论文部分内容阅读
【摘 要】 随着我国经济的迅速发展，建筑行业的发展蒸蒸日上。由此产生了多种多样的地基处理方法。这些地基处理的形式已经广泛运用在建筑、水运工程之上，按照工程的具体情况选用实用、有效、经济的地基处理方法，提高地基承载力，起到加固地基的作用。本次论文简单介绍振冲置换地基在港口工程中的应用，本论文主要从振冲置换地基加固原理分析着手，详细谈谈常见的地基处理方法与优缺点分析，以及振冲置换地基港口工程中应用的启示或建议。
【关键词】 振冲置换；地基；港口工程；应用
一、引言
为了满足港口工程的地基处理需要，目前有很多地基处理方法。近年来，振冲置换地基处理技术在港口工程软粘土地基及处理液化地基中广泛应用。这主要是由于振冲置换地基技术设备简单，施工方便，经济实惠以及快捷等优点，振冲置换地基方法在目前的地基施工中运用也越来越多，并且创造了良好的社会效益和经济效益。
二、振冲置换法加固原理分析
振冲置换法形式多样，根据施工现场的地质情况选用不同的置换骨料，以达到加固地基的目的。目前在港口工程中振冲碎石桩比较多见。振冲碎石桩的主要设备是振冲器、起重机、装载机、水泵、泥浆泵。工作时，起重机吊起振冲器，开启振冲器和水泵，水泵提供的高压水流通过振冲器前端的喷嘴射出，在振动以及水冲二者的共同作用下，振动器会抵达土中的指定高度，进行清孔排出孔内的泥块之后，装载机从地面孔内进行碎石的填充工作，在振冲器振动的作用之下，碎石被挤密实，当密实度达到一定的程度，再提升振动器。填料与振密工作反复进行，直至大直径的密实桩体成型，一根完整的碎石桩即告完成。地基处理完成后碎石桩受到上部结构的的压力不仅可以从上而下的传递，也可以通过侧向的变形压力传递给周围的土体。由于受到这些力的影响，碎石桩和周围的土体组成的复合地基，能够将桩体所承受的力均匀的分散，进而有效地提高地基的承载力，同时因为振冲碎石桩碎石与周围土体密度不同，形成的负压能够将土中的水通过碎石桩排出，使地基排水固结，有效地防止了地基液化情况的发生。
三、常见的地基处理方法
1.振冲碎石桩
（一）振冲桩一般采用“由里向外”顺序施工，或“由一边向另一边”的顺序施工。这种顺序易挤走部分软土，便于制桩。在强度较低的软土地基中施工时，为减少制桩过程对桩间土的扰动，宜采用间隔的方式施工。振冲碎石桩一般采用两种方式进行填料：一是将振冲器提出孔口，向孔内倒入填料，再下降振冲器振冲密实，待达到设计要求后，又提出振冲器下料振密，如此反复直至制桩完毕；二是振冲器不提出孔口，仅上提50～80cm，离开原已振密过的桩体位置，即向孔连续不断地回填石料，直至该部分桩体振冲密实达到设计要求后，再上提50～80cm，连续填料振冲密实，重复上述步骤，自下而上逐段制桩直至孔口。前者为间断填料法，操作较繁琐，适合小型工程人工推车填料。后者为连续填料法，操作方便。适合机械化作业。
（二）优缺点：
优点：振冲碎石桩施工中的机械设备简单、材料方便易得，工艺流程简单，经济合理，处理过的地基质量可靠，在港口工程施工中适用于需要大面积进行地基处理的工程，能够有效地降低成本。形成的桩体能够消除地基液化，改善地基，提高承载力，同时复合地基能够降低不均匀沉降现象的发生。施工完成后对于碎石桩的检验，一般采用动力触探、标贯及载荷板试验。这些检测方法周期短、经济合理、成果可靠，既方便又快捷。
缺点：振冲碎石桩施工工艺粗糙，施工过程的质量控制相对困难，大面积施工中人员、机械较多、材料运输频繁，容易出现安全问题，且振冲施工中会产生大量的泥浆，泥浆的处理也是相对棘手的问题。
2.振冲砂桩
砂桩法也分为两种施工工艺，第一种是振冲填料砂桩。它是指利用振动或冲击荷载，在软弱地基中成孔后，填入砂并将其挤压入土中，形成密实砂桩的地基处理方法，第二种是无填料振冲砂桩，它是指利用振冲设备，在施工过程中不填任何骨料，对土体进行振动，达到密实的效果。
优点：鉴于在含粘粒量小于10%的中粗砂层中振冲，其孔壁极易坍落，会自行填满下方的孔洞，故可以采用不加填料振冲密实。这样，既可节省大量投资，施工也更为简便、快速，且加密效果很好。近几年来随着振冲技术的发展，振冲器功率范围的增大，振冲砂桩在工程上的运用也越来越多。
缺点：振冲法在施工时，由于排污泥量较大，因而在人中稠密的市中心和没有排污泥场地时使用受到了一定的限制。
四、振冲置换地基在港口工程中应用的启示或建议
1.振冲碎石桩复合地基能使土体的性态大为改善，原因在于复合地基的上部垫层能将荷载均匀地传递，由于受到基础及其上部结构的制约，复合地基所产生的沉降变形大致为均匀或微小的线性变化。由于碎石桩的强度、刚度远大于桩周的松软黏土，会对桩土的沉降产生协调作用，致使作用于桩和土上的荷载按各自的压缩模量分配，大部分荷载由碎石桩承担，从而减小了地基的不均匀沉降，提高了地基的承载力与稳定性。振冲置换法的使用也有一定的局限性，因其只适用于不排水抗剪强度>20kPa的黏性土、粉土、砂土和填土等地基，而实际工程中常遇到不排水强度<20kPa的超软弱土；不加填料的振冲密实法仅适用于处理粘粒含量小于10%的粗砂和中砂地基。
2.振冲碎石桩虽然运用最为广泛，但还是没有完全普及。传统的施工方法，对于碎石的浪费问题很突出，而且施工方法粗糙，也不安全。本着安全、经济、高效、可行的原则，我公司在进行曹妃甸港煤堆场施工中通过增加新型填料施工设备对振冲碎石桩复合地基处理的工艺进行了改进，克服原有装载机填料施工中以下缺点：1、施工过程中碎石计量不准确；2、需要为装载机铺筑施工道路；3、泥浆四处流淌；4、桩孔扩大，塌孔率高；5、安全风险。所采用的新型施工设备排浆集料器包括排浆桶、集料斗及减震器，所述排浆桶为中空的圆柱状，在排浆桶的中部设有隔浆板，隔浆板的中心设有圆孔，在圆孔的下方设有导浆管；减震器为中空台阶轴，轴径小的一端套装于导浆管内；集料斗包括圆斗及直斗，所述直斗套装于减震器的内孔内。工作时，用钢绳将排浆桶8的第一吊环81与集料斗9的第二吊环进行弹性连接，使他们可产生上下相对位移，上下相对位移通常为50-150mm。如图所示振冲碎石桩施工时，将排浆集料器放置于排浆集料器行走支架13上，排浆集料器的中心对准桩位后，在重力作用下，排浆桶8上的导浆管86下端将插入地基6中，再由外力将排浆桶8的围浆区85插入松软地基直至隔浆板84接触地面为止。围浆区域85把从导浆管86与樁孔孔壁的间隙渗出的泥浆堵住不再外渗；施工时桩孔内的泥浆自导管86上返到集料斗9内，然后从集料斗9上的排浆孔流入储浆区域83，再由储浆区域83内的泥浆泵通过管道12将泥浆抽出排走；加密碎石桩时，将每段碎石桩所需的定量碎石放入集料斗9内，再由振冲器4将碎石送入桩孔内并自桩底向上逐段振密；单桩施工完毕后将排浆集料器提出地面，进行下一单桩施工。
实施效果：
1、减少泥浆排放管理人数，降低作业人员劳动强度；
2、泥浆排放彻底，施工现场无泥泞现象，符合文明施工的要求；
3、每段碎石用量准确，塌孔率低，有效的控制了施工质量；
4、无需铺筑装载机施工道路，碎石无浪费现象；
5、避免了装载机在向桩孔填料时撞击振冲器和工作人员产生安全问题。
五、结束语
综上所述，地基处理是港口工程、道路、建筑等施工中的一项重要任务，直接影响着工程质量，所以在工程施工重要随机应变，一定按照不同的情况选择不同的地基处理方法。只有选择好正确的地基处理方法才能够很好的保证建筑质量。比如说振冲置换地基处理方法有很多实验已经证明在港口工程地基处理中成功使用，所以在港口工程中选择振冲置换地基是有一定优势的。
参考文献：
[1]马克，杨琳琳，王东平.广东省（封开）软地基强夯置换法可行性研究[J].山西建筑.2010（36）：90-92
[2]田克峰.振冲置换地基处理技术在港口工程中的应用[J].中国城市建设理论研究.2011（8）：22-24
[3]杨仲元.软土地基处理技术[J].北京：中国电力出版社.2010（22）：11-12
[4]彭第，潘殿琦，李海礁，张坤.地基处理新技术及发展趋势[J].长春工程学院学报（自然科学版）.2011（3）：81-83
【关键词】 振冲置换；地基；港口工程；应用
一、引言
为了满足港口工程的地基处理需要，目前有很多地基处理方法。近年来，振冲置换地基处理技术在港口工程软粘土地基及处理液化地基中广泛应用。这主要是由于振冲置换地基技术设备简单，施工方便，经济实惠以及快捷等优点，振冲置换地基方法在目前的地基施工中运用也越来越多，并且创造了良好的社会效益和经济效益。
二、振冲置换法加固原理分析
振冲置换法形式多样，根据施工现场的地质情况选用不同的置换骨料，以达到加固地基的目的。目前在港口工程中振冲碎石桩比较多见。振冲碎石桩的主要设备是振冲器、起重机、装载机、水泵、泥浆泵。工作时，起重机吊起振冲器，开启振冲器和水泵，水泵提供的高压水流通过振冲器前端的喷嘴射出，在振动以及水冲二者的共同作用下，振动器会抵达土中的指定高度，进行清孔排出孔内的泥块之后，装载机从地面孔内进行碎石的填充工作，在振冲器振动的作用之下，碎石被挤密实，当密实度达到一定的程度，再提升振动器。填料与振密工作反复进行，直至大直径的密实桩体成型，一根完整的碎石桩即告完成。地基处理完成后碎石桩受到上部结构的的压力不仅可以从上而下的传递，也可以通过侧向的变形压力传递给周围的土体。由于受到这些力的影响，碎石桩和周围的土体组成的复合地基，能够将桩体所承受的力均匀的分散，进而有效地提高地基的承载力，同时因为振冲碎石桩碎石与周围土体密度不同，形成的负压能够将土中的水通过碎石桩排出，使地基排水固结，有效地防止了地基液化情况的发生。
三、常见的地基处理方法
1.振冲碎石桩
（一）振冲桩一般采用“由里向外”顺序施工，或“由一边向另一边”的顺序施工。这种顺序易挤走部分软土，便于制桩。在强度较低的软土地基中施工时，为减少制桩过程对桩间土的扰动，宜采用间隔的方式施工。振冲碎石桩一般采用两种方式进行填料：一是将振冲器提出孔口，向孔内倒入填料，再下降振冲器振冲密实，待达到设计要求后，又提出振冲器下料振密，如此反复直至制桩完毕；二是振冲器不提出孔口，仅上提50～80cm，离开原已振密过的桩体位置，即向孔连续不断地回填石料，直至该部分桩体振冲密实达到设计要求后，再上提50～80cm，连续填料振冲密实，重复上述步骤，自下而上逐段制桩直至孔口。前者为间断填料法，操作较繁琐，适合小型工程人工推车填料。后者为连续填料法，操作方便。适合机械化作业。
（二）优缺点：
优点：振冲碎石桩施工中的机械设备简单、材料方便易得，工艺流程简单，经济合理，处理过的地基质量可靠，在港口工程施工中适用于需要大面积进行地基处理的工程，能够有效地降低成本。形成的桩体能够消除地基液化，改善地基，提高承载力，同时复合地基能够降低不均匀沉降现象的发生。施工完成后对于碎石桩的检验，一般采用动力触探、标贯及载荷板试验。这些检测方法周期短、经济合理、成果可靠，既方便又快捷。
缺点：振冲碎石桩施工工艺粗糙，施工过程的质量控制相对困难，大面积施工中人员、机械较多、材料运输频繁，容易出现安全问题，且振冲施工中会产生大量的泥浆，泥浆的处理也是相对棘手的问题。
2.振冲砂桩
砂桩法也分为两种施工工艺，第一种是振冲填料砂桩。它是指利用振动或冲击荷载，在软弱地基中成孔后，填入砂并将其挤压入土中，形成密实砂桩的地基处理方法，第二种是无填料振冲砂桩，它是指利用振冲设备，在施工过程中不填任何骨料，对土体进行振动，达到密实的效果。
优点：鉴于在含粘粒量小于10%的中粗砂层中振冲，其孔壁极易坍落，会自行填满下方的孔洞，故可以采用不加填料振冲密实。这样，既可节省大量投资，施工也更为简便、快速，且加密效果很好。近几年来随着振冲技术的发展，振冲器功率范围的增大，振冲砂桩在工程上的运用也越来越多。
缺点：振冲法在施工时，由于排污泥量较大，因而在人中稠密的市中心和没有排污泥场地时使用受到了一定的限制。
四、振冲置换地基在港口工程中应用的启示或建议
1.振冲碎石桩复合地基能使土体的性态大为改善，原因在于复合地基的上部垫层能将荷载均匀地传递，由于受到基础及其上部结构的制约，复合地基所产生的沉降变形大致为均匀或微小的线性变化。由于碎石桩的强度、刚度远大于桩周的松软黏土，会对桩土的沉降产生协调作用，致使作用于桩和土上的荷载按各自的压缩模量分配，大部分荷载由碎石桩承担，从而减小了地基的不均匀沉降，提高了地基的承载力与稳定性。振冲置换法的使用也有一定的局限性，因其只适用于不排水抗剪强度>20kPa的黏性土、粉土、砂土和填土等地基，而实际工程中常遇到不排水强度<20kPa的超软弱土；不加填料的振冲密实法仅适用于处理粘粒含量小于10%的粗砂和中砂地基。
2.振冲碎石桩虽然运用最为广泛，但还是没有完全普及。传统的施工方法，对于碎石的浪费问题很突出，而且施工方法粗糙，也不安全。本着安全、经济、高效、可行的原则，我公司在进行曹妃甸港煤堆场施工中通过增加新型填料施工设备对振冲碎石桩复合地基处理的工艺进行了改进，克服原有装载机填料施工中以下缺点：1、施工过程中碎石计量不准确；2、需要为装载机铺筑施工道路；3、泥浆四处流淌；4、桩孔扩大，塌孔率高；5、安全风险。所采用的新型施工设备排浆集料器包括排浆桶、集料斗及减震器，所述排浆桶为中空的圆柱状，在排浆桶的中部设有隔浆板，隔浆板的中心设有圆孔，在圆孔的下方设有导浆管；减震器为中空台阶轴，轴径小的一端套装于导浆管内；集料斗包括圆斗及直斗，所述直斗套装于减震器的内孔内。工作时，用钢绳将排浆桶8的第一吊环81与集料斗9的第二吊环进行弹性连接，使他们可产生上下相对位移，上下相对位移通常为50-150mm。如图所示振冲碎石桩施工时，将排浆集料器放置于排浆集料器行走支架13上，排浆集料器的中心对准桩位后，在重力作用下，排浆桶8上的导浆管86下端将插入地基6中，再由外力将排浆桶8的围浆区85插入松软地基直至隔浆板84接触地面为止。围浆区域85把从导浆管86与樁孔孔壁的间隙渗出的泥浆堵住不再外渗；施工时桩孔内的泥浆自导管86上返到集料斗9内，然后从集料斗9上的排浆孔流入储浆区域83，再由储浆区域83内的泥浆泵通过管道12将泥浆抽出排走；加密碎石桩时，将每段碎石桩所需的定量碎石放入集料斗9内，再由振冲器4将碎石送入桩孔内并自桩底向上逐段振密；单桩施工完毕后将排浆集料器提出地面，进行下一单桩施工。
实施效果：
1、减少泥浆排放管理人数，降低作业人员劳动强度；
2、泥浆排放彻底，施工现场无泥泞现象，符合文明施工的要求；
3、每段碎石用量准确，塌孔率低，有效的控制了施工质量；
4、无需铺筑装载机施工道路，碎石无浪费现象；
5、避免了装载机在向桩孔填料时撞击振冲器和工作人员产生安全问题。
五、结束语
综上所述，地基处理是港口工程、道路、建筑等施工中的一项重要任务，直接影响着工程质量，所以在工程施工重要随机应变，一定按照不同的情况选择不同的地基处理方法。只有选择好正确的地基处理方法才能够很好的保证建筑质量。比如说振冲置换地基处理方法有很多实验已经证明在港口工程地基处理中成功使用，所以在港口工程中选择振冲置换地基是有一定优势的。
参考文献：
[1]马克，杨琳琳，王东平.广东省（封开）软地基强夯置换法可行性研究[J].山西建筑.2010（36）：90-92
[2]田克峰.振冲置换地基处理技术在港口工程中的应用[J].中国城市建设理论研究.2011（8）：22-24
[3]杨仲元.软土地基处理技术[J].北京：中国电力出版社.2010（22）：11-12
[4]彭第，潘殿琦，李海礁，张坤.地基处理新技术及发展趋势[J].长春工程学院学报（自然科学版）.2011（3）：81-83