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水 利 学 报

２０２４年 １１月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 １１期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）１１ － １２７１ － １５

超深软土地基大功率振冲加固技术参数分析与研究

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陈祖煜 １，２ ，胡明涛 ，魏永新 ，田应辉 ，赵宇飞 ，胡敏云 ２
（１．西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 ７１００４８；
２．中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 １０００４８；
３．华电金沙江上游水电开发有限公司，四川 成都 ６１００２０）

摘要：拉哇水电站上游的围堰坝高 ６０ｍ，地基由堰塞湖相沉积厚约 ５０ｍ的低液限黏土和粉土层组成。为了确保
围堰建设的安全可靠，需要对深厚软土地基采用振冲碎石桩进行加固处理。本研究基于物联网远程施工控制平台
收集的 １．５８亿条实测数据，测算了振冲碎石桩的体积置换率和成桩桩径，并初步评估了振冲碎石桩的复合地基加
固效果。测算结果表明，振冲碎石桩的桩间距对体积置换率有显著影响，当间距为 ２．５ｍ时，平均桩径为 １．１６ｍ，
体积置换率为 １５．１０％；当间距为 ３．０ｍ时，平均桩径为 １．０９ｍ，体积置换率为 １０．８７％。研究还发现，地层的软
硬和施工操作水平会影响成桩桩径尺寸，软弱夹层处易发生局部缩径，应严格控制加密段长度在 ０．５～１．０ｍ范围
内，同时控制加密电流和留振时间满足施工标准。本研究基于智能化施工监测系统的应用，为深厚软土地基振冲
碎石桩加固处理质量控制和检测，以及复合地基加固效果综合评价提供科学论证的初步成果，可为振冲碎石桩的
加固设计提供参考。
关键词：深厚覆盖层；振冲碎石桩法；物联网远程施工控制；加密电流；置换率；桩径；质量效果评价
中图分类号：ＴＶ２２３ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２４０４０８
文献标识码：Ａ
１ 研究背景

我国基础工程建设经常面临软弱地基问题 ［１］ 。软土通常指粉土、黏土、淤泥、淤泥质土、冲填土
或其它高压缩性土，具有高孔隙比、高含水率、高压缩性、高灵敏度、低承载力等特点，在实际工程
中极易产生不均匀沉降与结构破坏，因此需要对软土地基进行加固处理 ［２］ 。
振冲法源于德国工程师 Ｓ．Ｓｔｅｕｅｒｍａｎ于 １９３６年提出的用振动辅以压力水加密砂土的概念 ［３］ ；随后
ＪｏｈａｎｎＫｅｌｌｅｒ公司制成振冲器用于处理松砂地基 ［４］ ，经过处理后的地基承载力得到大幅提高，说明振
冲法加固 地 基 是 有 效 的 ［５］ 。１９７０年 代 后 期，振 冲 技 术 引 入 中 国， 并 在 水 利 工 程 中 得 到 应 用 和 发
展 ［６ － ９］ 。例如北京官厅水库项目最早采用振冲挤密法处理坝基松砂，提高了坝基的安全稳定性和抗震
性能 ［１０］ 。表 １统计了国内使用振冲碎石桩技术对水库工程软弱地基加固的典型案例 ［１１ － ２１］ 。
随着工程建设规模的增长，振冲器的施工能力也在不断提高。１９７０年代官厅水库使用的振冲器功
率仅为 ３５ｋＷ。近些年在硬梁包和拉哇水电工程中使用的振冲器功率已达到 ２２０ｋＷ，拉哇工程地基加
固深度达到了 ７１ｍ。我国 ２０１６年颁布的振冲工程技术规范 ［２２］ 是基于早期的经验形成的。面对软土地
基振冲加固技术水平的新突破，亟需对振冲加固技术参数进行深入研究。而这一工作是建立在加固工
程中获取的大量实测数据的分析基础上的。贺丽明 ［２３］ 开发了振冲法施工自动控制系统，通过自动控制
监控系统与传统记录方式的对比，展现出自动化记录数据的优越性，指出振冲实时智能化控制技术是

收稿日期：２０２４ － ０６ － ２８；网络首发日期：２０２４ － １０ － ２５
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｕｒｌｉｄ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４１０２４．１７１３．００１
基金项目：国家自然科学基金面上项目（５２２７９１１１）
作者简介：陈祖煜（１９４３ － ），博士，中国科学院院士，主要从事水利工程和岩土工程研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｚｙ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ
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