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摘要：本文结合振冲技术发展的革命历程，针对各类振冲技术，提出了采用振冲技术改良土体时，为促使达到应有的地基改良效果所采取的应对技术措施，可供同类工程项目参考借鉴。
关键词：振冲技术；振冲挤密；振冲置换；应对技术
1、振冲技术起源
1936年，德国约翰·凯勒公司发明了振冲法，成为最早出现的地基加固处理技术。1942年，德国、美国、英国等国家先后开始研究振冲置换技术，用于处理一些软粘土或人工回填土，该类土体一般粘粒含量高、土体十分松散，只有在外加一些粗颗粒的填料后方能获得土体密实度和承载能力。直到1956年，现代振冲置换技术在德国诞生了，采用重导杆和外表光滑的振冲器靠自重快速造孔，并迅速将振冲器提出地面，在所形成的钻孔临时稳固阶段，填入碎石替代原状土，振冲器上下反复挤密直到完整的碎石桩体形成。19世纪70年代末期，振冲技术已经在世界范围内得到了认可，并在欧洲、美洲、亚非洲大量应用，并开始引进中国。
2、振冲技术分类及相应孔壁状态
振冲技术按是否外加填料可分为振冲挤密和振冲置换。对于振冲挤密技术，振冲器造孔时形成的孔壁失稳对振冲挤密效果有利；而对于振冲置换技术，所形成的孔壁失稳不利于振冲碎石桩的形成，严重者甚至会导致质量缺陷。
3、振冲技术造孔孔壁稳定机理及应对技术冲技术
振冲器的造孔过程实际是一个钻孔施工过程，振冲器在造孔时，受下列因素会造成钻孔孔壁失稳。1）地质条件因素（包括土体的成因、性质）；2）钻孔施工工艺及设备的破坏作用（钻进设备的结构形式、钻进工艺）；3）钻孔冲洗液（水、气或水+气）的破坏作用；4）钻孔孔壁土体应力状态及压力变化因素。
钻孔失稳一般表现为两种：一种是钻孔扩大，一种是钻孔缩小。同样，振冲器造孔时孔壁也是上述两种情况，振冲器造孔时孔壁的失稳有利有弊，它是因振冲技术处理目的差异而区别的。
3.1振冲挤密技术孔壁稳定机理分析及应对技术
1）振冲挤密孔壁失稳分析
振冲挤密施工无需形成临时稳定的桩孔，相反，其需要完全破坏原土体结构，使得地面最大限度的塌陷，土体颗粒重新排列，通过振动作用使得土体中的超孔隙水压力提早消散，降低孔隙比，以提高土体有效应力，从而提高土体承载力，以及防止地震液化的发生。
2）引导振冲孔壁失稳的措施
①振冲器端部或侧向喷射足够的压缩空气、压力水或水汽，以切割钻孔周围土体，促使孔壁失稳、坍塌。
②振冲器采用两头、多头呈直线或三角状同时造孔挤密施工，多台振冲器所产生的水平向偏心激振力使得土体整体失稳。
③采用大功率振冲器进行振冲挤密的施工，即激振力不少于300KN，双振幅不小于16mm。以提高对破坏后土体的密实作用。
3.2振冲置换技术孔壁稳定机理分析及应对技术
1）上进料振冲置换孔壁稳定机理分析及应对技术
相比振冲挤密技术而言，振冲置换施工技术则需要在振冲器造孔过程中最大限度的形成临时稳定的钻孔，以求在振冲器周向形成约10-15cm的环形间隙，以利从地面孔口顶部填入的一定粒径的碎石骨料能依靠其自重顺畅进入钻孔底部，从而通过振冲器所产生的水平向激振力对所填入孔底的石料进行挤密，形成密实的碎石桩体，并与桩周土体协同形成复合土体，为上部结构提供必要的承载力。
通常，对于上进料振冲置换形成临时稳定孔壁可以通过如下方式来实现：①采用大功率振冲器进行振冲挤密的施工，即激振力不少于300KN，双振幅不小于16mm。②仅在振冲器端部喷射足够水、空气或水气混合物，通过水气正向循环的方式携带孔内坍落的泥土至地面，地面设导流渠以及泥浆沉淀池；同时水气可平衡孔内的地应力或地下水压力，使得环形间隙的相对临时稳定。
2）干法下出料振冲置换孔壁稳定机理分析及应对技术
当遇到非常软的土体时，如不排水抗剪强度小于20kPa的人工填土、淤泥质土及淤泥地层时。根据我国《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》（DL/ T5214-2005）应通过试验确定振冲技术的适用性。通常，采用增加振冲器的质量快速造孔，然后通过卷扬快速将振冲器完全提出孔内以获取临时的孔壁稳定，为石料进入孔底提供通道的方法已经不再适用了。如何在小于20kPa的地质条件下采用振冲技术亟待解决，让石料通过垂直运输进入上部带有特殊阀门机构的料仓，并随着压缩空气一起从振冲器端部排出，石料能精确控制并准确的填入到相应的地层深度内，可以连续不间断的成桩，质量易于控制，且利用空气取代了水使得振冲施工不再产生泥浆。
当采用干法底部出料振冲技术施工时，对应的土体一般为不排水抗剪强度为10-20kPa的软弱地层，采取各种措施均无法获得自孔底至地面贯通的环形下料空隙，软弱的淤泥在振冲器造孔时持续附着在料管周围，为获取钻孔临时稳定的孔壁，以利碎石料进入孔底，形成碎石桩置换增强体。
通常，对于干法底部出料振冲置换形成临时稳定孔壁可以通过如下方式来实现：①因土体性质所限，无法获得自孔底至地面贯通的环形下料空隙，由于采用底部出料方式，需在振冲器端部形成一定高度的环形空腔即可，石料在自重及振冲器的离心力作用下进入振冲器端部的环形间隙，通过振冲器挤密形成碎石桩增强体。②振冲器料管内供应压缩空气，压缩空气从振冲器端部排除，一则在振冲器端部形成一定的环形空腔体；二则辅助石料进入孔底空腔；三则排出料管内的泥浆和水；③就排出料管内的泥浆或水所需要的压缩空气参数，需根据上部土体的性质、振冲器的直径、振冲造孔的深度等参数来进行计算获得。
4、结论
目前，无论从振冲设备、振冲工艺以及振冲技术来看，我国振冲行业的发展已达到世界领先水平，设计人员如何准确的选择不同的振冲技术进行地基土的改良，需要对各类振冲技术、适用范围、适用深度，尤其是相应钻孔孔壁的稳定机理及应对措施有着深刻的理解和掌握，才能得心应手的结合地基改良的目的和效果采用不同的振冲技术，从而使得振冲技术这项绿色、经济、低碳、环保的技术在我国得到更为广泛的应用。
参考文献
[1]钻孔冲洗与护壁堵漏 中册《钻探工艺学》李世忠 主编 地质出版社。
[2]《工程地质手册》第四版，《工程地质手册》编委会编 中国建筑工业出版社。
[3]《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》（DL/T5214-2005）北京振冲工程股份有限公司 主编 中国电力出版社。
关键词：振冲技术；振冲挤密；振冲置换；应对技术
1、振冲技术起源
1936年，德国约翰·凯勒公司发明了振冲法，成为最早出现的地基加固处理技术。1942年，德国、美国、英国等国家先后开始研究振冲置换技术，用于处理一些软粘土或人工回填土，该类土体一般粘粒含量高、土体十分松散，只有在外加一些粗颗粒的填料后方能获得土体密实度和承载能力。直到1956年，现代振冲置换技术在德国诞生了，采用重导杆和外表光滑的振冲器靠自重快速造孔，并迅速将振冲器提出地面，在所形成的钻孔临时稳固阶段，填入碎石替代原状土，振冲器上下反复挤密直到完整的碎石桩体形成。19世纪70年代末期，振冲技术已经在世界范围内得到了认可，并在欧洲、美洲、亚非洲大量应用，并开始引进中国。
2、振冲技术分类及相应孔壁状态
振冲技术按是否外加填料可分为振冲挤密和振冲置换。对于振冲挤密技术，振冲器造孔时形成的孔壁失稳对振冲挤密效果有利；而对于振冲置换技术，所形成的孔壁失稳不利于振冲碎石桩的形成，严重者甚至会导致质量缺陷。
3、振冲技术造孔孔壁稳定机理及应对技术冲技术
振冲器的造孔过程实际是一个钻孔施工过程，振冲器在造孔时，受下列因素会造成钻孔孔壁失稳。1）地质条件因素（包括土体的成因、性质）；2）钻孔施工工艺及设备的破坏作用（钻进设备的结构形式、钻进工艺）；3）钻孔冲洗液（水、气或水+气）的破坏作用；4）钻孔孔壁土体应力状态及压力变化因素。
钻孔失稳一般表现为两种：一种是钻孔扩大，一种是钻孔缩小。同样，振冲器造孔时孔壁也是上述两种情况，振冲器造孔时孔壁的失稳有利有弊，它是因振冲技术处理目的差异而区别的。
3.1振冲挤密技术孔壁稳定机理分析及应对技术
1）振冲挤密孔壁失稳分析
振冲挤密施工无需形成临时稳定的桩孔，相反，其需要完全破坏原土体结构，使得地面最大限度的塌陷，土体颗粒重新排列，通过振动作用使得土体中的超孔隙水压力提早消散，降低孔隙比，以提高土体有效应力，从而提高土体承载力，以及防止地震液化的发生。
2）引导振冲孔壁失稳的措施
①振冲器端部或侧向喷射足够的压缩空气、压力水或水汽，以切割钻孔周围土体，促使孔壁失稳、坍塌。
②振冲器采用两头、多头呈直线或三角状同时造孔挤密施工，多台振冲器所产生的水平向偏心激振力使得土体整体失稳。
③采用大功率振冲器进行振冲挤密的施工，即激振力不少于300KN，双振幅不小于16mm。以提高对破坏后土体的密实作用。
3.2振冲置换技术孔壁稳定机理分析及应对技术
1）上进料振冲置换孔壁稳定机理分析及应对技术
相比振冲挤密技术而言，振冲置换施工技术则需要在振冲器造孔过程中最大限度的形成临时稳定的钻孔，以求在振冲器周向形成约10-15cm的环形间隙，以利从地面孔口顶部填入的一定粒径的碎石骨料能依靠其自重顺畅进入钻孔底部，从而通过振冲器所产生的水平向激振力对所填入孔底的石料进行挤密，形成密实的碎石桩体，并与桩周土体协同形成复合土体，为上部结构提供必要的承载力。
通常，对于上进料振冲置换形成临时稳定孔壁可以通过如下方式来实现：①采用大功率振冲器进行振冲挤密的施工，即激振力不少于300KN，双振幅不小于16mm。②仅在振冲器端部喷射足够水、空气或水气混合物，通过水气正向循环的方式携带孔内坍落的泥土至地面，地面设导流渠以及泥浆沉淀池；同时水气可平衡孔内的地应力或地下水压力，使得环形间隙的相对临时稳定。
2）干法下出料振冲置换孔壁稳定机理分析及应对技术
当遇到非常软的土体时，如不排水抗剪强度小于20kPa的人工填土、淤泥质土及淤泥地层时。根据我国《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》（DL/ T5214-2005）应通过试验确定振冲技术的适用性。通常，采用增加振冲器的质量快速造孔，然后通过卷扬快速将振冲器完全提出孔内以获取临时的孔壁稳定，为石料进入孔底提供通道的方法已经不再适用了。如何在小于20kPa的地质条件下采用振冲技术亟待解决，让石料通过垂直运输进入上部带有特殊阀门机构的料仓，并随着压缩空气一起从振冲器端部排出，石料能精确控制并准确的填入到相应的地层深度内，可以连续不间断的成桩，质量易于控制，且利用空气取代了水使得振冲施工不再产生泥浆。
当采用干法底部出料振冲技术施工时，对应的土体一般为不排水抗剪强度为10-20kPa的软弱地层，采取各种措施均无法获得自孔底至地面贯通的环形下料空隙，软弱的淤泥在振冲器造孔时持续附着在料管周围，为获取钻孔临时稳定的孔壁，以利碎石料进入孔底，形成碎石桩置换增强体。
通常，对于干法底部出料振冲置换形成临时稳定孔壁可以通过如下方式来实现：①因土体性质所限，无法获得自孔底至地面贯通的环形下料空隙，由于采用底部出料方式，需在振冲器端部形成一定高度的环形空腔即可，石料在自重及振冲器的离心力作用下进入振冲器端部的环形间隙，通过振冲器挤密形成碎石桩增强体。②振冲器料管内供应压缩空气，压缩空气从振冲器端部排除，一则在振冲器端部形成一定的环形空腔体；二则辅助石料进入孔底空腔；三则排出料管内的泥浆和水；③就排出料管内的泥浆或水所需要的压缩空气参数，需根据上部土体的性质、振冲器的直径、振冲造孔的深度等参数来进行计算获得。
4、结论
目前，无论从振冲设备、振冲工艺以及振冲技术来看，我国振冲行业的发展已达到世界领先水平，设计人员如何准确的选择不同的振冲技术进行地基土的改良，需要对各类振冲技术、适用范围、适用深度，尤其是相应钻孔孔壁的稳定机理及应对措施有着深刻的理解和掌握，才能得心应手的结合地基改良的目的和效果采用不同的振冲技术，从而使得振冲技术这项绿色、经济、低碳、环保的技术在我国得到更为广泛的应用。
参考文献
[1]钻孔冲洗与护壁堵漏 中册《钻探工艺学》李世忠 主编 地质出版社。
[2]《工程地质手册》第四版，《工程地质手册》编委会编 中国建筑工业出版社。
[3]《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》（DL/T5214-2005）北京振冲工程股份有限公司 主编 中国电力出版社。