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果可信度，提出土体物理力学参数的地质建议值。针对振冲碎石桩设计而言，主要需要获取原始地层
承载力、抗剪强度等地质参数。
3.2 碎石桩设计 复杂坝基振冲法的处理设计主要根据坝体结构、加固目标和地质特征确定适应性的
设计参数，整体多维关联如图 3 所示。根据地层条件不同，可将处理地层分为浅层软土、深厚软土和
液化砂土 3 类。振冲碎石桩处理目标可概括为控制沉降、抗滑稳定、防液化等。设计参数包括桩径、
桩间距处理深度及桩土应力比等。允许承载力、抗剪强度、变形模量及渗透系数等地基特性是确定不
同地层条件下处理目标的依据，同时和坝基坝体结构、原料及施工装备共同组成了计算碎石桩设计参
数的必要设计资料。在确定设计参数时，应充分考虑不同处理目标对应的碎石桩作用机理，如，提高
承载力、抗滑稳定对应复合承载机制和原位土振密性；减少沉降对应复合承载机制和排水固结机理；
抗液化对应原位土振密性和排水固结机理。

图 3 振冲碎石桩参数设计多维关联图

（1）复合地基分析方法及指标要求。复合地基处理目标应从坝基-坝体整体安全稳定出发，从沉降
变形、抗滑、抗震等方面开展分析 ［28-29］ 。沉降变形控制指标可分为总沉降和不均匀沉降两类。总沉降
一般用总沉降量与坝高的比值表征，根据经验，当比值小于 1% 时，坝体少发裂缝，当比值大于 3%
时，坝体多发裂缝；不均匀沉降多使用变形倾度法评估，变形倾度是指两点间的沉降差与其水平距离
之比，可取 1% 作为临界变形倾度 ［30］ 。抗滑稳定一般采用抗滑安全系数表征，可采用简化毕肖普法、
摩根斯顿-普赖斯法等方法进行计算，根据大坝级别和工况，安全系数取值在 1.10 ~ 1.50 之间。地震
液化判别多采用 Seed 的理论框架 ［31］ ，通过地震剪应力比（CSR）和砂土抗液化强度（CRR）的大小关系判
断，在现场应用中，可以采用剪切波速判别法、标准贯入临界击数判别（SPT）等指标作为判断依据 ［32］ 。
由于土体力学参数和复合地基变形及稳定具有高度非线性关系，很难通过简单的公式直接给出复
合地基的力学参数要求。设计时，可通过式（1）给出置换率 m 的初始值，再通过数值仿真进行变形、
抗滑稳定及渗流分析，根据上述指标反馈置换率。其中，数值仿真所需参数可通过式（2）计算得到 ［33］ 。
在正式施工前，应进行生产性试验，进一步验证设计方案的可行性。

f spk - f sk
m = （1）
f pk - f sk
（2）
X = mX p + (1 - m) X s
式中：m 为置换率；f spk 为复合地基承载力特征值；f sk 为桩间土承载力特征值；f pk 为桩体承载力特征
值；X 为复合地基仿真计算参数；X p 和 X s 分别为桩体和桩间土仿真计算参数。
（2）确定碎石桩设计参数。碎石桩处理坝基设计需要重点关注的桩体参数包括处理深度 D p 、桩径
d 0 、置换率 m 以及布桩的形式。处理深度需通过综合考虑待处理地层特征和装备施工能力确定，以往
振冲碎石桩处理复杂坝基最大深度不超过 35 m，拉哇水电站将处理深度突破至 71 m，尚缺少标准。桩
径 d 0 一般取值为 1.0 ~ 1.2 m，硬梁包水电站振冲碎石桩 d 0 达到 1.3 m，是调研工程中最大值，但是对施

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