应根据建筑物的重要性和场地条件确定,通常都大于基底面积。对一般地基,在基础外缘宜扩大1~2排桩;对可液化地基,在基础外缘应扩大2~4排桩。
(2)布桩方式(桩位布置)
对大面积满堂处理,宜用等边三角形布置;对独立或条形基础,宜用正方形、矩形或等腰三角形布置;对于圆形或环形基础(如油罐基础),宜用放射形布置。布桩方式如图7-6所示。
图7-6 桩位布置
(3)桩长的确定
当相对硬层的埋藏深度不大时,应按相对硬层埋藏深度确定;当相对硬层的埋藏深度较大时,应按建筑物地基的变形允许值确定;对按稳定性控制的工程,桩长应不小于最危险滑动面的深度;在可液化的地基中,桩长应按要求的抗震处理深度确定;桩长不宜短于4m。
(4)桩的直径
桩的直径应根据地基情况和成桩设备等因素确定。如采用30kW振冲器成桩时,碎石桩的桩径一般为0.7~1.0m。也可按每根桩所用的填料量计算,常为0.8~1.2m。
(5)桩间距
应根据荷载大小和原土的抗剪强度确定,可取为1.5~2.5m。荷载大或原土强度低时,宜取较小的间距。反之,宜取较大的间距。对桩端未达相对硬层的短桩,应取小间距。
(6)施工顺序
一般可采用“由里向外”或“一边向另一边”的顺序进行。因为“由外向里”的施工顺序常常是外围的桩都加固好后,再施工里面的桩时就很难挤振开来。
在地基强度较低的软松土地基中施工时,要考虑减少对地基土的扰动影响,因而可采用“间隔跳打”的方法。当加固区附近有其他建筑物时,必须先从邻近建筑物一边的桩开始施工,然后逐步向外推移,如图7-7所示。
图7-7 桩的施工顺序
3.施工工艺
1)振冲法施工的步骤,如图7-3所示:①清理平整施工场地,布置桩位。②施工机具就位,使振冲器对准桩位。③启动供水泵和振冲器,控制好水压和水量,将振冲器徐徐沉入土中直至达到设计深度。记录振冲器经各深度的水压、水量和留振时间。④成孔后边提升振冲器边冲水直至孔口,再放至孔底,重复2~3次以扩大孔径并使孔内泥浆变稀,清除孔内泥土,保证填料畅通并开始填料制桩。⑤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,每次填料厚度不宜大于50cm。将振冲器沉入填料中进行振密制桩,当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30~50cm。⑥重复以上步骤,自下而上逐段制作桩体直至孔口,记录各段深度的填料量、最终电流值和留振时间,保证各值均符合设计规定。⑦关闭振冲器和水泵,移至下一孔位继续施工。
2)不加填料振冲加密宜采用大功率振冲器,为避免成孔时塌砂将振冲器包住,下沉速度宜快,成孔速度宜为8~10m/min,到达深度后将射水量减至最小,留振至密实电流达到规定值时,上提0.5m逐段振密至孔口,一般每米振密时间约1min。
3)桩体施工完毕后应将顶部预留的松散桩体挖除,如无预留应将松散桩头压实,随后铺设300~500mm厚的碎石垫层并压实垫层。施工现场应事先开设泥浆排放系统,设置沉淀池,不得任意排放废水废浆。
4)成孔顺序及施工要点。施工顺序如图7-7所示。施工中主要应注意掌握以下施工要点:①水压水量的控制。水压水量按下列原则选择:粘性土(应低水压水量不大)比砂性土为低;软土比硬土低;随深度适当增高,但接近加固深度1m处减低,以免底层土扰动;制桩比造孔低。②密实电流和留振时间的控制。密实电流限定值应根据现场制桩试验确定,对常用的30kW振冲器,密实电流一般为50~55A,在成桩时不能把振冲器刚接触填料的一瞬间的电流值作为密实电流。瞬时电流有时可高达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,这一稳定电流值才能代表填料的密实程度。要求稳定电流值超过规定的密实电流值。对粘性土地基留振时间一般为10~20s。③填料量控制。加料宜“少吃多餐”,即要勤加料,每批不宜加得太多。制桩时,一般孔底部分填料比其他部分多。主要原因有三个:开始加的料平分被粘在孔壁上;成孔过程水压水量控制不当,造成超深,从而使孔底填料量增多;孔底有局部软弱土层,造成填料超过正常用量。④在强度很低的软土地基中施工,要采用“先护壁,后制桩”的施工方法。即开孔时,先将振冲器沉到第一层软弱层,然后加料振挤,把这些填料挤到软弱土中,把这段孔壁保护住,接着再用同样方法处理下面的软弱层,直到达到加固深度。
1、准备机器
在施工之前,要准备好振冲器、起吊机、水泵、泥浆泵、填料机等机器。
2、就位
确定好桩柱位置,然后将振冲器对着桩位,然后打开水泵,等振冲器出水后,开启振冲器,查看水压、电压、电流是否正常。
3、成孔
开启吊机,让振冲器以每分钟1-2米的速度下降。注意在打孔时要让振冲器呈直线状态,并查看电流变化,电流最大值不能大于额定电流值,若超过的,需要减速、停止下沉,或者将振冲器拉起,等电流稳定后再继续下沉。此外还要记录成孔速度和返水情况,当孔口不返水时,要加大水量。
4、填料
以上步骤完成之后,要将振冲器提到孔口位置,然后按顺序从下到上分段填料。而填料有三种方式,第一种是将振冲器提到孔口处,然后往孔内加料,再放入振冲器振密,注意每次孔内只能倒入0.15-0. 5m的石料,每完成一个分段就振密一次,直到制桩完成。第二种方法是只要将振冲器往上提一点,再往下填料,放振冲器振密。第三种方式是连续往孔内加料,到达深度后再提起振冲器振密。
5、振密加固
用振冲器将石料挤进土层中,让桩身更密实。注意在振密加固时,要记录好时间、石料数量和振冲器的电流值。
6、成桩
石料加固到孔口时就成桩了,然后要先关闭振冲器,再关闭水泵。等石桩全部做好后,再清理表面即可。
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