《公路工程振杆密实法地基处理技术规程》

ICS01.120

R00

团体标准

T/CHTS10001-2022

公路工程振杆密实法地基处理

技术规程

TechnicalSpecificationforGroundTreatmentbyVibratoryProbe

CompactionMethodforHighwayEngineering

征求意见稿

xxxx-xx-xx发布xxxx-xx-xx实施

中国公路学会发布

目次

1总则......................................................................1

2术语和符号................................................................2

2.1术语......................................................................2

2.2符号......................................................................3

3基本规定..................................................................5

4设计......................................................................8

4.1一般规定...................................................................8

4.2设计计算.................................................................11

5施工.....................................................................19

5.1施工准备.................................................................19

5.2工艺试验.................................................................20

5.3施工设备.................................................................21

5.4施工工艺.................................................................23

5.5施工质量控制.............................................................26

5.6施工监测.................................................................26

6质量检验与验收...........................................................28

6.1质量检验..................................................................28

6.2验收......................................................................29

附录A振杆密实法施工设备性能参数...........................................31

附录B振杆密实法施工记录...................................................33

1总则

1.0.1为适应振杆密实法地基处理的设计、施工和质量检验的需要，贯彻执行国家的技

术标准和经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、保护环境、确保质量，制定本规

程。

条文说明

随着我国公路建设规模日益扩大，地基处理工程大量增加，地基处理难度及要求也越来

越高。地基处理的恰当与否，不仅影响工程的投资，而且将直接影响公路工程构筑物的使用

性能和工程质量，影响行车的安全性及舒适性。振杆密实法无需材料，具有技术先进、经济

合理、质量稳定的特点，是环境友好型的地基处理方法。

1.0.2本规程适用于公路工程及其附属工程中应用振杆密实法进行地基处理的设计、施

工和质量检验。

条文说明

铁路、建筑、市政等工程，采用振杆密实法进行地基处理可参考本规程。

1.0.3振杆密实法的设计与施工应综合考虑周边环境条件、工程地质与水文地质条件、

工程特点、施工条件等因素。

1.0.4振杆密实法地基处理的设计、施工和质量检验除应执行本规程外，尚应符合国家

现行有关标准的规定。

1

2术语和符号

2.1术语

2.1.1振杆密实法Vibratoryprobecompactionmethod

利用振动锤-振杆-土系统的振动效应，使土体与振杆同步振动，实现振动能量从振动锤

到振杆和周围土中的有效传递，从而达到加固地基的目的。

2.1.2十字形振动杆Cross-shapedvibratoryprobe

由两根垂直相交的具有均匀分布圆形通孔的钢板连接成横截面呈十字形的振动杆，四条

直翼边设有连续的尖刺齿，下端为锥形。

2.1.3振点间距Compactionpointspacing

两个相邻振点中心间的直线距离。

2.1.4可液化土Liquefiablesoil

在地震、交通等动荷载作用下会发生液化的饱和砂土或粉土。

2.1.5湿陷性黄土Collapsibleloess

在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结

构破坏而发生显著附加变形的土。

2.1.6杂填土Miscellaneousfill

由人类活动而堆填的土，含有建筑垃圾、工业废物和生活垃圾等大量杂物。

2.1.7振动影响安全距离Safedistanceofconstructionvibration

振杆密实法施工振动产生的地表最大垂直振动速度不大于周边建筑物的容许振动速度

标准时，振点与建筑物之间的距离。

2.1.8气动作用Pneumaticeffect

2

振杆密实法施工时，通过在振杆底部的气孔喷射一定压力的气体射流，提高振杆贯入效

率、挤密土体。

2.1.9单点加固范围Reinforcementrangeofasinglepoint

单个振点施工完成后，以振点中心为圆心，处理土层满足设计要求的范围。

2.2符号

2.2.1土性参数

D—土的阻尼比；

Dr—砂土相对密实度；

Dr1—地基处理后要求达到的相对密实度；

设计处理深度范围内，处理前第层土的平均孔隙比；

e0i—i

设计处理深度范围内，处理后第层土的振点间土样孔隙比；

e1i—i

emax、emin—砂土的最大、最小孔隙比；

G—土的剪切模量；

Gmax—土的最大剪切模量；

Hi—设计处理深度范围内，第i层土的厚度。

k—土体刚度；

R—超孔隙水压力比；

u´—土体中一点的超孔隙水压力；

v—地面峰值振动速度；

-6

vs,max—土的小应变剪切波速（γ≤10）；

ρdmax—土的最大干密度；

ρdave—处理前振点间土的平均干密度；

μ—土的泊松比；

σv0—上覆压力；

3

σv0´—有效应力；

σm0´—初始平均有效侧限应力；

γ—土体剪应变；

ηave—处理后振点间土的平均挤密系数。

2.2.2施工参数

d—振杆直径；

Dp—振孔的直径；

dur—振动持续时间；

f—激振频率；

g—重力加速度；

M—振动杆和振动锤的总质量；

r0—十字形振动杆的半径；

s—振点间距；

ω—激振圆频率；

2.2.3检测参数

fs—未修正的侧摩阻力；

Fs—归一化后的侧摩阻力；

N1,60cs—经NCEER（1997）推荐的细粒含量修正的标准化标贯击数；

qt—未修正的锥尖阻力；

Qt—归一化后的锥尖阻力。

2.2.4计算系数

n—几何阻尼系数；

α—与场地条件有关的经验衰减系数；

ξ—修正系数。

4

3基本规定

3.0.1振杆密实法可用于处理饱和松散的砂土和粉土、湿陷性黄土和杂填土等地基。

条文说明

振杆密实法属于深层垂直振动密实技术，最早应用于可液化砂土地基加固处理，其理念

由饱和无黏性土的振动密实理论发展而来。该方法将一根细长扁平的杆件以振动的方式沉入

土中。在沉杆过程中，振动能量主要以垂直偏振波的形式沿杆身向周围土层传递，引起饱和

松散砂土强烈振动导致振杆周围土中孔压突然升高，土体处于循环流动状态而发生液化，然

后在自重应力作用下固结沉降，最终达到密实状态。通过调整激振频率使得振动锤-振杆-土

系统达到共振状态，此时产生的振动放大效应能让振动能量以最佳的方式传递到周围土体，

从而实现土体的有效密实。国内长期的工程实践已证明该方法在可液化砂土、粉土地基处理

工程上的有效性，在宿新高速、淮盐高速、盐射高速、连宿高速、通洋高速二期工程、宿泗

高速等公路工程液化地基处理中均得到了成功应用，且在存在软弱土夹层的滨海相可液化地

基中亦取得了良好的加固效果。近年来，随着国家西部大开发和“一带一路”战略的稳步推

进，对我国中西部地区的湿陷性黄土、杂填土等松散地基加固处理亦提出了新的要求。2019

年，东南大学刘松玉教授在国内外首先提出了“气动振杆密实”概念，采用自主研发的气动十

字形振动杆、施工承载平台和智能化施工控制系统，有效解决了湿陷性黄土和杂填土地基振

杆密实加固的技术难题，并在中兰客专靖远北站建设工程和郑州小刘鸿苑项目地基处理工程

中实现了成功应用，深化和拓展了振杆密实法的应用范围。

3.0.2振杆密实法设计应根据工程地质与水文地质条件、上部结构要求、场地与周边环

境条件等因素确定。

条文说明

振杆密实法在设计施工前应做好广泛的资料收集，包括但不限于工程设计要求资料、岩

土工程勘察资料、施工场地与周边环境条件相关资料、附近建、构筑物资料等。设计与施工

单位应在充分了解上述资料信息的情况下进行设计与施工工作。

3.0.3振杆密实法施工应考虑对周边居民、构造物等环境的振动影响，经过评估后在振

动影响安全距离外进行。

条文说明

对振动有特殊要求的建筑物、构造物或精密仪器设备等，当振杆密实法施工产生的振动

有可能对其产生有害影响时，应采取减振或防振措施。

3.0.4施工设备应在检验合格和确认正常运行后进行施工，施工控制系统宜采用智能化

控制系统。

5

条文说明

采用智能化施工控制系统，能够实现高效、精准、安全的施工过程，大大提高施工质量

和施工效率。

3.0.5湿陷性黄土地基和杂填土地基处理宜采用振杆密实与气动作用协同施工工艺。

条文说明

工程经验表明，对于湿陷性黄土地基和杂填土地基，若单纯依靠激振力作用很难将振杆

顺利贯入至设计深度，宜采用振杆密实与气动协同施工工艺，在有效提高振杆贯入效率的同

时，还可以在一定程度上增强地基加固效果。

3.0.6振杆密实法正式施工前应选取代表性场地进行工艺试验，并根据工艺试验结果优

化设计和施工参数。

条文说明

振杆密实法处理设计目前还处于半理论半经验状态，这是因为一些计算方法都还不成熟，

某些设计参数也只能凭工程经验选定。因此，在正式施工前应选取代表性场地进行工艺试验，

确定其适用性和施工工艺，并通过必要的测试，以检验各项施工参数和地基处理效果。在进

行工艺试验时也可采用不同施工参数的方案进行比较，择优选用。

3.0.7振杆密实法处理饱和可液化土地基时应做好场地排水，并对周边环境进行变形监

测。

条文说明

工程实践表明，采用振杆密实法处理饱和可液化粉土、砂土地基时地表会出现明显的冒

水现象。即时排出地表水不仅有助于施工机械的挪移，也可加快土体固结速度，保证地基处

理效果。此外，振杆密实法施工会引起场地高程变化，因此需及时、充分地做好场地沉降变

形监测。

3.0.8振杆密实法处理不同类型地基应满足下列要求：

1处理液化地基应满足消除液化和设计要求。处理后场地的液化判别方法应符合《公路

工程抗震规范》（JTGB02）或《建筑抗震设计规范》（GB50011）的有关规定。

2处理湿陷性黄土地基应满足消除湿陷性和设计要求。处理后场地的湿陷性评价方法应

符合《公路路基设计规范》（JTGD30）或《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363）或

《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB50025）的有关规定。

6

3处理杂填土地基密实度应达到中密以上和设计要求。处理后场地的评价方法和结果应

符合《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363）或《建筑地基基础设计规范》（GB50007）

的有关规定。

条文说明

振杆密实法在处理不同类型地基时的目的和应达到的标准应根据地基土的类型、工程要

求和上部建（构）筑物特点等因素确定。如饱和松散的砂土和粉土地基以消除液化为主，湿

陷性黄土地基处理以消除土层湿陷性为主，杂填土地基处理以增加地基土的密实度为主，因

此振杆密实法的施工质量检验要求与方法也不同。

3.0.9振杆密实法的施工质量检验要求与方法应视地基土的类型、工程要求等因素确定。

3.0.10振杆密实法处理后地基承载力应满足设计要求。

条文说明

处理后地基需要进行地基承载力和变形指标检验时，宜根据工程特点采用载荷试验进行。

载荷试验的方法和步骤应符合《土工试验方法标准》（GB/T50123）或《建筑地基处理技术

规范》（JGJ79）的要求。

7

4设计

4.1一般规定

4.1.1振杆密实法可应用于处理细粒（小于0.075mm）含量少于15%~20%、黏粒（小

于0.005mm）含量不超过10%的液化地基、具有湿陷性的砂质黄土地基、有机质含量不超

过5%的杂填土地基。

条文说明

有研究表明，振动密实类方法对于处理细粒（小于0.075mm）含量少于15%~20%、黏

粒（小于0.005mm）含量不超过10%的颗粒土是有效的，当细粒含量超过20%则基本无效果。

液化土层中的黏粒能显著降低振杆密实的有效性，1%的黏粒对密实效果的降低作用等同于

10%的粉粒，土粒间的凝聚力阻止了振动下颗粒的重新排列和密实。

由于在场地获得有代表性土样的过程费时费力，且取样不连续，难以掌握地下土层的真

实情况，因此基于原位测试指标的可振动密实土类评估方法则更为合适。图4.1.1给出了基于

CPTU土分类的振动密实土类评估方法。

图4.1.1基于CPTU中国国标土分类的振动密实土类划分

CPTU指标的参数解译应基于无量纲变量，且应考虑土层上覆应力和静止孔压的影响，

采用下式对贯入阻力进行归一化处理：

'

Qt(qtv0)/v0（4.1.1-1）

Fsfs/(qtv0)100%（4.1.1-2）

式中：

Qt—归一化后的锥尖阻力，MPa；

Fs—归一化后的侧摩阻力，kPa；

qt—未修正的锥尖阻力，MPa；

fs—未修正的侧摩阻力，kPa；

σv0—上覆压力，kPa；

8

’

σv0—有效应力，kPa；

对于归一化CPTU数据处于“7-中砂”、“6-细砂”、“5-粉砂”和“4-粉土”区域内的地基

土被认为是可以采用振杆密实法进行加固处理的，而“2-黏土”和“1-淤泥和淤泥质土”

是不可密实的。“3-粉质黏土”属于过渡阶段的“轻微密实”区，含有部分粉质黏土层的“可

密实”土层在经现场调查确认后是可以进行振动密实处理的。

根据东南大学在甘肃靖远进行的振杆密实法处理湿陷性黄土现场试验结果，采用上述方

法对场地砂质黄土进行判别，结果表明深度在8m以浅的大部分黄土可以归类为“细砂-粉砂

-粉土”范围，处于振动密实土类的“可密实”区；部分土层被划分在“轻微密实”的“3-

粉质黏土”，此外还有少量土层处于“不可密实”的“2-黏土”类。场地的砂质黄土适合采

用振杆密实法进行加固处理。

有机质的成分很不稳定，会发生持续降解且不易压实，在采用振杆密实法处理时会阻碍

振动能量向周围的有效传递。东南大学在郑州小刘鸿苑项目中证实，振杆密实法对有机质含

量在1%以下的，以建筑垃圾为主要组成的杂填土地基有良好的加固效果。参考《建筑地基

基础设计规范》（GB50007）的有关规定，将可密实的杂填土有机质含量上限定为5%。

4.1.2含有软土薄夹层的液化地基处理应通过工艺试验确定其适应性。

条文说明

软土薄夹层的存在会使得土层中超孔隙水压力难以消散，影响到地基加固的效果与密实

程度。东南大学在淮盐高速、通洋高速和睢宁明发中心等工程的现场试验结果表明，对于软

土薄夹层厚度小于处理深度1/5的液化地基，采用振杆密实法也能取得较好的加固效果。然

而，软土薄夹层的厚度、层数、位置、土质等因素对处理效果的影响仍有待进一步研究。因

此，对于含有软土薄夹层的液化地基应进行详细的工艺试验，确定振杆密实法适应性和施工

工艺。

4.1.3振杆密实法地基处理设计方案应根据所加固地基土的类型、周边环境条件、建筑

物荷载、基础形式等，并应综合下列因素进行确定：

1液化地基：土体饱和度、相对密实度、地下水位深度、静力触探锥尖阻力、标准

贯入击数、液化等级与液化指数、土的颗粒级配、液化土层厚度等；

2湿陷性黄土地基：土体饱和度、地下水位深度、土的颗粒级配、静力触探锥尖阻

力、标准贯入击数、黄土湿陷类型、湿陷等级和湿陷下限、湿陷性黄土层厚度等；

3杂填土地基：杂填土主要组成成分、天然含水率、有机质含量、地下水位深度、

动力触探击数、杂填土层厚度等。

9

4.1.4振杆密实法的设计应具备下列资料：

1岩土工程勘察资料，应包括

1）场地地质钻孔位置图、工程地质剖面图；

2）地基土的物理力学指标、承载力特征值、地下水赋存条件；

3）标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验等现场原位测试资料；

4）对于液化地基，应提供可液化土层的位置、厚度及场地液化等级评价资料；

5）对于湿陷性黄土地基，应提供湿陷性黄土层位置、厚度、湿陷系数，湿陷性等

级等资料；

条文说明

对于液化地基，应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021）、《公路工程抗震

规范》（JTGB02）或《建筑抗震设计规范》（GB50011）规定，确定场地类别、分析场地条

件并进行液化判别，阐明可液化土层的位置、厚度、类型，确定液化指数和液化等级。

对于湿陷性黄土地基，应按现行国家标准《公路路基设计规范》（JTGD30）或《湿陷

性黄土地区建筑标准》（GB50025）规定，查明黄土分布范围、厚度及其变化规律，沿线黄

土的成因类型和地层特征，工程所处的地貌单元及地面水、地下水等情况，明确不同地层黄

土的物理、力学性质和湿陷性。

对于杂填土地基，应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021）和《建筑地基

基础设计规范》（GB500007-2011）规定，查明杂填土的成分与来源，杂填土的分布、厚度、

均匀性、湿陷性、密实度与压缩性以及堆积年限等情况。

液化地基和湿陷性黄土地基作为岩土工程领域常见的不良地基，其勘察和设计要求在现

行国家标准中有较为明确的规定。然而，近年来我国城市建设高速发展，在新城区和公路建

设过程中常常遇到由建筑垃圾和开山岩屑等倾倒堆填形成的杂填土地基。当利用其作为建筑

物地基时，应进行详细的工程地质勘察工作，按照设计的具体要求进行精心处理，以满足建

（构）筑物要求。

2工程场地与环境条件有关的资料，应包括：

1）工程场地的总平面图，交通设施、高压架空线、地下管线和地下结构物的分布

图等；

2）相邻建（构）筑物的安全等级、基础形式及埋置深度；

3）水、电及材料供应条件等。

3拟建建（构）筑物有关的资料，应包括：

10

1）建（构）筑物的总平面布置图；

2）建（构）筑物基础平面图和剖面图；

3）建（构）筑物安全等级；

4.1.5振杆密实法处理后的场地，应在一定时间后进行整平并采用振动压路机将表层松

土压实后，再进行场地高程测量和施工沉降量确定。

条文说明

工程经验表明，振杆密实法处理液化地基时地表会出现喷砂冒水现象，处理湿陷性黄土

地基和杂填土地基时会产生坑洞。为了准确测得场地高程变化，就需要消除施工引起的地表

土堆积或沉陷对测量的影响。表层压实时间应根据土层类型确定。

4.2设计计算

4.2.1振杆密实法设计程序宜符合下列规定：

1分析场地勘察报告，进行振杆密实法适用性评估；

2确定处理深度；

3按本规程附录A的有关规定进行设备选型；

4依据关键参数确定方法计算得到施工振动频率、振点间距、振动时间等；

5开展工艺试验，进行施工工艺的对比、优化施工参数、设计振点布置方案和振点

间距，确定施工方案。

4.2.2振杆密实法的设计处理深度应根据地基土类型、工程要求和施工设备等因素综合

确定，并符合下列规定：

1液化地基：设计处理深度应满足《公路工程抗震规范》（JTGB02）或《建筑抗

震设计规范》（GB50011）的规定；

2湿陷性黄土地基：设计处理深度应满足《公路路基设计规范》（JTGD30）或《湿

陷性黄土地区建筑标准》（GB50025）的规定；

3杂填土地基：设计处理深度应满足《建筑地基基础设计规范》（GB500007-2011）

或《公路路基设计规范》（JTGD30）的规定。

条文说明

11

受施工承载平台尺寸和十字形振杆的长度限制，振杆密实法的处理深度不宜超过25m。

不同类型地基的处理深度应满足现行国家标准的有关规定。

4.2.3振杆密实法处理液化地基的单点加固范围宜取1.6~2.0倍振杆直径。在正式施工

前，应根据工艺试验的结果，计算出振动引起的土层剪应变水平或液化范围来校核单点加固

范围。

条文说明

根据振动引起的剪应变水平计算振杆密实法处理可液化地基的单点加固范围的方法如

下：

振动导致土层剪应变γ与土体的剪切模量比G/Gmax的关系为：

v

γ=(4.2.3-1)

G

vs,max∙

Gmax

式中：

v—地面峰值振动速度，m/s；

-6

vs,max—土的小应变剪切波速（γ≤10），m/s。

振杆周围的最大可能加固（液化）范围根据引发应变等于剪应变水平的点轨迹来确定。

动剪模量比与剪应变的含水关系可根据室内动三轴、共振柱试验得到，或根据土类取经验值。

地面峰值振动速度v与距振杆距离r的函数关系应根据现场地表振动测试数据，并由下

式确定：

n

r1

v2=v1∙∙exp-α∙(r2-r1)(4.2.3-2)

r2

式中：

v2、v1分别为距振源距离为r2、r1的未知振动速度和已知振动速度；

n—几何阻尼系数；

α—与场地条件有关的经验衰减系数，需根据现场实测数据来确定。

根据振动引起的液化范围计算振杆密实法处理可液化地基的单点加固范围时，应在现场

工艺性试振的过程中监测距振点不同深度和不同径向距离处的超孔压数据，根据下式计算出

超孔压比R：

’

R=u´/σv0(4.2.3-3)

式中：

u´—土体中一点的超孔隙水压力，kPa；

当超孔压比R达到1时，土体的抗剪强度完全消失而产生液化现象，以此作为液化依

据可以得到单点振动液化的液化边界。2011年，东南大学在宿新高速公路开展了振杆密实

法加固液化地基现场试验。孔隙水压力监测结果表明，以超孔压比等于1为液化标准，得到

12

的直径为60cm的十字形振杆的单点振动径向加固范围为1.0m~1.2m，约为1.6~2.0倍振杆

直径。

4.2.4振杆密实法处理液化地基振点宜按正三角形布置，振点间距应根据地基上部结构

荷载大小和土层类型、分布情况，并结合施工设备、单点加固范围等因素综合考虑，并应符

合下列规定。

1按抗液化设计时其振点间距应不大于式（4.2.4-1）的计算值：

1e

s0.95d0（4.2.4-1）

e0e1

e1=emax-Dr1(emax-emin)（4.2.4-2）

N

（）

Dr1=0.21'4.2.4-3

0.7+σv100

emax=0.02Fc+1.0,emin=0.008Fc+0.6（4.2.4-4）

式中：s—振点间距，m；

d—振杆直径，m；

ξ—修正系数，可取0.90~0.92；

e0—地基处理前的孔隙比，可按照原状土样试验确定，也可根据标准贯入或静力触探

试验确定；

e1—地基处理后要求达到的孔隙比；

Dr1—地基处理后要求达到的相对密实度，可取0.70~0.85，也可根据标准贯入试验确

定；

emax、emin—土的最大、最小孔隙比，可由细粒（＜0.075mm）含量Fc，根据经验关

系确定。

2缺乏试验数据时，振点间距宜按经验取2.5~3.0倍振杆直径。

4.2.5振杆密实法处理湿陷性黄土地基的单点加固范围宜取1.2~1.5倍的振杆直径。在

正式施工前，应进行工艺试验，计算振动引起的土层剪应变水平来校核单点加固范围。

条文说明

振杆密实法处理湿陷性黄土地基的单点加固范围应根据工艺试验相关数据，根据剪切

波引起周围土层的剪应变变化，并结合剪应变水平进行确定，见式（4.2.5）：

13

v

γ=（4.2.5）

1

v∙()

s,max1+782.16γ0.91

近年来，东南大学在甘肃靖远、新疆伊犁等多块场地开展了振杆密实法处理湿陷性黄

土的现场试验。试验结果表明，振杆密实法处理湿陷性黄土地基的单点加固范围宜取1.2~1.5

倍的振杆直径。

4.2.6采用振杆密实法处理湿陷性黄土地基时振点宜按正三角形布置，振点间距应根据

地基的湿陷情况、处理要求、处理深度等因素综合考虑，并应符合下列规定：

1振点间距应不大于式（4.2.6）的计算值：

avedmax

s0.8Dp（4.2.6）

avedmaxdave

式中：Dp—振孔的直径，一般为0.65~0.70m；

ηave—处理后振点间土的平均挤密系数，不宜小于0.90；

3

ρdmax—地基土的最大干密度，kg/m；

3

ρdave—处理前振点间土的平均干密度，kg/m。

2缺乏试验数据时，振点间距宜按经验取2.0~2.5倍振杆直径，

条文说明

采用正三角形布置振点时，应保证三点形心处的地基土满足设计要求，即三点形心处

同时位于三个振点的加固范围之内。如图4.3.6所示，此种情况下，振点间距s取得最大值，

为单点加固范围的3倍。因此，当单点加固范围取1.2~1.5倍振杆直径时，振点间距宜取

振杆直径的2.0~2.5倍。

图4.3.6采用三角形布置时振点间距的计算示意图

14

4.2.7振杆密实法处理杂填土地基的单点加固范围为1.2~1.4倍振杆直径。振点宜正三

角形布置，振点间距宜取振杆直径的2.0~2.4倍。

条文说明

由于杂填土的组成成分复杂且难以准确获得其孔隙比等参数，采用振杆密实法处理杂填

土地基时的单点加固范围可通过分析工艺试验中与振点不同距离处测点的动力触探结果得

到。现场实测结果表明，以振点中心为圆心，以1.2~1.4倍振杆直径为半径的范围内，处理

后的杂填土地基的动探击数能够满足设计要求。采用图4.3.6进行振点间距计算，当采用正

三角形布置时，振点间距宜取振杆直径的2.0~2.4倍。

4.2.8振杆密实法加固平面范围宜根据场地稳定性分析结果确定，宜在基础范围外增加

一排振点。

条文说明

边坡稳定分析结果表明，路基外-滑面内的地基也需要进行加固处理。

4.2.9振杆密实法施工振动影响的安全距离应根据现场振动速度监测数据或当地经验

确定。现场振动速度监测方法应符合《建筑工程容许振动标准》GB50868的相关规定。在

缺少试验数据或经验时可参照表4.2.9确定。当施工安全距离无法满足要求时，应按照《建

筑隔振设计标准》GB/T51408-2021中相关规定设计、增设隔振措施。

表4.2.9振杆密实法施工振动影响的安全距离（m）

建筑物类型对振动敏感、具有保护价值、不

工业建筑、公共建筑居住建筑

地基类型能划归上述两类的建筑

可液化砂土、粉土＞8＞10＞15

湿陷性黄土＞12＞15＞25

杂填土＞10＞15＞20

条文说明

振杆密实施工会对周边环境产生一定的振动影响，施工振动影响的安全距离与地基土的

性质、所保护建（构）筑物的结构类别、振动锤激振力和振杆尺寸大小等诸多因素有关。因

此，在工程条件允许的情况下，宜根据工程需求进行现场振动测试。

15

图4.2.9振杆密实法在不同类型场地施工过程中的地表振动速度监测结果

振杆密实法在不同类型场地施工过程中的地表振动速度监测结果如图4.2.9所示。可以

看出3种场地的测得的地面最大竖向振动速度随与振点的水平距离呈幂函数衰减。振动速度

的衰减速率和地基土性质有关；当地基土软弱、松散、密实度低时，振动速度衰减迅速；当

地基土层坚硬密实或软弱土层厚度薄、下卧土层坚硬时，振动速度衰减较慢。振杆密实法施

工振动影响的安全距离应根据现场振动速度监测数据或当地经验确定，施工对建筑结构影响

的容许振动值应符合现行国家标准《建筑工程容许振动标准》（GB50868）的要求。

4.2.10振杆密实法的激振频率宜根据现场波速测试得到的最大动剪切模量及室内试验

获得的土体阻尼比，按单自由度强迫振动模型计算确定，宜取15~20Hz。

条文说明

振动系统单自由度模型表达式见下式：

k

12D2（4.2.10-1）

M

式中：

ω—激振圆频率；

D—土体阻尼比；

k—土体刚度，N/m；

M—十字形振动杆和振动锤质量之和，kg。

地基土刚度在不具备现场测试条件下，可由弹性半空间理论计算，其表达式见下式：

4Gr

k0（4.2.10-2）

1

式中：

G—土的剪切模量，Pa；

r0—刚性圆基础半径，即沉杆半径，m；

—土的泊松比。

条文说明

16

对于湿陷性黄土地基和杂填土地基，根据式（4.2.10-1）和式（4.2.10-2）计算出的激振

频率往往在10Hz以下。现场施工经验表明，采用如此低的振动频率会引起施工设备的强烈

振动，贯入效率亦十分低下。当把振动频率提升至15~20Hz时，施工方能顺利进行。因此

在处理这两种地基的施工方案设计中，振动频率宜取15~20Hz。

4.2.11振杆密实法处理液化地基和杂填土地基的留振时间不宜小于30s，处理湿陷性

黄土地基的留振时间不宜小于15s。

条文说明

对于可液化地基，振杆密实法的留振时间应满足动力作用和土的极限抵抗能力相等的液

化触发条件。

振杆动力作用定义为施加于土中能量需求NED，由式（4.2.11-1）表示：

G21

NED=2π∙D∙Gmax∙∙γ∙f∙dur∙'(4.2.11-1)

Gmaxγσm0

1+2K

式中：σ'—初始平均有效侧限应力，其表达式为：σ'=0∙σ'；

m0m03v0

f—振动频率，Hz；

dur—振动持续时间，s。

土层极限抵抗液化能力定义为土的能量容量NEC，常与现场测试的标准贯入试验击数

联系起来。其表达式见式（4.2.11-2）。

-4

NEC=1.195·10·exp(0.185·N1,60cs),3≤N1,60cs≤27(4.2.11-2)

式中：N1,60cs—经NCEER（1997）推荐的细粒含量修正的标准化标贯击数。

振杆周围土层为完全液化前，土层液化范围随振动时间增加而增大。在达到液化后，很

少有能量传递到振杆外围非液化层，而大部分能量引起已液化土层的振动。增加留振时间不

能扩大加固范围。由于液化后土层振动速度降低，其可通过工艺试验时距振杆一定距离布置

振动传感器测试确定。

4.2.12采用振杆密实法与气动作用协同处理时，喷气压力应根据土层条件和加固深度

来确定，对于湿陷性黄土、杂填土地基，其喷气压力不宜大于0.8MPa。

条文说明

2019年，东南大学在甘肃靖远进行了喷气压力为0.6MPa、0.8MPa和1.0MPa条件下

振杆密实法处理湿陷性黄土地基的现场试验。检测结果表明，喷气压力越大，三点形心处土

层的锥尖阻力、侧壁阻力越大，即土层密实度和强度越大，且处理深度范围内皆是如此。以

喷气压力1.0MPa为例，处理后3~5m深度范围内土层密实度提高1倍以上，5~8m范围内

土层密实度甚至提高2倍以上。然而，两点之间土层的静探结果与三点形心处土层表现的规

律有着较大差异。当喷气压力为1.0MPa时，土层的锥尖阻力和侧壁阻力均小于0.8MPa和

17

0.6MPa处理过的土层，尤其是在土层深度6~8m范围内，锥尖阻力和侧壁阻力骤减，甚至

接近于零，说明该处土层非但没有密实反而变得疏松。

因此，现场施工时建议将喷气压力调整至振杆能够顺利贯入地基土中即可，且不宜大于

0.8MPa。

4.2.13振杆密实法施工期地基总沉降量可由式（4.2.13）计算：

nee

0i1i（4.2.13）

sHi

i11e1i

式中，设计处理深度范围内，处理前第层土的平均孔隙比；

e0i—i

设计处理深度范围内，处理后第层土的振点间土样孔隙比；

e1i—i

设计处理深度范围内，第层土的厚度。

Hi—i

条文说明

经振杆密实法加固处理后的土体会在自重应力作用下重新固结，表现为密实度增大，孔

隙比减小。可以根据处理深度范围内单一土层的厚度和处理前后的孔隙比求出一维条件下该

层土的压缩变形量s，再采用分层总和法求出地基的总沉降量。

4.2.14振杆密实法处理后地基的工后沉降量计算，应采用处理后土层的物性指标，按

《公路路基设计规范》（JTGD30）中软土地区路基的相关规定执行。

18

5施工

5.1施工准备

5.1.1施工前，应由建设单位组织设计、监理和施工人员进行设计交底，并组织各方技

术人员进行图纸会审。

5.1.2施工开始前应清除场地内大块建筑垃圾，对场地原地面进行清表、整平、碾压，

以满足机械施工作业对场地承载能力的要求。

5.1.3应设置测量控制网，建立现场坐标平面控制点和高程控制点，测量并记录碾压整

平后场地施工前的场地标高。

5.1.4根据设计图进行测量放样，确定施工点位并划定施工范围。宜根据经验预估或通

过工艺试验确定场地平均沉降量，按设计基底高程和预留平均沉降量准备沉降补偿土方。

条文说明

振杆密实法处理可液化地基会引起地面沉降，对于需采用土方回填进行沉降补偿的工程，

宜采用式（5.1.4）估算补偿土方用量。

n

(5.1.4)

Vhisi

i1

式中：V—补偿土方用量，m3；

2

si—第i块场地面积，m。

—

hi—第i块场地平均沉降量，m。

5.1.5施工前应根据本标准第4.3.6条评估振杆密实法施工振动影响的安全距离，必要

时应采取设隔振沟等措施减振，隔振沟的深度宜取2~3m，其长度应大于被保护建筑物的长

边长度。

5.1.6对于液化地基处理工程，施工前应在场地内及四周应开挖排水沟，宜采用水泵和

人工相结合的方法进行排水。

条文说明

对于施工中出现的冒水现象，应采用水泵抽水和人工排水相结合的方法进行排水。施工

前可在场地的分区线上开挖排水沟（30cm×30cm），并在中间分区交叉处设置集水坑（直径

100cm、深100cm），将积水由排水沟汇集到集水坑，再用水泵及时将水排出到场地外合理

的排水通道。

5.1.7对于杂填土地基处理工程，施工前应详细了解杂填土的成分、构成、级配和土石

比等，同时准备回填料。

19

条文说明

振杆密实法处理杂填土地基需进行反插回填，回填料可采用现场开挖的表层杂填土或外

运土，但不宜含有直径大于50mm的砾石、碎砖等坚硬物。

5.2工艺试验

5.2.1振杆密实法应通过工艺试验确定施工参数、施工工艺和处理效果，评价其适应性，

并应符合下列规定：

1工艺试验场地位置应根据工程地质和水文地质条件选择代表性场地；

2工艺试验的规模应根据待处理场地的复杂程度、建筑规模和工程类型等确定。一

种施工参数方案的试验区域面积不宜小于50m2或5×5排振点。

3对于液化地基处理工程，宜采用的不同施工参数包括但不限于：振动频率、振点

间距、沉杆和提杆速度、留振时间。

4对于湿陷性黄土地基处理工程，宜采用的不同施工参数包括但不限于：振动频率、

振点间距、喷气压力、反插次数。

5对于杂填土地基处理工程，宜采用的不同施工参数包括但不限于：振动频率、振

点间距、留振时间、反插次数。

条文说明

大规模施工前的工艺试验是确定工程参数的必要环节。工艺试验应根据设计资料和要求，

预先设定不同的振动频率、振点间距、留振时间、喷气压力等参数，在具有代表性的工程段

落内划定多个区域，按照设定好的施工参数组合依次施工。工艺试验结束后，应根据处理的

不同地基类型确定时效时间，检测加固效果。应对各试验区进行原位测试和土工试验，检验

是否满足设计要求。

施工单位应联合设计单位根据工艺试验结果优选施工参数，确认各项配套措施能够满足

设计处理要求和大规模施工条件。在有经验的地区，当地质条件和设计要求同类时，可不进

行工艺试验，直接采用类似条件下的施工工艺和参数。

工程实践表明，单点振动和群点振动的效果有差异，考虑到相邻振点间的“边界效应”，

要求一种施工参数方案的试验区域面积不宜小于50m2和5×5排振点。

5.2.2工艺试验施工时应对周边建（构）筑物进行变形监测。变形监测的方法和设备应

根据建（构）筑物类型和工程要求确定，并应符合《工程测量标准》（GB50026）和《建筑

工程施工过程中结构分析与监测技术规范》（JGJ/T302）中相关规定。对监测结果的分析评

价应按照国家行业标准《建筑工程施工过程中结构分析与监测技术规范》（JGJ/T302）执行，

20

当监测结果出现异常时应及时预警并查明原因。

条文说明

在工艺试验的过程中对周边建（构）筑物进行变形监测有助于明确振杆密实法施工对周

围环境可能造成的安全隐患。变形监测内容应根据施工场地周围存在的建（构）筑物类型确

定，包括工业与民用建筑、水工建筑、地下工程、桥梁和滑坡等。

5.2.3工艺试验施工时宜进行噪声监测。噪声监测方法、设备应符合《声环境质量标准》

（GB3096）、《建筑施工场界噪声测量方法》（GB12524）中相关规定。噪声的控制标准可

按现行国家标准《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB12523）执行。当噪声监测结果超

标时应停止施工并采取换装防音型振动锤等措施减少噪音。

条文说明

在噪声保护要求较高的区域进行振杆密实法施工时，应进行噪声监测，噪声值应满足要

求。

5.2.4现场振动速度监测方法应符合本规程第4.2.9条的规定。

5.2.5工艺试验检测结束后应提交以下成果：

1不同工程类型和土质条件下工艺试验场地处理后的加固效果检测资料。

2根据不同工程类型优化的振动频率、振点间距、留振时间等参数。

3确定施工控制标准及施工质量控制指标。

4校核处理后场地的平均沉降量，计算土体密实度。

5评估振杆密实法施工振动对周边建（构）筑物和环境的影响，确定振动影响安全

距离和减、隔振措施。

条文说明

工艺试验结束后，应根据不同工程类型和土质条件确定时间以检测加固效果。工程实践

表明，液化地基宜在施工完毕后14~28天内进行检测，湿陷性黄土地基和杂填土地基宜在施

工完毕7天以后进行检测。

各类地基土在水平和垂直方向上厚度不同，同时地基土的组成和性质也有差异，因此通

过工艺试验的检测结果提出施工质量控制指标，有助于保证工程质量。

处理后场地的平均沉降量或隆起量反映了地基土的有效密实程度，通过工艺试验可有效

修正处理前后场地高程和有关参数。

5.3施工设备

21

5.3.1振杆密实法施工设备应符合本规程附录A第A.0.1条规定

5.3.2振动锤宜采用DZ系列振动打桩锤。振动锤功率选型应符合本规程附录A第A.0.2

条规定。

5.3.3振杆类型应满足下列要求：

1振动杆的形状结构应符合本规程附录A第A.0.3条规定。振杆总长应大于场地最

大处理深度，宽度不应小于0.6m。

2采用气动振杆密实法处理湿陷性黄土时，振动杆应配有喷气管和喷气口，其中喷

气管内置于振动杆中心，喷气口形状应为圆形，并定期检查喷气口的磨损情况，及时更换喷

嘴。

条文说明

现场试验结果（图5.3.3）表明，十字形振动杆在可液化地基处理上的加固效果优于国外

常用的瑞典翼。

图5.3.3十字形振动杆与瑞典振动翼的加固效果对比

十字形振动杆的通孔设计可增加振杆与土接触面积，有利于振动能量传递。

早期的振动杆边缘为半圆形齿，下端为带尖刺齿的圆弧形，在湿陷性黄土和杂填土地基

中贯入效果差，目前已被淘汰并替换成边缘为尖刺齿、下端为锥形的新型振杆。

5.3.4施工承载平台结构和功能应符合本规程附录A第A.0.4条规定.

5.3.5智能化施工系统及监控系统的组成和功能应符合本规程附录A第A.0.5条规定。

条文说明

受限于技术条件，早期的施工设备主要依靠人工操作来控制卷扬机升降速率、施工深度

和留振时间等工程参数，难以实现标准化操作和统一控制。此外，设备集成度差，各类管线、

缆线等均暴露在外，工人工作环境恶劣的同时也易产生安全隐患。目前采用的智能化施工系

统及监控系统可以与施工承载平台上的卷扬机变频控制集成系统、深度记录装置等实现数据

22

互联，实现施工参数的预先设置、监控和自动记录。此外，远程监控系统采用云技术实现对

施工参数记录、上传及视频实时监控，并建立工程数据展示平台和工程信息汇总平台。系统

通过计算机控制施工全过程，能有效避免人为因素对工程质量造成的影响，其数据记录和汇

总功能也有助于后续总结查验。

5.4施工工艺

5.4.1振杆密实法处理可液化地基施工步骤（图5.4.1-1）应满足下列要求：

图5.4.1-1振杆密实法处理可液化地基施工工艺流程图

（1-放线定位；2-振动下沉；3-留振；4-振动提升；5-提至地面）

1施工机械到达指定区域，通过行走机构调整导向架位置使振杆与振点对中并调整

垂直度，不得强行将振杆对准要打的点位。承载平台前进时应考虑“退打”方向并与施工便

道垂直以便机械进出，不应以平行于施工便道的方向进行“退打”施工，如图5.4.1-2所示。

图5.4.1-2“退打”法示意图

（1-场地边界；2-路基中心线；3-振点；4-承载平台前进方向）

2根据设计频率和工艺试验结果调整振动锤的频率，启动振动锤，使振杆匀速下沉

23

至设计深度。下沉速度应控制在1.5m/min以内，振杆达到设计深度后，留振时间应根据工

艺试验结果确定。工艺试验未考察留振时间的，留振时间宜为30s。

3留振结束后，将振杆匀速提升至地面，提升速度应控制在2.0m/min以内。

4关闭振动锤，完成振杆密实法单点施工，移动机械到下一点位进行施工。

5.4.2气动振杆密实法处理湿陷性黄土地基施工步骤（图5.4.2）应满足下列要求：

图5.4.2振杆密实法处理湿陷性黄土地基施工工艺流程图

（1-放线定位；2-振动下沉；3-留振；4-振动提升；5-提至地面；6-振动反插；7-回填振压；

8-提至地面）

1行走机械到达指定区域，通过走形机构调整导向架位置使振杆与振点对中并调整

垂直度，不得强行将振杆对准要打的点位。机械定位时应考虑“退打”方向（图5.4.1-2），

以便机械进出。

2打开空气压缩机，根据工艺试验结果调整喷气压力，使振杆的四个喷气孔均保持

高压喷气的稳定状态。

3根据设计频率和试振结果调整振动锤的频率，启动振动锤，使振杆匀速下沉至设

计深度。下沉速度应控制在1.5m/min以内，振杆达到设计深度后，关闭空气压缩机并进行

留振，留振时间不宜大于15s。

4将振杆匀速提升至地面，提升速度应控制在2.0m/min以内。

5保持振动锤开启，使振杆在激振力作用下反插；反插次数应根据试振结果确定，

不宜多于3次。

6最后一次反插结束后，将振杆提升至地面，通过托盘机构在钻头处安装托盘，并

辅助填土机构，边填土边振压。

24

7最后一次反插回填结束后，将振杆提升至地面。

8关闭振动锤，完成振杆密实法单点施工，移动机械到下一点位进行施工，最后整

平场地。

5.4.3振杆密实法处理杂填土地基施工步骤（图5.4.3）应满足下列要求：

图5.4.3振杆密实法处理杂填土地基施工工艺流程图

（1-放线定位；2-振动下沉；3-留振；4-振动提升；5-提至地面；6-回填反插；7-提至地面）

1行走机械到达指定区域，通过走形机构调整导向架位置使振杆与振点对中并调整

垂直度，不得强行将振杆对准要打的点位。机械定位时应考虑“退打”方向（图5.4.1-2），以

便机械进出。

2根据设计频率和工艺试验结果调整振动锤的频率，启动振动锤，使振杆匀速下沉

至设计深度。下沉速度应控制在1.5m/min以内，振杆达到设计深度后，留振时间应根据工

艺试验结果