振冲碎石桩加固处理软土地基的应用研究
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表/
工程部位 钻孔位置 碎石柱 桩间土 碎石桩 桩间土
工程质量工作量统计表
孔数 动力触探 标准贯入 原状土样 （ 孔） 试验（ 次） 试验（ 次） 试验（ 组） $ $ $ $ $" 0 1* 0 0 /$ 0 $( 0 #" 0 #(
船闸主体
节制闸
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检验成果分析及评价
船闸主体地基加固处理效果的检验时间为制
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动力触探与桩体密实程度要求及检验评判标准
’( 密实 其余为 ( ) #*%& !-*. (*. ， 优良 合格 ( ) #* #* Байду номын сангаас #+ , #+ 松散
经分析，桩顶部位连续 $ 击下沉量 6(%& 的原 因是：在桩项部约 #& 范围内，由于上部土层薄， 上覆压力小，施工时桩体的密实程度难以达到要 求。 桩底部位连续 $ 击下沉量 6(%& 的原因是：在 孔底制桩时，振冲器对桩底深部碎石的振冲力难 以达到碎石桩所需的密实程度，试验时在动力触 探的冲击力下，碎石易被挤入周围地基土内，引 起下沉量的增大。 桩中段连续 $ 击下沉量 6 (%& 的部位为淤泥、 泥炭土、 淤泥质粉质粘土段， 桩体之所以不够密实， 是因为原土层强度低，抵抗振冲填料挤入的约束力 小，以致土的约束力难以平衡填料挤入孔壁的力， 施工中成桩困难或桩体粗大， 《 建筑地基处理技术 规范》 振冲加固土的不排水抗剪强 567(-—-# 规定， 度 7/*89:， 日本及英国也主张地基土强度不得低于 /*89:，而德国则规定土的不排水抗剪强度为 $ ) $*89:。对土的成桩强度值标准，目前尚无统一定 论， 对于软弱有机质土， 还需积累更多工程经验。 #% ! 桩间土加固效果检验分析 !" #" $ 标准贯入试验分析 抽检的 #* 个钻孔桩间土，地基处理前后各土 层标贯试验结果见表 !。 按砂土震动液化判别式： ;4 ;< ，会发生震动 液化； ;,;< 时，不会发生震动液化。经判别，船 闸地基第 ! 、 " 层粉砂 2 土 3 经加固处理后，已排 除震动液化的可能；节制闸地基局部段仍存在震 动液化的可能性。 地基土加固后的标贯击数均有提高，表明经 碎石桩加固处理后地基土的强度均有提高。 2 # 3 碎石桩对第 ! 、" 层粉砂 2 土 3 的提高幅度 较大，粉砂 2 土 3 由松散状变为中密 ) 密实状态。 2 / 3 碎石桩对淤泥、淤泥质粉质粘土的改善幅 度较小，表明碎石桩对软土的加固效果较差。
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土层编号 及名称 #粉砂 地基处理前后 处理前 后（ 船闸） 处理前 $淤泥质粉质粘土 后（ 船闸） 后（ 节制闸） 处理前 %粉土 后（ 船闸） 后（ 节制闸） 处理前 &淤泥质粉 质粘土 后（ 船闸） 后（ 节制闸） 处理前 ’淤泥 后（ 船闸） 后（ 节制闸） 处理前 (泥炭土 后（ 船闸） 后（ 节制闸） 处理前 )粉砂 后（ 船闸） 后（ 节制闸） 8" . : ;: . + +! . " +! . ; +8 . ! / . ;" / . #! / . 9; / . 9; / . 99 含水量 $% & 8/ . 8 ++ . ; !# . 8 !+ . " !8 . ; 8" . ! +8 . # +# . # ## . 8 8" . # !- . / ## . !/ . 9 ;! . :
饱和固结快剪 "( 5 +: . : +9 . ! +/ . ! +" . " /; . + +/ . 8 8/ . ; +" . " /9 . : +- . # /" . 9 /! . ; /# . # /! . 6(723 +/ . 88 . " 88 . " +: . /+ . + /! . + +; . 9 +: . ++ . ; /+ . 8 :./8 . /" . /- . -
桩完工后 !* ) "*4 内进行，节制闸在制桩完工后 #$ ) /*4 内进行。 #% & 碎石桩施工质量检验结果分析 抽检的 #* 棵碎石桩，动力触探连续 $ 击下沉 量’(%& 的触探次，频率 6 -*. 的共 1 棵，质量优 良，占 1*. ；频率在 -*. ) (*. 的 / 棵，质量合
!""! 年 # 期
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有论述。 !" #" # 室内土工试验分析 地基处理后的土样取桩间土进行，地基处理前 后各土层的主要试验指标见表 #。 > / ? 粉砂 > 土 ? 的加固效果 粉砂 > 土 ? 经碎石桩加固，土的孔隙比减小、密 度增大，强度得到提高。主要原因是饱和松散砂土 在振冲器振动作用下，振动桩管影响半径内引起局 部的砂土振动液化现象，促使土体颗粒重新排列致
梁为邦：振冲碎石桩加固处理软土地基的应用研究
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表!
基础处理前各后土层标贯试验结果
船闸处理后标贯击数 < （ 次） 平均 9." +." #.; !.+ +8 . # 范围值 /" 0 8" !0; +/ 0 8: + 0 /8 +/ 0 !平均 +" . ! #.+; . ; ".8 8- . # /0; ! 0 /9 8 0 /8 /9 0 +9 8.# :.; ;.; +8 . 9 /9 . 8 9.范围值 节制闸处理后标贯击数 < （ 次） 平均 !度地震时临界标 贯击数 <=（ 次） :.:
不够密实 不密实 , +*. 不合格
加固效果检验方法按桩间土选用标准进行试 验及室内土工试验。 2 # 3 通过标准贯入试验所得击数对桩间土的性 能改善作出评定。 2 / 3 通过对桩间土的室内土工试验，了解地基 处理后土性能的改善情况，评定地基加固处理效 果，是否满足设计要求。 $% ! 检验情况 进行根据工程部位及基础处理工期的先后， 分船闸主体、节制闸两个单元进行，检验完成工 作量见表 / 。
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振冲碎石桩加固地基的原理
振冲碎石桩是利用一种能产生水平向振动的
管状机械设备在高压水流下边振边冲，在软弱粘 性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石或卵石 等材料制成的桩体，桩体和原土层构成复合地 基，以提高地基承载力，并降低压缩性，碎石桩 的承载力和沉降量在很大程度上取决于周围软土 对碎石桩的约束作用，如周围软土过于软弱，对 碎石桩的约束作用就差。 振冲法具有置换作用，也同时存在挤密作 用。振冲置换法适用土层主要是粘性土，在砂土 中也能制造碎石桩，但此时挤密作用远大于置换 作用。碎石桩复合地基桩体贯穿整个软弱土层， 达到相对硬层时，桩体起着应力集中作用；桩体 未达到相对硬层时，桩体起应力扩散和均布作 用。由于复合地基中的碎石桩体由粗粒材料组 成，可起到加速排水固结作用。
同一土层经地基处理后桩间土的标贯击数船闸地基 高于节制闸地基。船闸桩间土在制桩完成后有了较 长的恢复增长期，而节制闸桩间土的恢复期却很短 促。关于这一点，在随后的室内土工试验分析中将
地基处理前后各土层的物理力学指标对比
天然密度 ’()*+ / . 98 / . 9: / . "/ / . "8 / . "/ . :/ / . :8 / . :/ . "; / . 9/ / . ;8 / . ;" "9 / . !: 孔隙比 , - . :-! - . "88 / . +"; / . +-# / . +;! / . -#- . ""- . 9-" / . #:; / . -;; / . /!9 / . #8/ !"+ . +"压缩系数 ! - ./ 0 - .+ (123 - . /8- . -:- . 98- . !9- . 9#- . !8" - . +"- . +"/ . 8:- . ;"- . "+/ . -!/ . /;/ . ":4/
密， 同时 加入的 碎石 料对 桩体 周围 的砂 土进 行挤 密，砂土密度得以进一步提高。 所处理的粉砂 > 土 ? 中：第 ! 粉土的强度提高较 大，而第 " 粉砂、第 # 粉砂两层的强度提高较少， 与标贯的结果基本一致。第 " 粉砂、第 # 粉砂层分 别位于桩顶、底部位，均是碎石桩施工中的薄弱环 节，是地基处理中的难点，该点在前面的动力触探 检验分析中已作过说明。 > + ? 软弱粘性土、淤泥的加固效果
振冲前标贯击数 < 土层编号及情况 范围值 "粉砂 #淤泥质粉质粘土 $粉土 %淤泥质粉质粘土 0 &淤泥 ’粉砂 " 0 //0; #0; / 0 // ++ 0 +# （ 次）
> 8 ? 底层 > 第 #层 ? 粉砂强度提高较小，因为在 靠近振冲孔底部造孔时，由于振冲器对底部以下 的土扰动过多，影响了振冲孔底部的加固效果。 因为制桩完成后进行检验时间的间隔不同，
工程部位 钻孔位置 碎石柱 桩间土 碎石桩 桩间土
工程质量工作量统计表
孔数 动力触探 标准贯入 原状土样 （ 孔） 试验（ 次） 试验（ 次） 试验（ 组） $ $ $ $ $" 0 1* 0 0 /$ 0 $( 0 #" 0 #(
船闸主体
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检验成果分析及评价
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动力触探与桩体密实程度要求及检验评判标准
’( 密实 其余为 ( ) #*%& !-*. (*. ， 优良 合格 ( ) #* #* Байду номын сангаас #+ , #+ 松散
经分析，桩顶部位连续 $ 击下沉量 6(%& 的原 因是：在桩项部约 #& 范围内，由于上部土层薄， 上覆压力小，施工时桩体的密实程度难以达到要 求。 桩底部位连续 $ 击下沉量 6(%& 的原因是：在 孔底制桩时，振冲器对桩底深部碎石的振冲力难 以达到碎石桩所需的密实程度，试验时在动力触 探的冲击力下，碎石易被挤入周围地基土内，引 起下沉量的增大。 桩中段连续 $ 击下沉量 6 (%& 的部位为淤泥、 泥炭土、 淤泥质粉质粘土段， 桩体之所以不够密实， 是因为原土层强度低，抵抗振冲填料挤入的约束力 小，以致土的约束力难以平衡填料挤入孔壁的力， 施工中成桩困难或桩体粗大， 《 建筑地基处理技术 规范》 振冲加固土的不排水抗剪强 567(-—-# 规定， 度 7/*89:， 日本及英国也主张地基土强度不得低于 /*89:，而德国则规定土的不排水抗剪强度为 $ ) $*89:。对土的成桩强度值标准，目前尚无统一定 论， 对于软弱有机质土， 还需积累更多工程经验。 #% ! 桩间土加固效果检验分析 !" #" $ 标准贯入试验分析 抽检的 #* 个钻孔桩间土，地基处理前后各土 层标贯试验结果见表 !。 按砂土震动液化判别式： ;4 ;< ，会发生震动 液化； ;,;< 时，不会发生震动液化。经判别，船 闸地基第 ! 、 " 层粉砂 2 土 3 经加固处理后，已排 除震动液化的可能；节制闸地基局部段仍存在震 动液化的可能性。 地基土加固后的标贯击数均有提高，表明经 碎石桩加固处理后地基土的强度均有提高。 2 # 3 碎石桩对第 ! 、" 层粉砂 2 土 3 的提高幅度 较大，粉砂 2 土 3 由松散状变为中密 ) 密实状态。 2 / 3 碎石桩对淤泥、淤泥质粉质粘土的改善幅 度较小，表明碎石桩对软土的加固效果较差。
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振冲碎石桩加固地基的原理
振冲碎石桩是利用一种能产生水平向振动的
管状机械设备在高压水流下边振边冲，在软弱粘 性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石或卵石 等材料制成的桩体，桩体和原土层构成复合地 基，以提高地基承载力，并降低压缩性，碎石桩 的承载力和沉降量在很大程度上取决于周围软土 对碎石桩的约束作用，如周围软土过于软弱，对 碎石桩的约束作用就差。 振冲法具有置换作用，也同时存在挤密作 用。振冲置换法适用土层主要是粘性土，在砂土 中也能制造碎石桩，但此时挤密作用远大于置换 作用。碎石桩复合地基桩体贯穿整个软弱土层， 达到相对硬层时，桩体起着应力集中作用；桩体 未达到相对硬层时，桩体起应力扩散和均布作 用。由于复合地基中的碎石桩体由粗粒材料组 成，可起到加速排水固结作用。
同一土层经地基处理后桩间土的标贯击数船闸地基 高于节制闸地基。船闸桩间土在制桩完成后有了较 长的恢复增长期，而节制闸桩间土的恢复期却很短 促。关于这一点，在随后的室内土工试验分析中将
地基处理前后各土层的物理力学指标对比
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振冲前标贯击数 < 土层编号及情况 范围值 "粉砂 #淤泥质粉质粘土 $粉土 %淤泥质粉质粘土 0 &淤泥 ’粉砂 " 0 //0; #0; / 0 // ++ 0 +# （ 次）
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