振冲工法 | 振冲法对软土加固的作用

　　碎石桩（gravel pile），是散体桩的一种，以无粘结强度的碎石（卵石）为主要材料，用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石（卵石）挤压入土孔中，形成大直径的碎石所构成的密实桩体，由碎石（卵石）桩和桩间土组成的复合地基加固桩。按其制桩工艺可分为振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩两大类。采用振动加水冲的制桩工艺制成的碎石桩称为振冲碎石桩或湿法碎石桩。采用各种无水冲工艺（如干振、振挤、锤击等）制成的碎石桩统称为干法碎石桩。当以砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等为填充料制成的桩称为砂石桩。

　　振动水冲法是1937年由德国凯勒公司设计制造出的具有现代振冲器雏形的机具，用来挤密砂石地基获得成功。20世纪60年代初，振冲法开始用来加固粘性土地基，由于用料是碎石，故称为碎石桩。我国应用振冲法始于1977年。

　　振冲法对软土加固作用


　　所谓振冲法是振动水冲法的简称。它是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机后带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，使高压水通过喷射高压水流，在边振边冲的联合作用下，将振冲器沉到土中的预定深度，经过清孔后，就可以从地面向孔中逐渐填入碎石每段填料均在振动作用下被振挤密实，达到所要求的密实度后提升振冲器，如此重复，填料和振密，直至地面，从而在地基中形成一根大直径的很密实的桩体。从而达到加固软基的效果。


　　1、 对粘性土的加固机理　　

　　对于粘性土地基（特别是饱和软土），由于土的粘粒含量多，粒间结合力很强，渗透性低，在振动力的作用下土中水不易排走，所以碎石桩的作用不是使地基挤密，而是置换。施工时通过振冲器借助其自重，水平振动力和高压水将粘性土变成泥浆水排出孔外形成略大于振冲器直径的孔，在成孔中灌入碎石料，并在振冲器的侧向力作用下，将碎石挤入周围孔中，形成具有一定密实度和直径大的桩体，它与原粘土构成复合地基而共同工作。
由于碎石桩的刚度比桩周围粘性土的刚度大的多，而地基中应力按材料变形模量进行重新分布。因此，大部分荷载将由碎石桩承担，桩体应力和桩间粘性土应力之比值称为桩土应力比，一般为3～5，虽然没有提高粘性土的承载力但整个地基的承载力得以提高了。碎石桩有时也用来提高土坡的抗滑能力。这时桩体的作用象一般阻滑桩那样是提高土体的抗剪强度，迫使滑动面向远离坡面，向深处转移。

　　2、 对砂性土的加固机理　　

　　碎石桩在砂土中主要起挤密作用，主要目的是提高地基土承载力，减少变形和增加抗液化性。碎石桩施工时使饱和松散的砂土颗粒在强烈的高频强迫振动下重新排列致密，且在振孔中填入大量粗骨料后，被强大的水平振动力挤入周围土中，这种强制挤密使砂土的相对密度增加，孔隙率降低，干土重度和内摩擦角增大，土的物理力学性能改善，使地基承载力大幅度提高（一般可提高2～5倍）。

　　另外，由于地基宽度显著增加，相对密度也相应提高，因此抗液化的性能也得到了改善。