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工程建设百问丛书 地下与基础工程百问

土粒的形状往往不规则，很难直接量测王粒的大小，只能通 过一些分析方法来定量描述土粒的大小。常用的方法有两种：对 大于0.1mm的土粒可用筛分方法，对小于0.1mm的土粒则采用 沉降分析法，

6．土的渗透性有何工程意义？何谓透系数？如何测 定？ 士是一·种多孔介质，固体颗粒组成的骨架间的孔隙是连通的， 孔隙中的水在本身重力和其他外力作用下可以流动，此即水的渗 流运动，士中水的渗透性对地下结构防水、工程施工降低地下水 位等都有重要意义。 渗透系数是表示水在土中单位时间渗流距离的数值，其单位 为cm/s。其数值可由达西定律求得：

压力施加到土样上，土的压缩量由顶部的微表测得，在无侧向 膨胀条件下进行压缩，可测定土的应力、应变和时间关系以及有 关的压缩性指标。无侧向膨胀的试验称单尚缩试验。同样，亦 可进行两个方向或三个方向的压缩试验 现场载荷试验是在现场挖一个坑，便其达到预先考愿的基础 理置深度，在整平的地基持力层上放承压板，面积药0.25～ 1.0m，在承压板上加荷测定流降。 8.何谓士的抗剪强度？如何测定？ 地基的破环表现为土体的滑动，所以，土的强度问题实质上 是土体内一部分土体与另一部分土体之间相对滑动的抵抗力，即 抗剪强度， 土抗剪强度试验的主要自的是确定破坏包线及相应的强度指 标粘聚力和内摩擦角。室内试验的主要方法是直剪试验和三轴 剪切试验。 直剪试验用的剪切盒由上下两部分组成，上盒固定不动，下 盒可以自由移动。土样（直径64mm、厚25mm）装在上下盒之间， 试样底部和顶部设透水石，通过承压板对土样施加竖向荷载，推 动下盒施加剪切力T，土样破坏时，在上下盒之间形成剪切面，即 破坏面。破坏环面上的竖向应力g=P/A，剪应力t=T/A。取3~ 4个同一类王，分别在不同竖向荷载作用下进行剪切，就可得到王 的抗剪强度与法向应力的关系，从而求得土的强度指标。 三轴剪力试验的基本原理，是土样在两个主应力作用下达到 破坏，再从破环状态下的应力条件出发，确定破坏面和破坏面上 的法向应力和剪应力，从而得到土的抗剪强度包线及其强度指标。 9.士压力分为几种？各有何特征？如何计算？ 挡土墙、建筑物地下室外墙、支护结构的挡墙、船闸、桥台 等主要承受土侧向压力。土压力的大小及其分布是一个比较复杂 的问题，它与挡墙的位移、墙后土的性质以及墙土之间的摩擦特 性等因素有关。 土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种。

静北土压力挡墙在墙后土体作用下，墙保持原来位置不发 生任何移动，墙后土体处于静止状态，此时墙背所受的土压力称 为静止士压力。按照在竖向自重应力作用下计算侧压力的方法来 计算静止土压力：

对于无粘性七（c0）GB/T 32392.9-2018 信息技术 互操作性元模型框架(MFI) 第9部分：按需模型选择，则

E pa—Yztg" 2ctg l 45° 更 + 45° 2

式中一一墙后土的重度，地下水以下用有效重度； c、一土的粘聚力和内摩擦角； 一计算点距地表面的距离。 取单位墙长计算，砂性士的主动土压力合力E。

墙长上粘性王的主动土压合

E Y 2 ?H'K, 1

被动土压力挡瑙在外力作用下被推向土体，作用在墙上的 土压力随之增大，直至墙后土体达到极限平衡状态，形成滑动面， 土压力达到最大值，此时土体对墙背施加的土压力称为被动土压 力。被动主压力按下式计算：

式中K——被动土压力系数，Kp=tg"45°十号 1.2地基承载力和变形 10．何调地基承载力？如何确定？ 地基承载力是地基土单位面积上承受荷载的能力。在工程设 计中，必须使建筑物基础底面压力不超过规定的承载力，以保证 地基土不致破坏。

地基承载力是地基土单位面积上承受荷载的能力。在工程设 中，必须使建筑物基础底面压力不超过规定的承载力，以保证 基土不致破坏。

1.3工程地质勘察 12.工程地质察划分为儿个阶段？各阶段的工作内 容是什么？ 工程地质勘察阶段的划分，应与设计阶段相适应。一般分为： （1）选择场址勘察应符合确定场址方案的要求； （2）初步勘察应符合初步设计或扩大初步设计的要求。 （3）详细察应符台施二图设计的要求。 对程地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑地基、尚 应进行施工勘察。 各勘察阶段的工作内容、工作童和工作方法，取决于建筑场 地复杂程度；对建筑场地地质条件的研究程度及当地建筑经验：建 设规模及建筑物类别；地基基础设计、施工的特殊要求。一般各 斯察阶段的工作内容如下： （1）选择场址勘察 ①搜集区域地质、地形地貌、地囊、矿产和附近地区的工程 地质资料及当地的建筑经验； ②在搜集和分析已有资料的基础上，通过勘探了解场地的地 层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质 条件； ③对工程地质条件复杂，已有资料不能符合要求，但其他条 件较好且倾向于选取的场地，应根据具体情况进行工程地质测绘 及必要的勤探工作。 (2）初步勘察 初步查明地层、构造、岩石和土的物理力学性质、地下水 埋藏条件及冻结深度： ②查明场地不良地质现象的原因、分布范围、对场地稳定性 的影响程度及其发展趋势； ③对设防烈度为7度及7度以上的建筑物，应判定场地和地 基的地霆效应。

（3）详细勘察 少查明建筑范围内的地层结构、岩石和土的物理力学性质，并 对地基的稳定性及承载能力作出评价： ②提供不良地质现象的防治工程所需的计算指标及资料 ③查明地下水的埋藏条件和侵蚀性，必要时还应查明地层的 参透性，水位变化幅度及规律； ④判定地基岩石和土及地下水在建筑物施工和使用中可能发 生的变化及影响，并提出防治建议。 （4）施工勘察 遇较重要建筑物的复杂地基需进行施工验槽；或基槽开挖后 地质条件与原勘察资料不符，可能影响工程质量时，深基础施工 设计及施工需进行地基监测工作；地基处理、加固时需进行设计 和检验工作；施工中出现边坡失稳需观测和处理等。应配合设计、 施工单位进行施工勘察，解决与施工有关的工程地质问题，并提 出相应的斯察料

13，探孔的间距和深度如何确定?

勘探线、点间距（m）

注，表中间距不适用子地球物理勘探

勘探孔包括钻孔、探并、触探孔及萨探孔

注：I类建筑物指重要建筑物（如有纪念性的大型建筑物或关键性的工业主！ 房）；基底荷载较大的建筑物（如7层及7层以上的民用建筑或最大吊车起重 量大于50t的工业厂房）使用上或生产工艺上对地基变形有特殊要求的建筑 物。「类建筑物指基底荷载不大的一般建筑物（如6层及6层以下的民用建 筑或基底荷载与其相当的工业厂房）

注：表内深度未考虑相邻基底荷裁的影呢

对除按容许荷载力计算外，尚需进行变形验算的地基，部分 勘探孔应达到地基压缩层的计算探度，

对除接按容许荷载力计算外，尚需进行变形验算的地基，部分 勘探孔应达到地基压缩层的计算深度。 14．何调施工勘探？包括哪些内容？ 对较重要建筑物的复杂地基（需进行施工验槽）；基槽开挖后 发现地质条件与原勘察资料不符；深基础工程设计和施工；地基 处理加固，需进一步查明和处理地基中的溶洞或土洞；施工中出 现近坡失稳等。为配合设计和施工的需要要进行施工勘察。 施工验槽时，需对基槽作地质素描，实测地层界线，查明人 工填土的分布和均句性，必要时应进行补充勘探测试。

对深基础进行施工勘察，应根据不同施工方法分别进行下列 工作： （1）进行大幅度、人面积人工降低地下水位时，应提供地层 渗透系数，并判定降水满斗区域内地面沉降或建筑物产生附加 沉降的可能性； （2）当判定深层开挖对基坑变形及邻近建筑物的影响时，宜 在施工过程中实测基底回弹、隆起或土的侧向位移，以及邻近建 筑物的附加沉降等； （3）当采用沉并、沉箱基础工程方案时，应提供其与地基土 的摩擦系数f，并判定其正常下沉的可能性。 对进行地基处理加固的工程，需分别进行下列工作： （1）采用重锤夯时，应查明地下水位及其变动情况，并在试 夯前测定土的含水量，干密度及最优含水量。 （2）采用硅化法时，应测定土的渗透系数、地下水流速和pH 值。 （3）采用人工冻结法时，应提供地下水水位、流向、流速、水 头、水力坡度、水温、化学成分及地下水位以下各有关土层的渗 透系数。

工程地质勘察报告包括哪些

工程地质勘察报告一般包括下列内容： (1）文字部分 ①任务要求及勘察工作概况； ②场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象、地层成 昙条件、岩石和上的物理力学性质及建筑经验等； ③场地的稳定性和适宜性、岩石和土的均匀性和容许承载力， 地下水影响、土的最大冻结深度、地震基本烈度以及由于工程建 设可能引起的工程地质问题等的结论和建议。 (2）图表部分 ①勘探点乎面布置图； ②综合工程地质图或工程地质分区图；

③工程地质副面图； 4地质柱状图或综合地质柱状图： 有关测试图表等。 * 16，何调净力触探？其内容和用途如何？ 静力触探是通过一定的机械装置，将一定规格的触探头用静 力压人土中，同时用传感器或直接测量仪表量测土层对触探头的 贯人阻力，以此作为试验成果。触探头多用圆锥形，其贯入阻力 是指触探头锥底截面单位面积的阻力和触探头侧壁与土的摩 擦阻力，两部分。为此，静力触探是一种定量的测试技术。 静力触探设备主要由两部分组成：部分是静力贯入装置，其 基本功能是可控制等速压贯入：另一部分是传动系统。自前使用 的传动系统有液压的和机械的。为了提供足够的贯入压力，除靠 装置本身的自重之外，常需配有反力装置，一般多采用地锚或将 贯入设备装置在汽车上以提供反力。 现在使用的是电测静力触探，它是利用电应变测试技术，将 触探头设计成直接量测贯入阻力的传感器，以便在贯入过程中直 接感受土层的贯人阻力对触探头的摩阻力，并转换成电讯号传送 到地面由仪表显示， 电测静力触探的主要设备，除了无特殊要求的贯入机械外，关 键部分是具有特殊功能的探头。我国于60年代研制了“电阻应变 式单桥探头”，70年代中期又发展了“电应变式双桥探头”。双 桥探头的特点是利用两个电阻应变电桥分别测定触探头的锥尖阻 力9。和侧壁摩阻力f。可用于单桩的模型试验，分别测求单桩桩 尖承载力和侧壁摩阻力。 静力触探的用途：（1）利用比贯入阻力确定地基的基本承载 力［R和侧限压缩模量Es、变形模量E；（2）判定地基土在地囊 作用下液化势；（3）此外，静力触探还可用于划分土层、计算地 基沉降、推算桩端承载力和桩侧摩阻力、确定砂土的内摩擦角等。 17.何请动力触探？常用的类型和规定如何？ 动力触探是采用规定重量的击锤和相应的落距，把一定规格

式中N"..标准贯人试验锤击数；

安锤击数判定砂士的密实度和内摩擦！

按锤击数判定粘性土的状态和。值

注：适用于冲积、洪积的一般帖性土层

按锤击数N判定粘性土的力学指标

注：锤击数N是用手拉绳方法测得的，其值比机械化自动落锤方法所得链击效 NM略高换算关系为：N=0.74+1.12NM。适用范围为2

包判定液化 判定液化可按《建筑抗震设计规范》中介绍的公式计算临界 标贯击数Ner，当实测N值小于Nc时则为可液化土。 （2）圆锥动力触探 这种触探采用实心的圆锥形探头，有中型和重型两种探头。它 主要用于砾质土层。其功能与标准贯人试验相似，此处不再重复。 18．何谓载荷试验，一般应如何进行？ 载荷试验指平板载荷试验，是岩土原位测试中定量方法的 种。它是一种模拟实体基础受荷的原位试验，用来测定地基土变 形模量、地基承载力、估算建筑物沉降等。在工程实践中，人们 认为是较可靠的方法，据以验证其他有争议的结果。 进行平板载荷试验时，控一试坑，在待测岩土体上放置一圆 形或方形的具有一定柔性的承压板，在其上逐级施以静荷载（p）， 观测承压板的相应沉降（s），直至土体达到破坏。试验可通过在承 压板上加铁块等重物直接加荷，亦可设锚固装置利用液压千斤顶

为基本承载力[R]对于低压缩性土和砂,土取[R］=P0.01～p0.015。 （3）极限荷载法 基本承载力［R］还可由极限荷载Pu，除以安全系数K来确 定：

[R] = (K=2) K

对软土的地质勘察有何要

必要时应进行施工勘察。对大型广址、重点工程应分可行性研究 勘察，初步勘察，详细勘察和施工勘察四个阶段勘察；对建筑性 质和总平面位置已定的工程，也可仅进行详细勘察。 详细勘蔡应进行下列工作： （1）查明建筑物范围内的地层结构及其物理力学性质，软土 的固结历史、强度和变形特征，并对地基的稳定性和承载能力作 出评价； （2）查明地下水的埋藏条件、侵蚀性和地层的渗透性； （3）判定地基土及地下水在建筑物施工和使用过程中可能产 生的变化和影响，并提出防治方案和建议； （4）提供地基变形的计算参数。必要时：应对基础沉降量、相 邻基础沉降差或基础整体倾斜进行计算： （5）提供深基础开挖后边坡稳定性计算所需参数和支护方案， 并对基坑开挖、井点降水对邻近建筑物的影响作出分析和评 价。 关于施工勘察，遇下列情况之一时才进行： （1）基槽并挖后地质条件有差异，并可能影啊工程质量： （2）深基础施工设计及施工中需进行有关地基监测工作； （3）地基处理、加固时，需进行设计和检验工作； （4）对已埋的塘、浜、沟、谷等的位置，需进一步查明和处 理； （5）预计施工时，对土坡稳定性需进行监测和处理。 软土地区勘察报告的基本内容如下： (1）文字部分 ①工程概况、任务要求、勘察阶段及勘察工作概况， ②场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象、地层成 层条件、岩土的物理力学性质及建筑经验等； ③场地的稳定性和适宜性、岩土的均匀性和标推承裁力，地 下水的影响，土的最大冻结深度，地震基本烈度以及虫于工程建 设可能引起的工程地质间题等，有针对性的拉出适宜的基础形式

和有关的计算参数及施工中应注意的事项。 （2）图表部分 ①勘探点平面布置图； ②综合工程地质图或工程地质分区图： ③工程地质部面图： ④地质柱状图或综合地质柱状图： ③有关测试图表等

20.为桩基工程服务的地基勤袭有何要求？

α.摩擦桩拟穿过的土层的性质和状态，在水平方向上变化较 大： b、爆扩桩拟穿过的士层中，有影响爆扩成型的夹层。 （2）桩基工程勘探孔深度 应符合下列要求：

①采用单排端承桩时，部分勘探托宜深入预计的桩尖持力层 预板以下2m（对砂卵石层或1类建筑物）或3m（对粘性土层或 1类建筑物）。当在预计的深度范围内有软弱下卧层时，应予以钻 穿，并达到厚度不小于3的密实土层，当持力层为基岩时，一般 达到基岩即可。 ②当采用单排摩擦桩时，勘探托深度宜超过预计桩长12m。 ③对群桩，当计算地基变形时，可按与桩群相当的实体基础 考虑，部分控制性勘探孔深度，自预定桩尖深度算起，一般为0.5 1.0B（B为实体基础宽度）。 （3）对桩基勘探深度范围内的每一主要土层，均应采取土试 样或进行源位测试，以测求土的物理力学性质。对摩擦桩，在其 穿过的各主要土层及桩尖持力层中，所测求的同一指标宜取得6 个以上的室内试验数据，或2个以上的原位测试数据；对端承桩 和爆扩桩，桩尖以上土层的测试数据可适当减少。 为选择桩基的良好持力层及确定桩基计算指标，宜通过静力 触探或动力触探，连续测定地基土层不同深度的力学强度或密实 程度。

注：二灰为石灰和粉煤灰的拌企料

22荷谓软土？有何工程特性？设计、施工应注意些 什么？ 我国沿海一些城市如天津、上海、连云港、温州、广州、宁 波、福州等以及沿江和湖泊沿岸往往存在厚薄不等、承载力低于 100kPa的高压缩性淤泥或淤泥质王，工程上俗称为饱稚软粘上 郎软土。它以粘粒为主，在静水或缓慢流水环境中沉积，并伴有 微生物作用的一种十。其天然孔隙比等于或大于1.0，含水量等于 或大于液限。当天然孔隙比大于1.5时，称为淤泥，在11.5时 称为淤泥质士。 软士的工程特性有下列几点： （1）当作用在地基上的压力超过比例界限值，或者施工时士 被扰动，将发生塑性变形； （2）由于渗透系数很低，且土的含水量与液限相当，排水固 结沉降需较长时间，次固结效应亦极显著； （3）由于压缩性大，压缩模量低，受前后沉降值大，差异降 沉亦大。 根据软土的以工特性，所以施时尽量少扰动软士；开挖深基 坑时注意不使基坑周围产生过大沉降，影响相邻建（构)筑物正常 使用.在隆水施工时需较长时间才能降至预定深度。在设计中要正

确选定地基容许承载力：注意沉降持续时间长，有的达20年以王 还需注意防止产生过大的差异降沉，影响建（构）筑物的使用。 23.何谓湿陷性黄土？有何工程特性？ 黄土以粉土为主，粉粒含量一般在60%以上；孔隙比较大：具 有肉眼可见的竖向根状圆孔；富含碳酸钙盐类。我国黄土主要分 布于甘肃、陕西秦岭以北、青海、河南、山西等省，堆积厚度 般在10~40m。浸水产生禄陷的黄土是黄士中的一部分，工程上 称为湿陷性黄上。 湿陷性黄土真有下列工程特性： （1）结构的欠压密状态。黄土在天然沉积过程中有可溶盐的 结晶和薄膜水的吸附作用，使黄土在干旱气候条件下的沉积过程 中处于欠压密状态。因此．在有水浸人时表现为湿陷。这是黄土 地基上建筑物破坏的主要原因。由于黄土的欠压密状态，可通过 较高压力使其达到压密状态，因而工程中可用重锤夯实、强夯、挤 密等方法进行地基处理； （2）存在湿陷起始压力。当水浸湿黄土后，由于可溶盐的胶 结构强度消失及水膜的楔人作用，粘聚力急骤降低，但仍保存部 分初始结构力，是颗粒相互接触间的强度。当外力超过该强度时， 湿陷才能产生。所以，湿陷起始压力系土体受水浸后发生湿陷 现象的外力； （3）湿陷变形速率大，但一旦停止供水，稳定亦很快。浸水 后湿陷立即开始，停水后很快稳定，湿陷变形转化为压缩变形： （4）受水后强度急骤降低。黄土受荷，当荷载超过湿陷初始 压力后，除土体垂直压缩变形外，还同时发生大量侧向挤出。由 于黄土受水后强度急骤降低，所以凡未进行地基处理的黄土地基， 其承载能力应根据饱和土的载荷试验确定；部分处理的地基，如 上覆土层换土或夯实，其下卧层的地基承载力宜按受水可能程度 经过试验确定。 24.何谓调膨胀土？有何危害？ 批一食查期性士实今右一完数是的菱脱士矿物题粒，具

26.何谓换土垫层法？常用的有娜几种？ 换土垫层法是将基础底面下处理范围内厚度不很大的软弱子 层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰 土、炉渣、粉煤灰等，并加以压（夯、振）实至要求的密实度。这 类方法主要用于加固地基表层土和回填士等。 按回填不材料形成的垫层，命名为该种材料的垫层。常用的 有砂垫层、碎石垫层、素土垫层，干渣垫层和粉煤灰垫层。适用于淤 泥、淤泥质士、湿陷性黄土、杂填土、暗沟、暗塘的浅层处理。 27．砂垫层的作用是什么？设计要点是什么？如何进 行施工？ 砂垫层即以有足够厚度的级配良好的中粗砂层，置换可能被 剪切破坏的软弱土层，以进行地基处理。 设计砂垫层时，垫层顶面每边宜比基础底面大300mm。垫层 底面宽度（以米计），应满足基础底面应力扩散的要求，可按下

实地基处理方法的主要适用范和加

3I.强夯法的加固机理是什么？设计要点是什么？如 何施工？ 强夯法适用于碎石土、砂王、低饱和度的粉王和粘性土、湿 陷性黄七、杂填土和素填士等地基的处理。对饱和度较高的粘性 土处理效果不显著，尤其是用于淤泥和淤泥质土地基，处理效果 更差。 强夯是用10~～40t（国外达100t）的夯锤，用大落距对地基十 进行强力击。其加固机理为动力密实（夯击使土体中的孔隙体 积减小，土体变得密实）、动力固结（击使土体局部液化并产生 许多裂隙，增加排水通道，使孔隙水逸出，待超孔隙水压力消散 后，土体固周结）和动力置换（夯击将碎石等挤入土体中）LY/T 1423-2018 木材工业用旋风分离器， 强的有效加固深度，Menard曾提出下列估算公式：

强的有效加固度（m）

注：强夯的有效加固深度应从起夯面算起

务锤材料·人吨位的务锤多数来用钢板外壳内灌混凝土的锤， 自前也有为了运输方便和根据工程需要，浇筑成在混凝土的锤上 能临时装配钢板的红台锤，由于锤重日益增加，锤的材料已趋尚 于由钢材铸成。 国内通常采用的落距为8～20m。对相同的夯击能量，常选用 大落距的施工方案，这是因为增大落距可获得较大的接地速度，能 将大部分能量有效地传到地下深处：增加深层夯实效果，减少灌 耗在地表土层塑性变形的能量。 夯击点位置可根据建筑物结构类型进行布置。对基础面积较 人的建筑物或构筑物．可按等边三角形或正方形布置夯击点；对 办公楼和住宅建筑等，可根据承重墙位置布置点，一般可采用 等腰三角形布点；对I业！房可根据柱网来布置务击点。 由于基础的应力扩散作用或需消除液化，强夯处理范围应大 于建筑物基础范围。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜 为设计处理深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。 夯击点闻距（距）一般根据地基土的性质和要求处理的深 度而i定。夯距通常为5～9m，为了使深层土得以加固，第一遍夯 击点的间距要大，这样才能使夯击能量传递到深处。下一遍夯点 往往布置在上一遍夯点的中间。最后一遍是以较低的夯击能进行 夯击，彼此重叠搭接，用以确保近地表士的均勾性和较高的密实 度。如果夯距太近，相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成 硬层，则将影响夯击能向深部传递。夯击粘性土时，一般在夯坑 周圖会产生辐射向裂隙，这些裂隙是动力固结的主要因素。如夯 距太小时，等于使产生的裂隙重新又被闭合。对处理深度较深或 单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。 夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关 系曲线确定，且应同时满足下列条件： （1）最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较 大时不大于1o0mm （2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起：

砂桩、碎石桩施工方法分类

碎石和砂桩的施工，主要还是用振冲法和沉管法。其施工 准备工作有下列凡点： （1）了解现场有无障碍物存在；加固区边缘留出的空间是杏 够施工机具使用；空中有无高压线；现场有无排泥处；料场是否 合适； （2）了解现场地质情况GA/T 2000.55-2015 公安信息代码 第55部分：银行账户类型代码，土层分布是否均匀；有无软弱夹层； （3）对中大型工程，宜事先设置··试验区，进行实地制桩试 验，从游求得各项施工参数。 砂桩常用的成桩方法有振动成桩法和冲击成桩法。振动成桩 法是使用振动打桩机将桩管沉人士层中，并振动挤密砂填料。冲 击成桩法是使用蒸汽或柴油打桩机将桩管打人土层中，并用内管 夺击密实砂填料，实际上这也就是碎石桩的沉管法。因此，砂桩