振沖置換法，是指加固軟粘土地基時利用振沖器反覆水平振動和沖水的作用，在加固土體中成孔,並振填碎石，形成碎石樁,構成碎石與加固土體的複合地基。碎石樁自身強度高於加固土體,並可發揮一定排水作用,加速土體固結的方法。
利用一個產生水平向振動的管狀設備在軟土地基中成孔，再在孔內分批填入碎石、鋼渣等堅硬材料，通過分層沖振橫向擴孔而製成碎石或鋼渣樁，樁體和原地基土構成複合地基，使承載力提高；沉降減小。
基本介紹
- 中文名：振沖置換法
- 外文名：vibro-replacement
- 適用土質：粘性土
- 發展時間：20世紀50年代
- 套用：建築施工
- 學科：土木工程
簡述,發展歷程,原理,設計計算,施工要求,
簡述
利用振沖器在高壓水流下邊振邊沖，在軟弱粘性土地基中成孔，再在孔內分批填入碎石等堅硬材料製成一根根樁體，樁體和原來的粘性土構成複合地基。比起原地基來，複合地基的承載力高、壓縮性小。這種加固技術叫做振沖置換法或碎石樁法。
振沖置換法的適用土質主要是粘性土，有時還可用來處理粉煤灰。當然在砂土中也能製造碎石樁。但此時擠密作用的重要性遠大於置換作用。
在制樁過程中，填料在振沖器的水平向振動力作用下擠向孔壁的軟土中，從而樁體直徑擴大。當這一擠入力與土的約束力平衡時，樁徑不再擴大。顯然，原土強度越低，也就是抵抗填料擠入的約束力越小，造成的樁體就越粗。如果原土的強度過於低弱(例如剛吹填的軟土)，以致土的約束力始終不能平衡使填料擠入孔壁的力，那就始終不能形成樁體，這樣本法不再適用。土的強度至少要有多少才能成樁，尚無定論。因此，適用振沖置換法的軟土的不排水抗剪強度下限值，還需積累更多絕對值才能定出參考值。對於軟粘土，可取20kPa。
發展歷程
利用一個產生水平向振動的管狀設備在高壓水流下邊振邊沖在軟弱粘性土地基中成孔，再在孔內分批填入碎石等堅硬材料製成一根根樁體，樁體和原來的粘性土構成所謂複合地基。比起原地基來，複合地基的承載力高、壓縮性小。這種加固技術叫做振沖置換法或碎石樁法。在20世紀50年代末60年代初，德國和英國相繼把原先只適用於擠密砂體的振沖技術用來處理粘性土地基。我國套用振沖置換法始於1977年。首先套用的工程是南京船舶修造廠船體車間軟土地基加固。振沖置換法的適用土質主要是粘性土。有時還可用來處理粉煤灰。當然在砂土中也能製造碎石樁，但此時擠密作用的重要性遠大於置換作用。碎石樁複合地基的主要用途是提高地基的承載力，減少地基的沉降量和差異沉降量。碎石樁還可用來提高土坡的抗滑穩定性，或者提高土體的抗剪強度。
原理
按一定間距和分布打設了許多碎石樁體的土層稱複合土層，由此組成的地基稱為複合地基。如果軟弱層不太厚，樁體可以貫穿整個軟弱土層，直達相對硬層。如果軟弱土層比較厚，樁體也可以不貫穿整個軟弱土層，這樣，軟弱土層只有部分厚度轉變為複合地層，其餘部分仍處於天然狀態。對於樁體打到相對硬層，即複合土層與相對硬層接觸的情況，複合土層中的樁體在荷載作用下具有應力集中的作用。由於樁體的壓縮模量遠比軟弱土大，故而通過基礎傳給複合地基的外加壓力隨著樁、土的等量變形會逐步集中到樁上，從而使軟土負擔的壓力相應減少。結果，與原地基相比，複合地基的承載力有所增高，壓縮性也有所減少。這就是應力集中作用。對於樁體不打到相對硬層，即複合土層與相對硬層不接觸的情況，複合土層主要起墊層的作用。墊層能將荷載引起的應力向周圍橫向擴散，使應力分布趨於均勻，從而提高地基的整體承載力，減少沉降量。這就是墊層的應力擴散和均布作用。
作用於樁頂的荷載如果足夠大，會使樁體發生破壞。可能出現的樁體破壞形式有三種：鼓出破壞、刺入破壞和剪下破壞。樁體發生的破壞絕大多數為鼓出破壞。所以，現有的設計理論都以鼓出破壞形式為基礎。
設計計算
振沖置換法設計計算內容主要包括：確定處理範圍，樁的布置、間距、長度和材料，地基承載力和變形計算等。
1．處理範圍
用於多層建築和高層建築的地基處理時，宜在基礎外緣擴大1～2排樁。當要求消除地基液化時，在基礎外緣擴大寬度不應小於基底下可液化土層厚度的1/2。
2．樁的布置和間距
樁位布置，對大面積滿堂處理，多用等邊三角形布置；對單獨基礎或條形基礎，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。振沖樁的間距根據上部結構荷載大小和場地土質情況，結合所採用的振沖器功率大小綜合考慮。30 kW振沖器，樁間距可採用1.3～2.0 m；55 kW振沖器，樁間距可採用1.4～2.5 m；75 kW振沖器，樁間距可採用1.5～3.0 m。荷載大或土質差、透水性小宜採用較小的間距，反之宜採用較大的間距。
3．樁長振沖置換法的樁長
按複合地基柔性樁樁長確定方法確定，樁長不宜小於4 m。
4．樁體材料
樁體材料套用含泥量不大於5%的碎石、卵石、礦渣或其他性能穩定的硬質材料，不宜使用風化易碎的石料。填料粒徑可根據振沖器功率大小選用。30 kW振沖器20～80 mm；55 kW振沖器30~100 mm；75 kW振沖器40～150 mm。
5．墊層
在樁頂和基礎之間宜鋪設一層300～500 mm厚的碎石墊層，以保證樁和樁間土共同工作。
施工要求
(1)根據設計要求對原材料進行檢驗。
(2)先進行試樁，試樁時應認真仔細的記錄樁的深度、留振時間、振動電流變化、用料量，以確定樁體的密實度。試樁符合要求後，開始正式施工。
(3)施工中要嚴格按試樁確定的工藝參數控制施工，做好電流量、留振時間、用料量三者的控制。在某一深度的電流量達到密實電流時，認為該深度的樁體已經振密；如果達不到密實電流，則需再加料振密。
(4)碎石樁、鋼渣樁的加料有管內投料和管外投料兩種方法，無論何種方法，每次加料不宜過猛，原則上要“少食多餐”，勤加料。每次加料高度一般不超過0.5～1m，防止發生“斷樁”或“縮頸樁”。
(5)要準確控制樁位、標高。
(6)按設計要求做單樁荷載試驗或動力觸探試驗，進行施工質量檢驗。
