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软土地区冲击碾压对PHC桩桩身质量的影响

文档作者：陈国栋1，羌鑫梁2，严后军3，李伟1 文档来源： 1．上海现代建筑设计集团申元岩土工程有限公司 2．上海勘测设计研究院 3．江苏省淮沭新河管理处，		点击数：	更新时间： 2025年12月15日
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50
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2012年1月上
第41卷第356期
软土地区冲击碾压对PHC桩桩身质量的影响
陈国栋1，羌鑫梁2，严后军3，李伟1
(1．上海现代建筑设计集团申元岩土工程有限公司，上海200040；
2．上海勘测设计研究院，上海200434；3．江苏省淮沭新河管理处，江苏淮安223005)
[摘要]冲击碾压在提高地基强度、稳定性和均匀性、减少工后沉降、防止不均匀沉陷等方面都远远优于静碾压和
振动碾压。由于冲击碾压具有较高的冲击能，会引起一定范围内土体的振动，从而可能造成距施工现场较近的建
(构)筑物受损。结合苏州软土地区冲击碾压项目，对邻近PHC桩的冲击碾压施工进行了试验研究。试验结果表
明，冲击碾压施工的影响深度≤2m；土体深层水平位移和PHC桩桩顶水平位移主要在冲击碾压施工20遍内产生；
PHC桩低应变动测的结果显示25kJ冲击碾压对桩顶埋深为1m以上的PHC桩桩身质量并无破坏影响。
[关键词]基础工程；桩基础；PHC桩；软士；冲击碾压；低应变动测
[中图分类号]TU471．8 [文献标识码]A [文章编号]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
冲击碾压法是采用冲击压路机对地基土进行
冲击碾压，以提高地基土的密实度及强度的地基处
理方法¨1。冲击碾压技术是继静碾压、振动碾压之
后的又一次重大技术革新，在提高地基强度、稳定
性和均匀性、减少工后沉降、防止不均匀沉陷等方
面都远远优于振动压路机旧1。根据已有的监测结
果，冲击轮与土体之间的接触应力在0．3～1．2MPa，
接触应力大小取决于土的种类和特性”。。由于冲
击碾压具有较高的冲击能，会引起一定范围内土体
的振动，从而可能造成距施工现场较近的建(构)筑
【收稿13期】2011-05-06
[基金项目]上海市科学技术委员会基金项目(No．08QBl402600)；
上海市青年科技启明星计划B类(09QBl402800)
【作者简介]陈国栋，上海现代建筑设计集团申元岩土工程有限公司
工程师，上海市静安区海防路421号静工园1号楼5A 200040，电
话：(021)62989622-532，E—mail：guodongl9@126．tom
物受损，同时冲击碾压引起的地表振动随着距离的
增加而衰减，因此存在冲击碾压不会对建(构)筑物
造成影响的施工安全距离。3⋯。
l 工程概况
拟建工程位于苏州吴江汾湖开发区，拟建场地
地貌属长江三角洲冲、湖积平原，地势平坦局部略
有起伏，标高3．000～3．900m，地下稳定水位埋深
0．5～i．5m。根据建筑结构设计要求，生厂区和宿
舍区采用1—6层不等的框架结构，基础采用PHC
400A95桩，桩顶标高2．000m。该场地原为河塘，历
史上曾进行大范围开挖取土，表层①素填土为新近
回填土，堆积时间小于1年，工程性质极差。场地地
基土层构成如表1所示。
2试验方案
由于场地地基处理施工前，PHC桩的打设已经
万方数据
陈国栋等：软土地区冲击碾压对PHC桩桩身质量的影响51
表1场地地基土层构成
Table 1 Foundation soil layer
完成(桩顶承台并未开始浇注)。由于设计的PHC
桩为A型桩，抗弯抗剪承载力低，桩身受弯承载力
设计值64kN·m，受剪承载力设计值146kN¨。，设计
并无考虑PHC桩承受冲击碾压水平荷载及振动的
影响。
《公路冲击碾压应用技术指南》虽然建议了冲
击碾压对一般建(构)筑物的安全距离(建议的安全
距离均>2m)，但并没有给出PHC桩的安全距离。
由于设计的冲击碾压范围距离最近的PHC桩(桩顶
埋深1m)为1m，因此为了评判场地内冲击碾压施工
是否会对已有管桩的质量产生影响，冲击碾压大面
积施工前进行了试验区的检测工作。试验区位置
的选择根据冲击碾压施工对PHC桩产生最不利影
响为原则，由于冲击碾压影响深度有限，因此经综
合比选，最终选择桩顶埋深1m区域为试验区。
试验区中PHC桩间距1．4m X 1．4m，冲击碾压边
界距最近的PHC桩为1m，LICP3型三边形冲击式压
实机(25kJ)，施工行驶速度12～15km／h，碾压范围宽
度3m。冲击碾压时以冲击压实面中心线为分界线，
从地基一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序符合“由边
向中”错轮进行，轮迹覆盖整个地基表面为冲压一遍。
冲击碾压试验区检测点布置如图1所示。
o孔隙水压力监测孔
◆测斜检测孔
图1 冲击碾压试验区检测点布置
Fig．1 Distribution of testing points
in impact roller compaction experimental site
在冲击碾压前、碾压10遍、碾压20遍、碾压40
遍时，对PHC桩分别进行了孔隙水压力测试、土体
深层水平位移监测、桩顶位移监测、低应变动测。
3试验结果及分析
3．1孔隙水压力监测结果
对于K1～K4孔隙水压力监测孔，每个孔压监
测孑L布设3个振弦式孔压计，埋深分别为2，4，6m，
均位于①素填土、②淤泥质粉质黏土中。
将试验区冲击碾压施工前3d的监测数据平均
值作为初始值。施工过程中孔隙水压力的监测数
据为：①2m深处土体超孔隙水压力<4kPa，超孔
隙水压力的变化与冲击碾压遍数无明显关系；②4，
6m深处土体超孔隙水压力<1kPa。
孔隙水压力监测结果表明：①本场地冲击碾压
施工的影响深度≥2m；②冲击碾压连续施工不至于
引起4m深以下淤泥质粉质黏土产生超孑L隙水压
力，冲击碾压影响深度<4m；③冲击碾压施工引起
的超孔隙水压力较小，可以忽略不计，说明冲击碾
压对桩间土的扰动不大，对深层土体的加固作用可
以连续传递，冲击碾压可以连续施工。
3．2 土体深层水平位移监测
图2为冲击碾压施工对土体深层水平位移的影
响。土体测斜管的埋设工作在冲击碾压施工前进
行，并将施工前连续测试3次的读数平均值作为初
始值。
从图2可以得出，随着冲击碾压遍数的增加，土
体深层水平位移不断增加。除了CX3测斜孔的数
据，土体最大水平位移基本出现在地面位置，这是
由于冲击碾压对表层土挤压作用最大。CXl，CX2
表层土体水平位移相对大于CX3，℃X4，说明CXl，
CX2侧土层性质相对较差。CX3孔土体最大水平
位移出现在0．5～1．0m深度，2．0m左右深度相对
土体水平位移较小，这可能是由于1．5～2．0m深度
位置存在相对硬夹层。从图2还可以看出，冲击碾
压的有效影响深度基本在3—4m。冲击碾压虽然对
4m深度以下土体有影响，但土体水平位移已<
2mm，可以认为冲击碾压对4m以下土体基本没有
加固作用。
从图2还可以得出，随着冲击碾压遍数的增加，
土体深层水平位移变化速度不断减小。CXl～CX4
检测点土体深层水平位移主要在冲击碾压施工20
遍内产生。1m深度土体水平位移冲击碾压20～40
遍问产生的水平位移占总水平位移的19．4％
一27．4％。
3．3桩顶位移监测
冲击碾压遍数与PHC桩桩顶水平位移关系如
万方数据
52 施工技术第4l卷
水平位移／mrn
0 5 lO 15 20 25 30 35
水平位移／mm 3．4 桩体低应变动测
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
图2 冲击碾压对土体深层水平位移的影响
Fig．2 The influence of impact roller compaction to
deep soil horizontal displacement
图3所示。从图3可以得出，随着冲击碾压遍数的
增加，桩顶水平位移不断增加，冲击碾压达到20遍
时，桩顶水平位移最大达到4．8ram，冲击碾压遍数
达到40遍时，桩顶水平位移最大达到6．Omm；随着
碾压遍数的增加，桩顶水平位移增加的速度逐渐变
缓，说明土体的挤压变形主要发生在冲击碾压20遍
之内，冲击碾压遍数超过20遍后，虽然土体仍发生
挤压变形导致桩顶发生位移，但是由于此时土体已
经较紧密，土体挤压变形较小。
毫6·O
鑫s．o
掣4．
蓄s·
堪2．
辑
譬1．
L
O 10 20
冲击碾压遍数
图3冲击碾压遍数与PHC桩桩顶水平位移关系
Fig．3 Relationship between the times
of impact roller compaction and PHC
pile top horizontal displacement
为了研究冲击碾压施工是否会对桩身质量产
生影响，对冲击碾压施工前后PHC桩均进行了低应
变动测。冲击碾压前后典型PHC桩低应变响应如
图4所示。
L／m
臣五z冱冱zzz22琵臣22z盈29．0m
a冲击碾压前
O．O 12．5 25．O 37．O 50．O
L／m
匠zzz复复互琵zzz羽29．0m
b冲击碾压40遍后
图4典型PHC桩低应变动测波形
Fig．4 Low strain dynamic testing
waveform figure
根据对1～8号PHC桩低应变动测的结果，除5
号桩外，其他7根桩冲击碾压施工后检测结果显示
均为I类桩。其中5号桩检测结果显示，桩身4．4m
附近存在轻微裂缝，但由于冲击碾压施工前，低应
变检测5号桩已存在此问题，因此排除冲击碾压施
工对5号桩桩身质量的破坏影响。
从冲击碾压施工前后PHC桩低应变动测结果可
以得出，25kJ冲击碾压(行驶速度12～15km／h)对桩
顶埋深为1m以上的PHC桩桩身质量并无破坏影响。
4 结语
为评价冲击碾压施工对PHC桩桩身质量的影
响，本次试验对桩周土体及PHC桩分别进行了孔隙
水压力测试、土体深层水平位移监测和桩顶位移监
测、低应变动测，可得出以下结论。
1)孔隙水压力监测结果表明，本场地冲击碾压
施工的影响深度≥2m，冲击碾压对桩间土的扰动不
大，对深层土体的加固作用可以连续传递，冲击碾
压可以连续施工。
2)土体深层水平位移监测结果表明，冲击碾压
的有效影响深度基本在3—4m。随着冲击碾压遍数
的增加，土体深层水平位移不断增加，而变化速度
不断减小，土体深层水平位移主要在冲击碾压施工
20遍内产生。
(下转第58页)
m
加
如
们
如
印
Ⅲ／毯爨
∞
m
加
如
如
如
鲫
m／髓聪
∞
m
加
如
如
如
鲫
Ⅲ／越聪
∞
m
加
如
们
如
∞
m／毯嚣
万方数据
施工技术第4l卷
2)填筑体采用强夯分层加固法
高填方填筑体的压实度高低，对填筑体的工后
沉降量和稳定影响很大，压实度越低，填筑体工后
沉降越大，不易稳定。本项目采用6 000kN·nl强夯
能级对每层(7m)填土进行强夯处理，大幅度提高了
填土的压实系数，压实系数最高可达1．1左右，形成
超压密土，这是常规的碾压作业根本达不到的。对
减少填筑体的工后沉降作用非常显著。
3)强夯施工工艺的改进
主夯布点采用等边三角形形式，布点均匀，加
固效果明显。主夯点击数适当增加，≥12击，既能
加固本层回填土，又可以加固到下层土的松散表
层。主夯点最后2击平均夯沉量≤lOcm的控制能
有效地提高加固土层的均匀性。每层强夯都必须
打满夯，对填筑体加固至关重要。满夯主要处理表
面以下3m以内的土层，如不打满夯，主夯点间的空
隙部分不能及时有效地进行加固，从而会形成松散
夹层，对工后沉降极为不利。各遍之间夯坑采用推
土机推坑平整，一定程度上减小了加固土层的厚
度。各遍夯前对表层含水量较低的土进行洒水增
湿，对强夯加固效果有一定的提高。
4)强夯回填方法的控制
高填方强夯地基回填方法的不同，直接影响填
筑体强夯加固效果。本工程采用分层堆填法，每层
厚度不超过2m，推土机进行推平碾压，强夯分层厚
度为7m，分4层进行填筑。禁止一次抛填施工。
5)强夯回填土含水量的控制
适宜的含水量是回填土能否加固密实的关键。
本项目回填土含水量多数在12％～14％，较为适合高
能级强夯加固；对于个别表面含水量较低的土层(低
于10％)，采用洒水增湿的方式提高土的含水量。
6)强夯填筑体检测效果
检测结果表明，地基湿陷性全部消除，填筑体
最大干密度达1．819／cm3，压实系数最高达到1．1
左右，形成超压密土；地基承载力≥250kPa，压缩模
量≥15MPa，各项指标均满足设计要求。经过1年
的沉降观测，最大沉降量48ram，完全满足设计
要求。
4．2不均匀沉降问题
高填方不均匀沉降的产生多发生于冲沟填挖
交接面，采取合理的施工方法就可以解决不均匀沉
降问题。
1)对冲沟两侧陡峭的沟壁进行挖台阶处理是
解决不均匀沉降的方法之一，台阶开挖由上而下进
行，将两侧直立沟壁做成台阶状，台阶高宽比为1：2。
2)做好填挖交接面强夯加固处理，要求填挖交
接面两侧的主夯点无缝搭接，必要时在填挖交接面
加布1排夯点。
3)做好高填方填筑体分台阶施工的搭接强夯
处理。大型土石方施工过程中，采取分区平行作业
以满足工期要求。分区作业时，必然存在分区之间
不可能同步、等标高作业，也就出现了分台阶施工
的搭接处理，搭接处施工质量的优劣会直接影响填
筑整体效果。
施工中，可对上部已完成强夯的填筑体沿搭接
处挖成台阶，然后首先夯击台阶下部夯点，逐层填
筑至与上部台阶平齐时，再进行无缝搭接强夯，必
要时对交接面加夯1排夯点。
5结语
综上所述，本工程通过对高填方工程进行原地
面强夯处理、分层强夯加固等措施，取得了良好的
处治效果，并有效地预防了高填方工程最易发生的
工后沉降和不均匀沉降问题，可供类似工程借鉴。
参考文献：
[1] 山西省机械施工公司，山西建筑工程(集团)总公司．CECS
279：2010强夯地基处理技术规程[s]．北京：中国计划出版
社，2010．
[2] 陕西省计划委员会．GB50025--2004湿陷性黄土地区建筑规
范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2004．
[3] 中国建筑科学研究院．JGJ79--2002建筑地基处理技术规范
『S]．北京：中国建筑工业出版社，2002．
(上接第52页)
3)桩顶位移监测结果表明，随着冲击碾压遍数
的增加，桩顶水平位移不断增加，而增加的速度逐
渐变缓。
4)PHC桩低应变动测的结果表明，25kJ冲击碾
压(行驶速度12～15km／h)对桩顶埋深为lin以上
的PHC桩桩身质量并无破坏影响。
参考文献：
[1] 王吉利，刘怡林，沈兴付，等．冲击碾压法处理黄土地基的
试验研究[J]．岩土力学，2005，26(5)：755-788．
[2] 张志良，黄沅平．冲击压实技术在上海浦东机场跑道浅层地
基处理中的试验应用[J]．探矿工程(岩士钻掘工程)，2007
(12)：28-31，35．
[3] 徐超，吴芳．冲击碾压法及其在处理虹桥机场浅层软黏土地
基中的应用[J]．勘察科学技术，2009(5)：25-28．
[4] 交通部公路科学研究院．公路冲击碾压应用技术指南[M]．
北京：人民交通出版社，2005．
[5] 中国建筑标准设计研究院．10G409预应力混凝士管桩[M]．
北京：中国计划出版社。2010．

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