地基處理第七講

1、第七講7、灰土擠密樁法和土擠密樁法8、砂樁法第八講9、碎石樁法10、石灰樁法第九講11、水泥攪拌法 12、夯實(shí)水泥土樁第十講13、高壓噴射注漿法第十一講水泥粉煤灰碎石樁法第十二講多元復(fù)合地基法第十三講加筋法第十四講灌漿法第十五講特殊地基處理第七講內(nèi)容：7灰土擠密樁法和土擠密樁法8砂樁法時間：2h7灰土擠密樁法和土擠密樁法71概述利用成孔過程中的橫向擠壓作用，樁孔內(nèi)土被擠向周圍，使樁間土擠密，然后將灰土或索土分層填入樁孔內(nèi)，并分層夯填密實(shí)至設(shè)計標(biāo)高。前者稱為灰土擠密樁法，后者稱為土擠密樁法。夯填密實(shí)的灰土擠密樁或土擠密樁，與擠密的樁問土形成復(fù)合地基。上部荷載由樁體和樁間土共同承擔(dān)。對土擠密樁法而

2、言，若枉體和樁間土密實(shí)度相同時，形成均質(zhì)地基。蘇聯(lián)阿別列夫教授于1934年首創(chuàng)，我國自20世紀(jì)50年代中期開始在西北黃土地區(qū)研究和應(yīng)用。國家標(biāo)準(zhǔn)濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范GBJ 2590和國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范J田792002均編人了灰土擠密樁法和土擠密樁法。 灰土擠密樁法和土擠密枉法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基，不適用于地下水位以下使用。當(dāng)?shù)鼗恋暮縒大于24、飽和度超過65時，成孔及拔管過程中，樁孔容易縮頸，樁孔周圍容易隆起，擠密效果差，此時不宜采用。灰土擠密樁和土擠密樁法處理地基深度一般為515m。若用于處理5m以內(nèi)土層，其綜合效果不如強(qiáng)夯法、重錘夯

3、實(shí)法以及換填墊層法。對大于15m的土層，若地下水位較深，也有采用螺旋鉆取土成孔，分層回填灰土，并強(qiáng)力夯實(shí)，使加固深度超過20 m的黃土地基加固實(shí)例。當(dāng)以消除地基的濕陷性為主要目的時，宜采用土擠密樁法；當(dāng)以提高地基土的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)性為主要目的時，宜采用灰土擠密樁法。特點(diǎn)灰土擠密樁法和土擠密樁法具有原位處理、深層擠密和以土治土。7.2 加固原理1土的側(cè)向擠密國內(nèi)外一些學(xué)者認(rèn)為：成樁時沿樁孔周圍土體應(yīng)力的變化與圓柱形孔擴(kuò)張時所產(chǎn)生的應(yīng)力變化相似。若用黃土有關(guān)力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)(E0、c和)常見值計算，求得在黃土中擠壓成孔時，RP(143190)d(d為樁孔直徑)，與試驗(yàn)實(shí)測征用擠密影響半徑基本一致。

4、單樁擠密的試驗(yàn)結(jié)果表明，在孔壁附近土的干密度d接近其最大干密度dmax壓實(shí)系數(shù)c1。依次向外土的干密度逐漸減小，直至接近原始干密度d0。對應(yīng)于dd0的界限點(diǎn)即為“擠密影響區(qū)”半徑，其值通常為(1.52)d。如果為消除黃土的濕陷性，則應(yīng)以c0.9或d15gcm3為界，確定滿足使用要求的“有效擠密區(qū)”。單個樁孔“有效擠密區(qū)”半徑通常為(1一1.5)d。土的含水量和原始干密度對擠密效果有顯著影響。當(dāng)含水量過低時，由于土呈堅硬狀態(tài)，塑性小，有效擠密區(qū)相應(yīng)縮小。當(dāng)含水量過高時，由于擠壓引起超靜孔隙水壓力，使土體只能向外圍移動而造成擠密效果不佳，且孔壁附近的土受擾動而使強(qiáng)度降低。因此，拔出樁管時樁孔容易出

5、現(xiàn)縮頸、回淤等情況。由此可知，含水量對擠密效果影響很大。其次，土的原始干密度對擠密范圍及效果也有顯著影響。原始干密度小時，有效擠密范圍小，效果也差。原始干密度是設(shè)計樁間距的基本依據(jù)。2土擠密樁擠密土擠密樁復(fù)合地基是由京土夯填的土樁和杖間擠密土體組合而成。樁孔內(nèi)夯填的土料多為就近挖運(yùn)的黃土類土，其土質(zhì)及夯實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)與樁間擠密土基本一致因此，土擠密樁和樁間土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)也相近，這已為大量的現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)。灰土擠密樁的長徑比大于6時，在堅向荷載作用下變形與荷載傳遞規(guī)律具有下述特點(diǎn)。(1)在極限荷載作用下，灰土擠密樁頂面上應(yīng)力通常為灰土試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的50一100，即灰土已處于過渡階段或已

6、達(dá)到破壞階段?；彝翑D密樁的破壞主要發(fā)生在樁身上部(1一15)d長度內(nèi)。載荷試驗(yàn)后挖開地基查明，在容許荷載作用下不少灰土擠密樁的柱頂已被壓裂(長度(115)d)，而下段樁身仍保持完好。(2)灰土擠密樁的樁頂沉降主要是樁身的壓縮量。樁身壓縮量約占總沉降量的23。在全部樁身壓縮量中，樁頂(1o15)d段內(nèi)的變形占60一85。有時灰土擠密樁即使達(dá)到破壞狀態(tài)，而樁底仍未產(chǎn)生沉降。(3)灰土擠密樁承擔(dān)的荷載是通過樁周摩擦力向周圍土體傳遞的。灰土擠密樁傳遞荷載的深度是有限的，一般不超過(610)d。試驗(yàn)表明，載荷板為剛性時，在均布荷載作用下，灰土擠密樁地基的基底壓力分布與土擠密樁地基有顯著的差別。基底均布壓

7、力為l 50 kPa(尚未超過地基承載力特征值)時，灰土擠密樁上應(yīng)力已超過600 kPa，樁間土上應(yīng)力為50一100 kPa，應(yīng)力分擔(dān)比ps9.215.6。測試結(jié)果表明，灰土擠密柱面積只占基底面積約20，卻承擔(dān)了50左右的荷載。73 設(shè)計計算采用土擠密樁或灰土擠密樁處理后形成的復(fù)合地基，其承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。當(dāng)無試驗(yàn)資料時，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ 792002規(guī)定，對灰土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的2倍，并不宜大于250 kPa；對土擠密被復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的1.4倍，并不宜大于180 kPa。1樁孔直徑選用根據(jù)所選用

8、的成孔設(shè)備、成孔方法以及場地土質(zhì)情況，確定樁孔直徑，一般取350400mm。2樁孔間距設(shè)計 樁孔間距設(shè)計從消除濕陷性和提高地基承載力兩個方面來考慮。(1)為消除黃土的濕陷性，擠密后的樁問土平均壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.90，對重要工程不宜小于0.93。樁間距可為被孔直徑的2一25倍，也可按下式估算。(2)從提高地基承載力考慮可由復(fù)合地基承載力公式得到樁孔間距表達(dá)式。復(fù)合地基承載力表達(dá)式為fspk=mfpk十(1m)fsk (74)對灰土擠密樁，fpk常取500kpa。3布樁范圍的確定 灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的面積，應(yīng)大于基礎(chǔ)或建筑底層平面的面積，以保證地基的穩(wěn)定性。 局部處理通常不考慮防滲隔水

9、作用。試驗(yàn)研究成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：對非自重濕陷性黃土、素填土、雜填上等地基，處理范圍每邊超出基底邊緣的寬度不小于0.25b(b為基礎(chǔ)短邊寬度)，并不小于0.5m；對于自重濕陷性黃土地基，處理范圍每邊超出基底邊緣的寬度應(yīng)該不小于0.75b，且不小于1 m。這樣可使基底下被處理土層不致產(chǎn)牛不良的側(cè)向變形。 4樁長設(shè)計 灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的深度，應(yīng)根據(jù)建筑場地的土質(zhì)情況、工程要求和成孔及夯實(shí)設(shè)備等綜合因素確定。5樁孔填料的選用樁孔內(nèi)的填料，應(yīng)根據(jù)工程要求或處理地基的目的確定，樁體的夯實(shí)質(zhì)量宜用平均壓實(shí)系數(shù)Ac控制。當(dāng)樁孔用灰土或素土分層回填、分層夯實(shí)時，樁體內(nèi)的平均壓實(shí)系數(shù)值，均不應(yīng)小

10、于0.96。土擠密樁填料多選用與樁間土性質(zhì)相近的就近挖運(yùn)的黃土類土?；彝翑D密樁演料多采用消石灰與土的體積配合比為2：8或3：7。7.4施工灰土擠密樁和土擠密樁的施工應(yīng)按設(shè)計要求和現(xiàn)場條件選用沉管(振動或錘擊)、沖擊或爆擴(kuò)等方法進(jìn)行成孔，使土向孔的周圍擠密。 1成孔和回填夯實(shí)施工應(yīng)符臺的要求 (1)成孔施工時，地基土宜接近最優(yōu)含水量。當(dāng)含水量低于12時至最優(yōu)含水量。 (2)樁孔中心點(diǎn)的偏差不應(yīng)超過樁距設(shè)計值的5。 (3)樁孔垂直度偏差不應(yīng)大于15。 (4)對沉管法，其直徑和深度應(yīng)與設(shè)計值相同；對沖擊法或爆擴(kuò)法，樁孔直徑的誤差不得超過設(shè)計值的i 70 mm，樁孔深度不應(yīng)小于設(shè)計深度的o5m。 (5

11、)向孔內(nèi)填料前，孔底必須夯實(shí)，然后用家土或灰土在最優(yōu)含水量狀態(tài)下分層回填夯實(shí)?；靥钔亮弦话悴捎眠^篩(篩孔尺寸不大于20 mm)的粉質(zhì)戳土，并不得含有有機(jī)質(zhì)；粉煤灰采用含水量為30一50的濕粉煤灰；石灰用塊灰消解(悶透)34d并過篩后的熟石灰，其粗顆粒粒徑不大于5mm。灰土應(yīng)拌和均勻至顏色一致后及時回填夯實(shí)。第8章 砂樁法8.1概述砂樁法是指利用振動或沖擊方式，在軟弱地基中成孔后，境人砂并將其擠壓入士中，形成較大直徑的密實(shí)秒樁的地基處理方法。主要包括秒樁置換法、擠密砂樁法等。 砂樁于19世紀(jì)30年代起源于歐洲，用于在海灣沉積軟土上建造兵工廠的地基工程中。當(dāng)時的設(shè)計砂樁長為2m，樁徑為0.2m，每

12、根樁承擔(dān)的荷裁為10kN。20世紀(jì)50年代后朋，出現(xiàn)了振動式和錘擊式施工方法。1958年，日本開始采用振動式重復(fù)壓拔管施工方法，這一方法的應(yīng)用使砂樁地基處理技術(shù)發(fā)展到一個新的水平，使其施工質(zhì)量和施工效率均有顯著提高，處理深度可達(dá)30 m。砂樁最初是用于處理松散砂土和人工填土地基的，而在軟弱粘性土地基上的應(yīng)用不太成功。我國在1959年首次在上海重型機(jī)器廠采用錘擊沉管擠密砂樁法處理地基，1978年又在寶山鋼鐵廠采用振動重復(fù)壓拔管砂樁施工法處理原料堆場地基。這兩項(xiàng)工程為我國在飽和軟弱戳性土中采用砂樁特別是砂樁地基處理方法取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。砂樁處理飽和軟弱粘性土地基時，主要是置換作用，可以提高地基承載

13、力和減少沉降，同時，還起排水通道作用，能夠加速地基的固結(jié)。8.2 加固原理地基土的土質(zhì)不同，對砂樁的作用原理也不盡相同1在松散砂土中的作用1)擠密作用 砂土和粉土屈于單粒結(jié)構(gòu)，其組成單元為松散粒狀體，滲透系數(shù)大，一船大于10-4cms。松散砂土在振動力作用下，其體積縮小可達(dá)20。 采用沖擊法或振動法往砂土中下沉樁管和一次拔管成樁時，由于樁管下沉對周圍砂土產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管將地基中同體積的砂擠向周圍的砂層，使其孔隙比減小，密度增大，這就是擠密作用。有效擠密范圍可達(dá)34倍樁直徑。這就是通常所謂的“擠密砂樁”。2)振密作用 采用振動法往砂土中下沉樁管和逐步拔出樁管成樁時，下沉樁管會對周圍砂層

14、產(chǎn)生擠密作用，拔起樁管會對周圍砂層產(chǎn)生振密作用，有效振密范圍可達(dá)6倍樁直徑左右。振密作用比擠密作用更顯著，其主要特點(diǎn)是砂樁周圍一定距離內(nèi)地面發(fā)生較大的下沉。采用這種成樁方法的砂樁稱為“振密砂樁”。2在軟強(qiáng)土中的作用1)置換作用2)排水作用3砂樁用途(1)在松散砂土中，可用于增大相對密度，防止振動液化。(2)在軟豹土中，可用于提高地基承載力，加速固結(jié)沉降，改善地基的整體穩(wěn)定性。83 設(shè)計計算 1加固范圍 加固范圍應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性和場地條件及基礎(chǔ)形式而定。對于一般基礎(chǔ)在基礎(chǔ)外應(yīng)布置13排樁；對于可液化地基，在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大寬度不應(yīng)小于可液化土層厚度的12，并不應(yīng)小于5m；對高等級公路，一般應(yīng)處理

15、至邊緣外13m。2樁位布置對大面積滿堂處理，樁位宜采用等邊三角形布置；對獨(dú)立或條形基礎(chǔ)，樁位宜采用正方形或矩形布置。3加固深度 加固深度應(yīng)根據(jù)軟弱土層的性質(zhì)、厚度或工程要求按下列原則確定： (1)當(dāng)軟土層不厚時，應(yīng)穿透軟土層； (2)當(dāng)軟土層較厚時，對于按變形控制的工程，加固深度應(yīng)滿足砂樁復(fù)合地基變形不超過地基容許變形值并滿足下臥層承載力的要求； (3)當(dāng)軟土層厚度較大時，對于按穩(wěn)定性控制的工程，加固深度應(yīng)不小于最危險滑動面以下2m的深度； (4)在可液化地基中，加固深度應(yīng)按抗震處理深度確定； (5)樁長不宜小于4m。 4樁徑根據(jù)置換率要求、成樁方法、施工機(jī)械能力等因素綜合考慮確定砂樁直徑。在

16、飽和軟弱默性土中應(yīng)盡可能采用較大的直徑。目前國內(nèi)采用的樁徑一般為0.3一0.8m，國外最大達(dá)2m。 5材料 宜使用中粗混合砂，含泥量不大于5。在對砂樁成型沒有足夠約束力的軟弱教性土中，可以使用砂和角礫混合料。樁孔填料量應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，估算時可按設(shè)計樁孔體積乘以充盈系數(shù)12一14確定。 6墊層砂樁施工完畢后，地面應(yīng)鋪設(shè)30一50 cm厚的砂墊層或砂石墊層鋪設(shè)，用平板振動器振實(shí)。7樁距計算砂樁的間距應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。對粉土和砂土地基，不宜大于砂石樁直徑的45倍，對熟性土地基，不宜大于砂石樁直徑的3倍*初步設(shè)計時，也可按下列公式估算。8復(fù)臺地基承裁力砂樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計時，也可通過下列方法估算。 (1)砂土地基 可根據(jù)擠密后砂土的密實(shí)狀態(tài)，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GD 50007的有關(guān)規(guī)定確定。 (2)對粘性土或粉土地基采用砂樁處理所形成的復(fù)合地基，可按式(87)一式(89)計算。 1施工標(biāo)高 砂樁施工標(biāo)高一般應(yīng)高于基礎(chǔ)底面設(shè)計標(biāo)高12m，以便開挖基坑時將沒有充分?jǐn)D實(shí)的或樁擠松的表層土完全挖去