摘要：振冲法处理松散砂土类地基于1937年首先在德国使用,上世纪70年代中期进入我国,其对松砂地基振冲挤密特别是对于松砂地基抗震加固方面有很好的处理效果和经济效益。振冲法有不加填料加固和填料加固两种方法。对于不加填料加固,国内外一般认为在处理粘粒含量不大于10%的中粗砂等粗颗粒土效果较好,而用于粉细砂地基处理很少见。本文以榆林机场迁建工程为背景,研究不加填料振冲法在粉细砂地基加固中的应用,该工程地基加固前后现场试验结果表明,不加填料振冲法加固粉细砂地基可获得很好的效果。
关键词：无填料；振冲法；地基处理；应用；分析
引言
振冲法加固粉砂土地基具有工艺简单、经济实用和效果显著等优点，得到广泛的应用。振冲法加固粉砂土地基主要有2种方法，即无填料加固和填料加固．填料加固法一般在处理中粗砂地基中应用，利用碎石、矿渣等填料形成桩体，填料量大，工程质量不易控制和检验，难以解决场地的不均匀沉降问题。无填料加固法是在振冲器水平振动和高压水的共同作用下，使松散碎石土、砂土、粉土、人工填土等土体振密，以达到消除地基液化、减小建筑物地基不均匀沉降、提高地基承载力的目的。
1.工程地质条件
根据勘察资料，试验区无填料振冲前土层自上而下分为：土层一是粉细砂：灰色，松散，含水量大，部分处于液化状态，颗粒较均匀。该层主要是新近吹填形成，土质不均匀，夹有砂混淤泥、淤泥质粉质粘土软弱夹层，层位变化比较大且没有规律，厚4.00-6.00m，平均标贯击数N=1.5击。土层二粉细砂：灰色，松散~中密，局部含少量粘粒，颗粒较均匀。层厚为11.00 m，平均标贯击数N=17.0击。对该区域所取土样进行颗粒分析试验，部分土样进行了黏粒含量测定，通过颗粒分析数据可知，黏粒主要集中在地表0-6 m的范围内；且黏粒含量均不大于10%，将各钻孔按照取土深度及粒径小于0.07 5 mm颗粒含量百分比绘制折线图。根据颗粒分析试验结果，场地粒径小于0.07 5 mm的颗粒百分含量算数平均值为25.5%，为粉细砂，由于场地条件不均一，局部夹杂粉土。
2.无填料振冲加固机理
振冲法是利用振冲器的强烈振动和压力水冲贯入到土层深度，使松砂地基加密，或在软土层中填入碎石等无凝聚性粗颗粒，形成强度大于周围土的桩柱并和原地基土组成复合地基，以提高地基整体强度的加固技术。目前振冲法加固砂土类地基主要有无填料加固和填料加固两种方法。本文主要研究和总结无填料振冲法对于地基加固的适宜性和有关工艺参数。
3.试验区施工工艺
试验区主要施工参数设置如下：一是振冲器功率选择：选用75kW振冲器，采用双点共振法施工；二是桩点布置：间距2.5m，正三角形布置；三是初拟桩径0.8m；四是水压为0.4-0.5MPa，加密电流要求不小于60 A，应快速下沉为宜；每次上提50 cm，留振时间为30 s；五是每个桩点进行两遍振冲。振冲施工过程中，振冲造孔、振冲致密的质量控制是关键。振冲成孔首先启动吊车，快速下沉振冲器，下沉过程中保持振冲器垂直，以保证造孔的垂直度。下沉过程中，当电流超过电机的额定电流时，应减速下沉、暂停下沉或上提振冲器，待电流值正常后再继续下沉振冲器。造孔时，若孔口不返水,要加大供水量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆造孔达设计深度后即可终止，并将振冲器上提30-50cm，同时将水压和水量减少至维持孔口有一定量的回水但无细颗粒被冲走即可。振冲致密需选取合理的加密段长度，控制好提升速度、留振时间，同时保持水压、供水量和密实电流。振冲施工过程主要通过水压、供水量、密实电流、加密段长度、留振时间等参数对施工质量进行控制，根据试验区数据得出相应的施工参数：水压为0.4-0.6MPa，水量为200-400 L/min，密实电流不小于60A，加密段长度以50cm为宜，每段留振时间不低于40 s。
4.试验区检测结果分析
4.1地基处理前后场地高程对比
试验区在无填料振冲前和振冲后，分别按4m×4m的方格网测量地表高程。无填料振冲前后场地高程对比振冲施工前/m振冲施工后/m高差/m4.503 3.886 0.617，通过分析可知，经过无填料振冲后，场地高程降低0.61 7 m，表明土体结构改变，土体颗粒之间的孔隙减小，土体密实，承载力显著提高，振冲后场地物理力学性质得到显著改善。
4.2地基处理前后场地标准贯入试验结果对比
试验区无填料振冲前标准贯入击数0-6m较低，大部分在4击以下，场地承载力很低，场地条件差；6m以下场地标准贯入击数明显提高。分析认为，6m以下为原有地层，0-6m范围为围海造地过程中新近吹填地层，场地处于欠固结状态，承载能力较差。本次无填料振冲施工主要处理范围即新近吹填土区域部分。无填料振冲处理后，总体下部土体（6m以下）标准贯入击数高于表层0-6m范围。经分析，产生这种现象有4个原因：一是本场地由围海造地吹填形成的，在形成过程中，由于水的动力作用，较大的颗粒在重力的作用下，先沉积下来，位于位置较低的土层中，较小的颗粒沉积缓慢，位于上部的土层中，土层处于欠固结状态，本身细粒含量较高，承载力偏低，并且按照无填料振冲原理来讲，该部分土体的对无填料振冲法的适宜性较差；二是无填料振冲实质并非“无填料”，只是不额外填充其它建筑材料，而是以本身粉细砂为材料进行填充振动密实，就“填料”而言，场地下部的填料来源，比上部分充足；三是土体的自重应力影响，下部土体受到的自重应力大于上部土体，施工完成后在较大的荷载作用下，固结程度提高；
4.3地基处理前后场地液化情况对比
根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010），对钻探深度范围内的砂性土进行了地震液化判别，液化判别结果表明：无填料振冲前场地液化现象严重，尤其是0-6m范围内，经判别0-6m范围内，液化等级为严重的约占总数的一半，液化等级为中等的约占总数的1/4；无填料振冲后场地除部分混粘性土的粉砂标贯击数较小，部分孔中局部点存在轻微液化外，检测范围内不存在中度或中度以上液化现象。经无填料振冲前后场地液化情况对比结果说明，地基经处理后基本消除了液化现象，地基加固效果显著。
总结：通过分析可知，首先无填料振冲法在黏粒含量不大于10%的粉细砂中是可以应用的。但是鉴于地质条件的复杂多变性，在条件相近区域进行无填料振冲施工前，应进行试验或典型施工，以验证该方法的适用性。其次在进行无填料施工时，尽可能全面地收集详尽的勘察、检测、施工等资料，以便进一步定量研究，确认黏粒含量变化时该方法的适用性。详细深入的研究，可以为今后类似的工程减小失败的风险，并节约时间成本。
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论文作者:马斌
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/23
标签：填料论文; 地基论文; 细砂论文; 场地论文; 颗粒论文; 土层论文; 砂土论文; 《防护工程》2017年第36期论文;