振冲一置换桩法加密砂层和加固黏土层的原理

振冲—置换桩对砂层加密和软黏土层加固都有效。对砂层，振冲造孔时强烈振动使砂土液化而密实，置换桩又使孔壁挤密，更增加砂层的密实度。置换桩为卵石碎石粗砂，容易使地震发生的动孔隙水压力消散。卵石碎石粗砂桩又增大了砂层的抗剪强度。因此振冲—置换桩对防止砂层地震液化十分有效。

对软黏土，置换桩增大了地层的压缩模量，减小地基沉陷，因此增大了地基承载力。软黏土经置换桩加固后，可以作为工业民用建筑物、储油罐、闸坝等建筑物的基础。置换桩增大软黏土的抗剪强度，有利于软黏土斜坡的稳定和深层抗滑稳定。

松柏 （Thorburn S.，1968，见文献[25]）等根据实验和观测，提出了不同土质形成的碎石桩有效直径和允许承载能力，如图9.42 所示。工业民用建筑物用置换碎石桩加固地基时，条形基础的最小宽度见表9.28。上述资料是根据30kW振冲器得到的。

软黏土中成桩的条件是要有一定的抗剪强度，才能约束卵石碎石，在卵石碎石桩受荷载时，孔壁受到挤压，需有一定的抗力才能使卵石桩顶受力而不大量塌陷。一般认为软黏土的不排水抗剪强度Cu应大于20kPa 才能成桩受力。对于Cu小于20kPa 的淤泥、沼泽地，是否能造成振冲—置换桩，需作专门研究。

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图9.42　不同土质形成碎石桩的直径和承载能力

表9.28　不同土质地基上的基础最小宽度

具有置换桩的复合地基，其复合压缩模量和承载能力可用下法计算。设E0为复合地基模量，Eg、Es为碎石桩及软土的模量，p0为复合地基承受的平均单位荷载，pg、ps为碎石桩及软土承受的单位荷载。A 为一个碎石桩加固的面积，Ag、As为一个碎石桩的面积及一个碎石桩加固范围内软土的面积，As＝A—Ag。