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軟土地區(qū)沖擊碾壓對(duì)PHC樁樁身質(zhì)量的影響

文檔作者：陳國(guó)棟1，羌鑫梁2，嚴(yán)后軍3，李偉1 文檔來源： 1．上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)申元巖土工程有限公司 2．上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 3．江蘇省淮沭新河管理處，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年12月15日
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上一篇：軟土地區(qū)某多層房屋糾傾加固技術(shù)

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50
施工技術(shù)
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2012年1月上
第41卷第356期
軟土地區(qū)沖擊碾壓對(duì)PHC樁樁身質(zhì)量的影響
陳國(guó)棟1，羌鑫梁2，嚴(yán)后軍3，李偉1
(1．上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)申元巖土工程有限公司，上海200040；
2．上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院，上海200434；3．江蘇省淮沭新河管理處，江蘇淮安223005)
[摘要]沖擊碾壓在提高地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性和均勻性、減少工后沉降、防止不均勻沉陷等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于靜碾壓和
振動(dòng)碾壓。由于沖擊碾壓具有較高的沖擊能，會(huì)引起一定范圍內(nèi)土體的振動(dòng)，從而可能造成距施工現(xiàn)場(chǎng)較近的建
(構(gòu))筑物受損。結(jié)合蘇州軟土地區(qū)沖擊碾壓項(xiàng)目，對(duì)鄰近PHC樁的沖擊碾壓施工進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表
明，沖擊碾壓施工的影響深度≤2m；土體深層水平位移和PHC樁樁頂水平位移主要在沖擊碾壓施工20遍內(nèi)產(chǎn)生；
PHC樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)的結(jié)果顯示25kJ沖擊碾壓對(duì)樁頂埋深為1m以上的PHC樁樁身質(zhì)量并無破壞影響。
[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)工程；樁基礎(chǔ)；PHC樁；軟士；沖擊碾壓；低應(yīng)變動(dòng)測(cè)
[中圖分類號(hào)]TU471．8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1002·8498(2012)01-0050-03
The Influence of Impact Roller Compaction to PHC Pile in Soft Soil Area
Chen Guodon91，Qiang Xinlian92，Yan Houjun3，Li Weil
(Shen Yuan Geotechnical Co．，Ltd．，Shanghai Xian Dai Architectural Design(Group)Co．，Ltd．，Shanghai 200040，China；
2．Shanghai Investigation，Design&amp;amp;Research Institute，Shanghai 200434，China；
3．Jiangsu Huaishu New River Management Office，Huaian，Jiangsu 223005，China)
Abstract：Impact roller compaction is better than static roller compaction and vibrate roller compaction
such as improving foundation intensity，stability，uniform，reducing post-construction settlement and
preventing uniform settlement．The high energy of impact roller compaction will cause vibration to soil in
a certain scope，thus may cause damage to buildings nearby．Author studies the influence of impact roller
compaction to PHC pile in soft soil area in Suzhou．Research shows that the influence depth of impact
roller compaction is not less than 2 meters，displacement of deep soil horizontal and PHC pile top is
mainly produced within 20 times impact rolling passes，results of low—dynamic strain detection to PHC
pile show that 25kJ impact roller compaction has no destructive damage to pile buried more than 1 meter
deep．
Key words：foundation；piles；PHC piles；soft soil；impact roller compaction；low strain dynamic testing
沖擊碾壓法是采用沖擊壓路機(jī)對(duì)地基土進(jìn)行
沖擊碾壓，以提高地基土的密實(shí)度及強(qiáng)度的地基處
理方法¨1。沖擊碾壓技術(shù)是繼靜碾壓、振動(dòng)碾壓之
后的又一次重大技術(shù)革新，在提高地基強(qiáng)度、穩(wěn)定
性和均勻性、減少工后沉降、防止不均勻沉陷等方
面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于振動(dòng)壓路機(jī)舊1。根據(jù)已有的監(jiān)測(cè)結(jié)
果，沖擊輪與土體之間的接觸應(yīng)力在0．3～1．2MPa，
接觸應(yīng)力大小取決于土的種類和特性”。。由于沖
擊碾壓具有較高的沖擊能，會(huì)引起一定范圍內(nèi)土體
的振動(dòng)，從而可能造成距施工現(xiàn)場(chǎng)較近的建(構(gòu))筑
【收稿13期】2011-05-06
[基金項(xiàng)目]上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)基金項(xiàng)目(No．08QBl402600)；
上海市青年科技啟明星計(jì)劃B類(09QBl402800)
【作者簡(jiǎn)介]陳國(guó)棟，上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)申元巖土工程有限公司
工程師，上海市靜安區(qū)海防路421號(hào)靜工園1號(hào)樓5A 200040，電
話：(021)62989622-532，E—mail：guodongl9@126．tom
物受損，同時(shí)沖擊碾壓引起的地表振動(dòng)隨著距離的
增加而衰減，因此存在沖擊碾壓不會(huì)對(duì)建(構(gòu))筑物
造成影響的施工安全距離。3?。
l 工程概況
擬建工程位于蘇州吳江汾湖開發(fā)區(qū)，擬建場(chǎng)地
地貌屬長(zhǎng)江三角洲沖、湖積平原，地勢(shì)平坦局部略
有起伏，標(biāo)高3．000～3．900m，地下穩(wěn)定水位埋深
0．5～i．5m。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，生廠區(qū)和宿
舍區(qū)采用1—6層不等的框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用PHC
400A95樁，樁頂標(biāo)高2．000m。該場(chǎng)地原為河塘，歷
史上曾進(jìn)行大范圍開挖取土，表層①素填土為新近
回填土，堆積時(shí)間小于1年，工程性質(zhì)極差。場(chǎng)地地
基土層構(gòu)成如表1所示。
2試驗(yàn)方案
由于場(chǎng)地地基處理施工前，PHC樁的打設(shè)已經(jīng)
萬方數(shù)據(jù)
陳國(guó)棟等：軟土地區(qū)沖擊碾壓對(duì)PHC樁樁身質(zhì)量的影響51
表1場(chǎng)地地基土層構(gòu)成
Table 1 Foundation soil layer
完成(樁頂承臺(tái)并未開始澆注)。由于設(shè)計(jì)的PHC
樁為A型樁，抗彎抗剪承載力低，樁身受彎承載力
設(shè)計(jì)值64kN·m，受剪承載力設(shè)計(jì)值146kN¨。，設(shè)計(jì)
并無考慮PHC樁承受沖擊碾壓水平荷載及振動(dòng)的
影響。
《公路沖擊碾壓應(yīng)用技術(shù)指南》雖然建議了沖
擊碾壓對(duì)一般建(構(gòu))筑物的安全距離(建議的安全
距離均>2m)，但并沒有給出PHC樁的安全距離。
由于設(shè)計(jì)的沖擊碾壓范圍距離最近的PHC樁(樁頂
埋深1m)為1m，因此為了評(píng)判場(chǎng)地內(nèi)沖擊碾壓施工
是否會(huì)對(duì)已有管樁的質(zhì)量產(chǎn)生影響，沖擊碾壓大面
積施工前進(jìn)行了試驗(yàn)區(qū)的檢測(cè)工作。試驗(yàn)區(qū)位置
的選擇根據(jù)沖擊碾壓施工對(duì)PHC樁產(chǎn)生最不利影
響為原則，由于沖擊碾壓影響深度有限，因此經(jīng)綜
合比選，最終選擇樁頂埋深1m區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)區(qū)。
試驗(yàn)區(qū)中PHC樁間距1．4m X 1．4m，沖擊碾壓邊
界距最近的PHC樁為1m，LICP3型三邊形沖擊式壓
實(shí)機(jī)(25kJ)，施工行駛速度12～15km／h，碾壓范圍寬
度3m。沖擊碾壓時(shí)以沖擊壓實(shí)面中心線為分界線，
從地基一側(cè)向另一側(cè)轉(zhuǎn)圈沖碾，沖碾順序符合“由邊
向中”錯(cuò)輪進(jìn)行，輪跡覆蓋整個(gè)地基表面為沖壓一遍。
沖擊碾壓試驗(yàn)區(qū)檢測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。
o孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔
◆測(cè)斜檢測(cè)孔
圖1 沖擊碾壓試驗(yàn)區(qū)檢測(cè)點(diǎn)布置
Fig．1 Distribution of testing points
in impact roller compaction experimental site
在沖擊碾壓前、碾壓10遍、碾壓20遍、碾壓40
遍時(shí)，對(duì)PHC樁分別進(jìn)行了孔隙水壓力測(cè)試、土體
深層水平位移監(jiān)測(cè)、樁頂位移監(jiān)測(cè)、低應(yīng)變動(dòng)測(cè)。
3試驗(yàn)結(jié)果及分析
3．1孔隙水壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果
對(duì)于K1～K4孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔，每個(gè)孔壓監(jiān)
測(cè)孑L布設(shè)3個(gè)振弦式孔壓計(jì)，埋深分別為2，4，6m，
均位于①素填土、②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中。
將試驗(yàn)區(qū)沖擊碾壓施工前3d的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平均
值作為初始值。施工過程中孔隙水壓力的監(jiān)測(cè)數(shù)
據(jù)為：①2m深處土體超孔隙水壓力<4kPa，超孔
隙水壓力的變化與沖擊碾壓遍數(shù)無明顯關(guān)系；②4，
6m深處土體超孔隙水壓力<1kPa。
孔隙水壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：①本場(chǎng)地沖擊碾壓
施工的影響深度≥2m；②沖擊碾壓連續(xù)施工不至于
引起4m深以下淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土產(chǎn)生超孑L隙水壓
力，沖擊碾壓影響深度<4m；③沖擊碾壓施工引起
的超孔隙水壓力較小，可以忽略不計(jì)，說明沖擊碾
壓對(duì)樁間土的擾動(dòng)不大，對(duì)深層土體的加固作用可
以連續(xù)傳遞，沖擊碾壓可以連續(xù)施工。
3．2 土體深層水平位移監(jiān)測(cè)
圖2為沖擊碾壓施工對(duì)土體深層水平位移的影
響。土體測(cè)斜管的埋設(shè)工作在沖擊碾壓施工前進(jìn)
行，并將施工前連續(xù)測(cè)試3次的讀數(shù)平均值作為初
始值。
從圖2可以得出，隨著沖擊碾壓遍數(shù)的增加，土
體深層水平位移不斷增加。除了CX3測(cè)斜孔的數(shù)
據(jù)，土體最大水平位移基本出現(xiàn)在地面位置，這是
由于沖擊碾壓對(duì)表層土擠壓作用最大。CXl，CX2
表層土體水平位移相對(duì)大于CX3，℃X4，說明CXl，
CX2側(cè)土層性質(zhì)相對(duì)較差。CX3孔土體最大水平
位移出現(xiàn)在0．5～1．0m深度，2．0m左右深度相對(duì)
土體水平位移較小，這可能是由于1．5～2．0m深度
位置存在相對(duì)硬夾層。從圖2還可以看出，沖擊碾
壓的有效影響深度基本在3—4m。沖擊碾壓雖然對(duì)
4m深度以下土體有影響，但土體水平位移已<
2mm，可以認(rèn)為沖擊碾壓對(duì)4m以下土體基本沒有
加固作用。
從圖2還可以得出，隨著沖擊碾壓遍數(shù)的增加，
土體深層水平位移變化速度不斷減小。CXl～CX4
檢測(cè)點(diǎn)土體深層水平位移主要在沖擊碾壓施工20
遍內(nèi)產(chǎn)生。1m深度土體水平位移沖擊碾壓20～40
遍問產(chǎn)生的水平位移占總水平位移的19．4％
一27．4％。
3．3樁頂位移監(jiān)測(cè)
沖擊碾壓遍數(shù)與PHC樁樁頂水平位移關(guān)系如
萬方數(shù)據(jù)
52 施工技術(shù)第4l卷
水平位移／mrn
0 5 lO 15 20 25 30 35
水平位移／mm 3．4 樁體低應(yīng)變動(dòng)測(cè)
O 5 10 15 20 25 30 35
aCXl b CX2
水平位移／mm 水平位移，mm
o 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 12
cQB dC-'X4
圖2 沖擊碾壓對(duì)土體深層水平位移的影響
Fig．2 The influence of impact roller compaction to
deep soil horizontal displacement
圖3所示。從圖3可以得出，隨著沖擊碾壓遍數(shù)的
增加，樁頂水平位移不斷增加，沖擊碾壓達(dá)到20遍
時(shí)，樁頂水平位移最大達(dá)到4．8ram，沖擊碾壓遍數(shù)
達(dá)到40遍時(shí)，樁頂水平位移最大達(dá)到6．Omm；隨著
碾壓遍數(shù)的增加，樁頂水平位移增加的速度逐漸變
緩，說明土體的擠壓變形主要發(fā)生在沖擊碾壓20遍
之內(nèi)，沖擊碾壓遍數(shù)超過20遍后，雖然土體仍發(fā)生
擠壓變形導(dǎo)致樁頂發(fā)生位移，但是由于此時(shí)土體已
經(jīng)較緊密，土體擠壓變形較小。
毫6·O
鑫s．o
掣4．
蓄s·
堪2．
輯
譬1．
L
O 10 20
沖擊碾壓遍數(shù)
圖3沖擊碾壓遍數(shù)與PHC樁樁頂水平位移關(guān)系
Fig．3 Relationship between the times
of impact roller compaction and PHC
pile top horizontal displacement
為了研究沖擊碾壓施工是否會(huì)對(duì)樁身質(zhì)量產(chǎn)
生影響，對(duì)沖擊碾壓施工前后PHC樁均進(jìn)行了低應(yīng)
變動(dòng)測(cè)。沖擊碾壓前后典型PHC樁低應(yīng)變響應(yīng)如
圖4所示。
L／m
臣五z冱冱zzz22琵臣22z盈29．0m
a沖擊碾壓前
O．O 12．5 25．O 37．O 50．O
L／m
匠zzz復(fù)復(fù)互琵zzz羽29．0m
b沖擊碾壓40遍后
圖4典型PHC樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)波形
Fig．4 Low strain dynamic testing
waveform figure
根據(jù)對(duì)1～8號(hào)PHC樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)的結(jié)果，除5
號(hào)樁外，其他7根樁沖擊碾壓施工后檢測(cè)結(jié)果顯示
均為I類樁。其中5號(hào)樁檢測(cè)結(jié)果顯示，樁身4．4m
附近存在輕微裂縫，但由于沖擊碾壓施工前，低應(yīng)
變檢測(cè)5號(hào)樁已存在此問題，因此排除沖擊碾壓施
工對(duì)5號(hào)樁樁身質(zhì)量的破壞影響。
從沖擊碾壓施工前后PHC樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果可
以得出，25kJ沖擊碾壓(行駛速度12～15km／h)對(duì)樁
頂埋深為1m以上的PHC樁樁身質(zhì)量并無破壞影響。
4 結(jié)語(yǔ)
為評(píng)價(jià)沖擊碾壓施工對(duì)PHC樁樁身質(zhì)量的影
響，本次試驗(yàn)對(duì)樁周土體及PHC樁分別進(jìn)行了孔隙
水壓力測(cè)試、土體深層水平位移監(jiān)測(cè)和樁頂位移監(jiān)
測(cè)、低應(yīng)變動(dòng)測(cè)，可得出以下結(jié)論。
1)孔隙水壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，本場(chǎng)地沖擊碾壓
施工的影響深度≥2m，沖擊碾壓對(duì)樁間土的擾動(dòng)不
大，對(duì)深層土體的加固作用可以連續(xù)傳遞，沖擊碾
壓可以連續(xù)施工。
2)土體深層水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，沖擊碾壓
的有效影響深度基本在3—4m。隨著沖擊碾壓遍數(shù)
的增加，土體深層水平位移不斷增加，而變化速度
不斷減小，土體深層水平位移主要在沖擊碾壓施工
20遍內(nèi)產(chǎn)生。
(下轉(zhuǎn)第58頁(yè))
m
加
如
們
如
印
Ⅲ／毯爨
∞
m
加
如
如
如
鯽
m／髓聰
∞
m
加
如
如
如
鯽
Ⅲ／越聰
∞
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加
如
們
如
∞
m／毯囂
萬方數(shù)據(jù)
施工技術(shù)第4l卷
2)填筑體采用強(qiáng)夯分層加固法
高填方填筑體的壓實(shí)度高低，對(duì)填筑體的工后
沉降量和穩(wěn)定影響很大，壓實(shí)度越低，填筑體工后
沉降越大，不易穩(wěn)定。本項(xiàng)目采用6 000kN·nl強(qiáng)夯
能級(jí)對(duì)每層(7m)填土進(jìn)行強(qiáng)夯處理，大幅度提高了
填土的壓實(shí)系數(shù)，壓實(shí)系數(shù)最高可達(dá)1．1左右，形成
超壓密土，這是常規(guī)的碾壓作業(yè)根本達(dá)不到的。對(duì)
減少填筑體的工后沉降作用非常顯著。
3)強(qiáng)夯施工工藝的改進(jìn)
主夯布點(diǎn)采用等邊三角形形式，布點(diǎn)均勻，加
固效果明顯。主夯點(diǎn)擊數(shù)適當(dāng)增加，≥12擊，既能
加固本層回填土，又可以加固到下層土的松散表
層。主夯點(diǎn)最后2擊平均夯沉量≤lOcm的控制能
有效地提高加固土層的均勻性。每層強(qiáng)夯都必須
打滿夯，對(duì)填筑體加固至關(guān)重要。滿夯主要處理表
面以下3m以內(nèi)的土層，如不打滿夯，主夯點(diǎn)間的空
隙部分不能及時(shí)有效地進(jìn)行加固，從而會(huì)形成松散
夾層，對(duì)工后沉降極為不利。各遍之間夯坑采用推
土機(jī)推坑平整，一定程度上減小了加固土層的厚
度。各遍夯前對(duì)表層含水量較低的土進(jìn)行灑水增
濕，對(duì)強(qiáng)夯加固效果有一定的提高。
4)強(qiáng)夯回填方法的控制
高填方強(qiáng)夯地基回填方法的不同，直接影響填
筑體強(qiáng)夯加固效果。本工程采用分層堆填法，每層
厚度不超過2m，推土機(jī)進(jìn)行推平碾壓，強(qiáng)夯分層厚
度為7m，分4層進(jìn)行填筑。禁止一次拋填施工。
5)強(qiáng)夯回填土含水量的控制
適宜的含水量是回填土能否加固密實(shí)的關(guān)鍵。
本項(xiàng)目回填土含水量多數(shù)在12％～14％，較為適合高
能級(jí)強(qiáng)夯加固；對(duì)于個(gè)別表面含水量較低的土層(低
于10％)，采用灑水增濕的方式提高土的含水量。
6)強(qiáng)夯填筑體檢測(cè)效果
檢測(cè)結(jié)果表明，地基濕陷性全部消除，填筑體
最大干密度達(dá)1．819／cm3，壓實(shí)系數(shù)最高達(dá)到1．1
左右，形成超壓密土；地基承載力≥250kPa，壓縮模
量≥15MPa，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過1年
的沉降觀測(cè)，最大沉降量48ram，完全滿足設(shè)計(jì)
要求。
4．2不均勻沉降問題
高填方不均勻沉降的產(chǎn)生多發(fā)生于沖溝填挖
交接面，采取合理的施工方法就可以解決不均勻沉
降問題。
1)對(duì)沖溝兩側(cè)陡峭的溝壁進(jìn)行挖臺(tái)階處理是
解決不均勻沉降的方法之一，臺(tái)階開挖由上而下進(jìn)
行，將兩側(cè)直立溝壁做成臺(tái)階狀，臺(tái)階高寬比為1：2。
2)做好填挖交接面強(qiáng)夯加固處理，要求填挖交
接面兩側(cè)的主夯點(diǎn)無縫搭接，必要時(shí)在填挖交接面
加布1排夯點(diǎn)。
3)做好高填方填筑體分臺(tái)階施工的搭接強(qiáng)夯
處理。大型土石方施工過程中，采取分區(qū)平行作業(yè)
以滿足工期要求。分區(qū)作業(yè)時(shí)，必然存在分區(qū)之間
不可能同步、等標(biāo)高作業(yè)，也就出現(xiàn)了分臺(tái)階施工
的搭接處理，搭接處施工質(zhì)量的優(yōu)劣會(huì)直接影響填
筑整體效果。
施工中，可對(duì)上部已完成強(qiáng)夯的填筑體沿搭接
處挖成臺(tái)階，然后首先夯擊臺(tái)階下部夯點(diǎn)，逐層填
筑至與上部臺(tái)階平齊時(shí)，再進(jìn)行無縫搭接強(qiáng)夯，必
要時(shí)對(duì)交接面加夯1排夯點(diǎn)。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述，本工程通過對(duì)高填方工程進(jìn)行原地
面強(qiáng)夯處理、分層強(qiáng)夯加固等措施，取得了良好的
處治效果，并有效地預(yù)防了高填方工程最易發(fā)生的
工后沉降和不均勻沉降問題，可供類似工程借鑒。
參考文獻(xiàn)：
[1] 山西省機(jī)械施工公司，山西建筑工程(集團(tuán))總公司．CECS
279：2010強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[s]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版
社，2010．
[2] 陜西省計(jì)劃委員會(huì)．GB50025--2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)
范[S]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004．
[3] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院．JGJ79--2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范
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3)樁頂位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，隨著沖擊碾壓遍數(shù)
的增加，樁頂水平位移不斷增加，而增加的速度逐
漸變緩。
4)PHC樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)的結(jié)果表明，25kJ沖擊碾
壓(行駛速度12～15km／h)對(duì)樁頂埋深為lin以上
的PHC樁樁身質(zhì)量并無破壞影響。
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