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軟土地區(qū)沖擊碾壓對PHC樁樁身質(zhì)量的影響

文檔作者：陳國棟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)計集團(tuán)申元巖土工程有限公司 2．上海勘測設(shè)計研究院 3．江蘇省淮沭新河管理處，		點擊數(shù)：	更新時間： 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PHC樁樁身質(zhì)量的影響
陳國棟1，羌鑫梁2，嚴(yán)后軍3，李偉1
(1．上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團(tuán)申元巖土工程有限公司，上海200040；
2．上海勘測設(shè)計研究院，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
振動碾壓。由于沖擊碾壓具有較高的沖擊能，會引起一定范圍內(nèi)土體的振動，從而可能造成距施工現(xiàn)場較近的建
(構(gòu))筑物受損。結(jié)合蘇州軟土地區(qū)沖擊碾壓項目，對鄰近PHC樁的沖擊碾壓施工進(jìn)行了試驗研究。試驗結(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)變動測的結(jié)果顯示25kJ沖擊碾壓對樁頂埋深為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)變動測
[中圖分類號]TU471．8 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]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)對地基土進(jìn)行
沖擊碾壓，以提高地基土的密實度及強(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)于振動壓路機(jī)舊1。根據(jù)已有的監(jiān)測結(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，會引起一定范圍內(nèi)土體
的振動，從而可能造成距施工現(xiàn)場較近的建(構(gòu))筑
【收稿13期】2011-05-06
[基金項目]上海市科學(xué)技術(shù)委員會基金項目(No．08QBl402600)；
上海市青年科技啟明星計劃B類(09QBl402800)
【作者簡介]陳國棟，上海現(xiàn)代建筑設(shè)計集團(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號靜工園1號樓5A 200040，電
話：(021)62989622-532，E—mail：guodongl9@126．tom
物受損，同時沖擊碾壓引起的地表振動隨著距離的
增加而衰減，因此存在沖擊碾壓不會對建(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)，擬建場地
地貌屬長江三角洲沖、湖積平原，地勢平坦局部略
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，堆積時間小于1年，工程性質(zhì)極差。場地地
基土層構(gòu)成如表1所示。
2試驗方案
由于場地地基處理施工前，PHC樁的打設(shè)已經(jīng)
萬方數(shù)據(jù)
陳國棟等：軟土地區(qū)沖擊碾壓對PHC樁樁身質(zhì)量的影響51
表1場地地基土層構(gòu)成
Table 1 Foundation soil layer
完成(樁頂承臺并未開始澆注)。由于設(shè)計的PHC
樁為A型樁，抗彎抗剪承載力低，樁身受彎承載力
設(shè)計值64kN·m，受剪承載力設(shè)計值146kN¨。，設(shè)計
并無考慮PHC樁承受沖擊碾壓水平荷載及振動的
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，因此為了評判場地內(nèi)沖擊碾壓施工
是否會對已有管樁的質(zhì)量產(chǎn)生影響，沖擊碾壓大面
積施工前進(jìn)行了試驗區(qū)的檢測工作。試驗區(qū)位置
的選擇根據(jù)沖擊碾壓施工對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)域為試驗區(qū)。
試驗區(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
實機(jī)(25kJ)，施工行駛速度12～15km／h，碾壓范圍寬
度3m。沖擊碾壓時以沖擊壓實面中心線為分界線，
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”錯輪進(jìn)行，輪跡覆蓋整個地基表面為沖壓一遍。
沖擊碾壓試驗區(qū)檢測點布置如圖1所示。
o孔隙水壓力監(jiān)測孔
◆測斜檢測孔
圖1 沖擊碾壓試驗區(qū)檢測點布置
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，對PHC樁分別進(jìn)行了孔隙水壓力測試、土體
深層水平位移監(jiān)測、樁頂位移監(jiān)測、低應(yīng)變動測。
3試驗結(jié)果及分析
3．1孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果
對于K1～K4孔隙水壓力監(jiān)測孔，每個孔壓監(jiān)
測孑L布設(shè)3個振弦式孔壓計，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。
將試驗區(qū)沖擊碾壓施工前3d的監(jiān)測數(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)測結(jié)果表明：①本場地沖擊碾壓
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，說明沖擊碾
壓對樁間土的擾動不大，對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
圖2為沖擊碾壓施工對土體深層水平位移的影
響。土體測斜管的埋設(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
由于沖擊碾壓對表層土擠壓作用最大。CXl，CX2
表層土體水平位移相對大于CX3，℃X4，說明CXl，
CX2側(cè)土層性質(zhì)相對較差。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
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
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
檢測點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
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)變動測
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，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，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對樁身質(zhì)量產(chǎn)
生影響，對沖擊碾壓施工前后PHC樁均進(jìn)行了低應(yīng)
變動測。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)變動測波形
Fig．4 Low strain dynamic testing
waveform figure
根據(jù)對1～8號PHC樁低應(yīng)變動測的結(jié)果，除5
號樁外，其他7根樁沖擊碾壓施工后檢測結(jié)果顯示
均為I類樁。其中5號樁檢測結(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5號樁已存在此問題，因此排除沖擊碾壓施
工對5號樁樁身質(zhì)量的破壞影響。
從沖擊碾壓施工前后PHC樁低應(yīng)變動測結(jié)果可
以得出，25kJ沖擊碾壓(行駛速度12～15km／h)對樁
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
為評價沖擊碾壓施工對PHC樁樁身質(zhì)量的影
響，本次試驗對樁周土體及PHC樁分別進(jìn)行了孔隙
水壓力測試、土體深層水平位移監(jiān)測和樁頂位移監(jiān)
測、低應(yīng)變動測，可得出以下結(jié)論。
1)孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果表明，本場地沖擊碾壓
施工的影響深度≥2m，沖擊碾壓對樁間土的擾動不
大，對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)
m
加
如
們
如
印
Ⅲ／毯爨
∞
m
加
如
如
如
鯽
m／髓聰
∞
m
加
如
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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度高低，對填筑體的工后
沉降量和穩(wěn)定影響很大，壓實度越低，填筑體工后
沉降越大，不易穩(wěn)定。本項目采用6 000kN·nl強(qiáng)夯
能級對每層(7m)填土進(jìn)行強(qiáng)夯處理，大幅度提高了
填土的壓實系數(shù)，壓實系數(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
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)
主夯布點采用等邊三角形形式，布點均勻，加
固效果明顯。主夯點擊數(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，主夯點間的空
隙部分不能及時有效地進(jìn)行加固，從而會形成松散
夾層，對工后沉降極為不利。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。各遍夯前對表層含水量較低的土進(jìn)行灑水增
濕，對強(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的關(guān)鍵。
本項目回填土含水量多數(shù)在12％～14％，較為適合高
能級強(qiáng)夯加固；對于個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)夯填筑體檢測效果
檢測結(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，各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。經(jīng)過1年
的沉降觀測，最大沉降量48ram，完全滿足設(shè)計
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)對沖溝兩側(cè)陡峭的溝壁進(jìn)行挖臺階處理是
解決不均勻沉降的方法之一，臺階開挖由上而下進(jìn)
行，將兩側(cè)直立溝壁做成臺階狀，臺階高寬比為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)的主夯點無縫搭接，必要時在填挖交接面
加布1排夯點。
3)做好高填方填筑體分臺階施工的搭接強(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，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)了分臺階施工
的搭接處理，搭接處施工質(zhì)量的優(yōu)劣會直接影響填
筑整體效果。
施工中，可對上部已完成強(qiáng)夯的填筑體沿搭接
處挖成臺階，然后首先夯擊臺階下部夯點，逐層填
筑至與上部臺階平齊時，再進(jìn)行無縫搭接強(qiáng)夯，必
要時對交接面加夯1排夯點。
5結(jié)語
綜上所述，本工程通過對高填方工程進(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)：
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279：2010強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[s]．北京：中國計劃出版
社，2010．
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范[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004．
[3] 中國建筑科學(xué)研究院．JGJ79--2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范
『S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002．
(上接第52頁)
3)樁頂位移監(jiān)測結(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)變動測的結(jié)果表明，25kJ沖擊碾
壓(行駛速度12～15km／h)對樁頂埋深為lin以上
的PHC樁樁身質(zhì)量并無破壞影響。
參考文獻(xiàn)：
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