一、振沖法

    (一)加固機理
    振沖法的主要設(shè)備有振沖器、吊車和水泵。振沖器靠底端噴出的壓力水(水壓400~600kPa)的沖擊力和振沖器本身重量,使振沖器往下貫入土中。在這個過程中振沖器產(chǎn)生的水平振動力將擠密孔壁土砂層。當振沖器達到預(yù)定深度后,往孔內(nèi)投粗料(如粗砂礫石、碎石、礦渣等),并靠振沖器的水平振動力將粗粒填料擠入周圍土層中。隨著射水和水平振動力持續(xù)時間的延長,土層(混入了粗粒料)越來越密實,振沖器耗電隨之加大,當達到設(shè)計值后,振沖器就可上提一定距離(30— 35cm),再住孔內(nèi)投料,重復上述過程,直到整個孔均被粗料填滿并振沖到一定密實度為止。
    振沖法對于砂土主要是提高了砂土的密實度,故對砂土也稱振沖擠密法。對于振沖法加固粘性土地基作用機理,主要指“復合地基”作用機理,即投入的粗料(碎石)于土中形成的碎石樁強度大大高于周圍土體的強度,碎石樁與周圍土體組成“復合地基”,共同承擔堤防重量,“復合地基”比天然地基強度大大提高,壓縮性大大減小,振沖法加固粘性土也叫振沖碎石法或振沖置換法。
   (二)振沖法的擠密工藝
1.孔位布置與間距
    振沖孔位布置常用等邊三角形和正方形兩種。對大面積擠密處理,用等邊三角形布置比正方形布置可以得到更好的擠密效果。
    振沖孔位的間距視砂土的顆粒組成、密實要求、振沖器功率而定。使用30kw振沖器,間距一般為1.8~2.5m;使用75kw大型振沖器,間距可加大到2.5~3.5m。
    2.填料選擇
    對中細砂,可以不加填料,就地擠密;但對粉細砂,必須加填料后才能獲得較好的振密效果。
    3.擠密工藝
   連續(xù)下料法 振沖器達設(shè)計深度后,將水壓和水量減少至維持孔口有一定量回水,但沒有大量細顆粒帶走的程度。此時用裝載機等運料工具將填料堆放在振沖器護筒周圍。填料在水平振動力作用下依靠自重沿護筒周壁下沉到孔底。這種造孔后不提出振沖器,在孔中投料的方法稱連續(xù)下料法。該法施工特別適用於加固易于塌孔的砂土地基。
    間斷下料法 造孔后將振沖器提出孔口,直接往孔內(nèi)倒入一批填料,再將振沖器下降至孔底進行振密,如此反復進行直至全孔完成。這種施工方法稱間斷下料法。
    比較起來,連續(xù)下料法的樁體的密實度較均勻;間斷下料法的施工速度較快。
    (三)適用范圍
   振沖法適用的土質(zhì)主要是砂性土,從粉細砂到含礫粗砂,只要小于0.005mm的粘粒含量不超過10%,都可得到顯著的擠密效果;若粘粒含量大于30%,則擠密效果明顯降低。在堤防除險加固工程中,尤其適用于砂性土地基的滑坡除險加固處理。也可用于新建或已建堤防、涵閘基礎(chǔ)的處理,提高基礎(chǔ)的承載力與抗滑穩(wěn)定及抗震防液化能力。
    (四)振沖法的主要優(yōu)點
    1.施工機具和施工工藝簡單,易于操作。處理費用低。
    2.振沖法是以復合地基形式處理地基,能最大程度發(fā)揮和充分利用天然地基的強度潛力,使地基強度變得比較均一。
    3.振沖法可在軟粘土中設(shè)置強透水性的排水碎石樁,軟粘土中的水可通過碎石樁以較短的時間完成排水固結(jié),使地基強度提高。對建在松軟地基上堤防的加固處理,具有較高的實用意義。

    二、擠密砂樁法

    擠密砂樁是先在軟基中間用沖擊法或振動法打孔,灌入砂子并搗實。
    (一)加固機原理
    1.在松散砂土中的作用
    由于成樁方法不同,在松散砂土中成樁時對周圍砂層或產(chǎn)生擠密作用或同時也產(chǎn)生振密作用。
    (1)擠密作用 采用沖擊法或振動法往砂中下沉樁管和一次拔管成樁時,由于樁管下沉對周圍砂土產(chǎn)生很大的橫向作用力,這就是擠密作用。有效擠密范圍可達3~4倍樁直徑。
    (2)擠密和振密作用 采用振動法往砂土中下沉樁管和逐步拔出樁管成樁時,下沉樁管對周圍砂層產(chǎn)生擠密作用,拔起樁管對周圍砂層產(chǎn)生振密作用,有效振密范圍可達6倍樁直徑左右。
    2.在軟弱粘性土中的作用
    (1)置換作用 密實的砂樁在軟弱粘性土中取代了同體積的軟弱粘性土,形成“復合地基”,使承載力提高,地基沉降變小。
    (2)排水作用 在軟弱粘性土地基中,砂樁可以象砂井一樣起排水作用,從而加快地基的固結(jié)沉降速率。
    (二)施工工藝要點
    1.施工順序
    在松散砂土中,首先施工外圍樁,然后施工隔行的樁,對最后幾行樁,如下沉樁管有困難時,可適當增大樁距。
    在軟弱粘性土中,砂樁成型困難時可隔行施工,各行中的樁也可間隔施工。
    2.質(zhì)量控制
    (1)沖擊法成樁。單管法施工時,控制拔管速度為1.5~3m/min,以保證樁身連續(xù)性,而樁直徑是以灌砂量來控制;雙管法施工時,錘擊內(nèi)管和外管將砂壓實,按貫入度控制,保證樁身的連續(xù)性。
    (2)振動法成樁。主要控制拔管的速度,如一次拔管法,拔管1m控制在30秒內(nèi);逐步拔管法,每次拔起0.5m,停拔續(xù)振20s。
    (三)砂樁用途
    在松散砂土中,可用于增大相對密度,防止振動液化。在軟弱粘性土中,可用于提高地基承載力,加速固結(jié)沉降,改善地基的整體穩(wěn)定性。

    三、強夯法

    強夯法是將很重的錘(一般為100~400kN)從高處自由落下(落距一般為15~25m)給地基以強烈地夯擊而壓密,從而提高地基土的強度并降低其壓縮性。
    (一)強夯法作用機理
    加密作用,使空氣或氣體的排出;固結(jié)作用,使水或流體的排出;預(yù)加變形作用,使各種顆粒成分在結(jié)構(gòu)上的重新排列,包括顆粒結(jié)構(gòu)或型態(tài)的改變。
    (二)施工要點
    1.平整場地 預(yù)先估計強夯后可能產(chǎn)生的平均地面變形,并以此確定地面高程,然后用機械平整。
    2.鋪墊層 遇地表層為細粒土,且地下水位高的情況,有時需在表面鋪0.5~2m左右厚的砂、砂礫或碎石。以使地表堅硬,支承起重設(shè)備。
    3.夯點放線定位 宜用石灰或打木樁的方法,偏差不大于5cm。
    4.強夯施工 當?shù)谝槐楹煌旰,將夯坑填平,再進行下一遍夯擊,直至計劃的夯擊遍數(shù)夯完為止。
    5.現(xiàn)場記錄 做好詳細的現(xiàn)場記錄。
    6.安全措施 夯擊時所有人員應(yīng)退到安全線以外。
    (三)強夯法的用途
    強夯法可用來加固新建或改建堤防工程的基礎(chǔ)處理。主要可用于加固碎石土、砂土、粘性土、雜填土、濕陷性黃土等各類地基。它不僅能提高地基的強度并降低其壓縮性,而且還能改善其抵抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。
    但對飽和軟粘土進行強夯要持慎重態(tài)度。對已建堤防的應(yīng)用也要慎重。

    四、排水固結(jié)法

    (一)基本原理
    排水固結(jié)法是軟粘土地基在荷載作用下,土孔隙水慢慢排出,孔隙比減小,地基發(fā)生固結(jié)變形。同時,隨著超靜水壓力逐漸消散,土的有效應(yīng)力增大,地基土的強度逐步增長。
    (二)排水固結(jié)法的排水與預(yù)壓
    排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組合而成的。排水系統(tǒng)可以在天然地基中設(shè)置豎向排水體(如普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等),以及利用天然地層本身的透水性。加壓系統(tǒng)有堆載法、真空法等。
    1.排水
    首先打設(shè)砂井(包括袋裝砂井、塑料排水板等)在軟粘土地基中,設(shè)置一系列砂井,在砂井之上鋪設(shè)砂墊或砂溝,增加土層排水通道,加速固結(jié)。這種方法適用于透水性低的軟弱粘性土,對于泥炭土等有機質(zhì)沉積物不適用。
    2.預(yù)壓
    (1)堆載預(yù)壓法 通過臨時填土石等方法對地基加載預(yù)壓,達到預(yù)先完成部分或大部分地基沉降,并通過地基土固結(jié)提高地基承載力。這種方法適合于軟粘土地基。
    (2)真空預(yù)壓法 在粘土層上鋪設(shè)砂墊層,打設(shè)排水板(砂井等),然后用薄膜密封砂墊層,用真空泵抽氣,使地下水位下降,同時在大氣壓力作用下加速地基固結(jié)。主要適用于軟粘土地基。
    (三)用途
    排水固結(jié)法主要可以解決粘土地基的沉降問題和穩(wěn)定問題。