地基處理之砂石樁深層密實法解析（69頁附圖豐富）

1、地 基 處 理4 砂（石）樁第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)一 概 述 1、基本定義 碎(砂)石樁又被稱做粗顆粒土樁，是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔之后，形成由砂石構(gòu)成的大直徑密實樁體，包括碎石樁、砂樁和砂石樁，總稱為碎石樁。 砂石樁與樁周土共同組成基礎(chǔ)下的復(fù)合土層，構(gòu)成持力層。2、成樁方式 1) 成砂樁方式：振動法和沖擊法為主； 2) 成碎石樁方式：有振沖法、沉管法、干振法、強夯置換法、鉆孔錘擊法等。3、適用范圍： 碎石樁用于擠密松散砂土、粉土、黏性土、素填土及雜填土地基。但需注意兩點： 1）當(dāng)處理不排水抗剪強度小于20kPa的飽和黏性土和飽和黃土地基時，應(yīng)在施工前

2、通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。Why?因為如果樁周土強度過低，當(dāng)其不排水抗剪強度小于20kPa時，將導(dǎo)致土的側(cè)向約束力始終不能平衡由于填料擠入孔壁產(chǎn)生的作用力，那就始終不能形成樁體，故需經(jīng)過預(yù)壓加固處理； 2）不加填料的振沖加密法適用于處理黏粒含量不大于10的中砂、粗砂地基。 Why?(周圍砂料能自行塌入孔內(nèi)，可進行原地振沖)。 砂石樁法也可用于處理可液化地基。 1) 中、小型工業(yè)與民用建筑物； 2) 港灣建筑物(碼頭、護岸工程等)； 3) 土工構(gòu)筑物(土石壩、路基等)； 4) 材料堆置場地(礦料場等)； 5) 其它場地?；?、機場等。工程上，碎石樁法可用以下各類建筑：第三章 深層密實法 第三節(jié)

3、砂石樁(碎石樁)一 概 述 3、適用范圍：圖3-3-1 碎石樁碎石樁體樁周土體砂樁二、加固機理 1、松散砂土及粉土的加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 碎石樁(砂石樁)1) 松散砂土的工程特性 砂土和粉土屬于散粒狀結(jié)構(gòu)，粒間孔隙大，顆粒的排列位置很不穩(wěn)定， 在外荷(動力和靜力)作用下易發(fā)生移位,并會重新進行排列，趨于較穩(wěn)定狀態(tài)。因此，松散砂土沉降變形大、抗液化性弱、承載力小。尤其是受振動作用后，體積可縮小20%。2) 加固機理 通過碎石樁處理，可有效地改善松散砂(粉)土的工程特性，主要表現(xiàn)在三個方面：二、加固機理 1、松散砂土及粉土的加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 擠

4、密作用： a、對振沖法而言：施工過程中由于水沖使得松散砂土達到飽和狀態(tài)，并在高頻強迫振動下產(chǎn)生液化、重新排列密實；孔中填入的粗骨料被強迫振動、密實的同時，樁體半徑還不斷增大，對樁周土形成水平擠壓作用,甚至有一部分被擠入樁周土中。于是 ，砂土密實度、孔隙率 ，干密度和內(nèi)摩擦角，達到力學(xué)性能改善、承載力提高、抗液化性能增強的目的； b、對沉管法或干振法而言：施工中，樁管對周圍砂層產(chǎn)生很大的水平擠壓力，并將樁管處砂子擠向樁管周圍的土層中, 樁管四周砂層孔隙率、密實度 。 新鄭高速公路震動沉管擠密碎石樁施 工 二、加固機理 1、松散砂土及粉土的加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 由

5、于擠壓，緊貼于樁周管上的土結(jié)構(gòu)遭到完全破壞。樁管周圍塑性變形區(qū)，由于受到擠壓和孔隙水壓力的共同作用，強度顯著降低。樁管周圍塑性變形區(qū)(圖3-3-2 )半徑RP可由下式確定。 （3-3-1） 由式(3-3-1)知，塑性變形區(qū)域的大小與樁管半徑、土的變形模量成正比，與土的抗剪強度成反比。 圖3-3-2 樁孔周圍應(yīng)力分布區(qū)二、加固機理 1、松散砂土及粉土的加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)完全破壞區(qū)樁周土擠密后干密度沿徑向距離(l/d)的變化樁體或樁孔二、加固機理 1、松散砂土的加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 砂土和粉土中排水減壓振密作用比擠密作用顯著，是

6、砂石樁的主要加固作用之一。振密作用在宏觀上表現(xiàn)為振密變形。振動成樁過程中，一般形成以樁管為中心的“沉降漏斗”，直徑達樁徑的69倍，并形成多條環(huán)狀裂隙。 排水減壓振密作用: 振沖成樁過程中，樁周土體在循環(huán)荷載作用下發(fā)生收縮和趨于緊密，砂土在無排水條件下體積不斷收縮導(dǎo)致超孔隙水壓力產(chǎn)生，有效應(yīng)力降為零時引起砂土液化。碎石樁體材料具有良好的反濾效果，是理想的人工豎向排水減壓通道，土體中的超水孔隙水必然沿著改排水通道排出地面。隨著孔隙水排出，土體的孔隙比降低，密實度得到提高。二、加固機理 1、松散砂土的加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 預(yù)震抗液化作用: 砂石樁法的預(yù)震抗液化作用主

7、要有兩個方面： 樁間可液化土層受到擠密和振密作用。土層的密實度增加，結(jié)構(gòu)強度提高，表現(xiàn)在土層標(biāo)貫擊數(shù)的增加，從而提高土層本身的抗液化能力； 砂土的液化特性不僅與相對密實度和排水體有關(guān)，還與砂土的振動應(yīng)變史有關(guān)。預(yù)先受過適度水平的循環(huán)應(yīng)力預(yù)振的砂土，將具有較大的抗液化強度。砂石樁成樁過程中，樁間土受了多次預(yù)振作用，并通過樁體將產(chǎn)生的超孔隙水壓力消散，因而提高樁間土的抗液化能力。 2、對粘性土的加固機理 二、加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 1) 粘性土的工程特性: 結(jié)構(gòu)為蜂窩狀或絮狀結(jié)構(gòu)，粘粒含量高、粘間結(jié)合力強、滲透性低。 在受到動、靜外荷作用時，黏粒之間的結(jié)合力以及黏粒

8、、離子、水分子所組成的平衡體系雖然受到破壞，孔隙水壓力升高，土的強度降低，塑性變形增大，但是土中水并不容易排放。 黏性土密實度提高效果不佳，無法達到最終提高承裁力的目的。 2、對粘性土的加固機理 二、加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)2) 加固機理 主要通過置換法(用碎石樁置換粘性土) 實現(xiàn)改良土基的目的，具體表現(xiàn)在兩個方面。 樁體置換作用。以性能良好的砂石樁直接替換部分粘性土，構(gòu)成性能良好的復(fù)合地基。由密實的碎石樁樁體取代了與樁體體積相同的軟弱土，因為砂石樁的強度和抗變形性能等均優(yōu)于其周圍的土，所以形成的復(fù)合地基的承載力、模量就比原來天然地基的承載力、模量大，從而提高了地

9、基的整體穩(wěn)定性，減小了地基的沉降量。復(fù)合地基承載力增大率與沉降量的減小率均和置換率成正比關(guān)系。2、對粘性土的加固機理 二、加固機理 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 2) 加固機理： 排水固結(jié)作用。飽和黏性土地基中，碎石樁體的排水通道作用是砂石樁法處理飽和軟弱黏性土地基的主要作用之一。由于沉管成樁過程中的擠壓和振動等作用，樁間土?xí)霈F(xiàn)較大的孔隙水壓力，導(dǎo)致土強度降低。碎石樁施工結(jié)束后，上覆土體重力作用下，借助于砂石樁良好的排水作用，樁間土發(fā)生排水固結(jié)，同時由于黏粒、水分子、離子之間重新形成新的穩(wěn)定平衡體系，使土的強度得以恢復(fù)，甚至超過原土體強度。 三、加固作用和效果 第三章 深層密

10、實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)1 砂石樁加固作用： 不管是松散砂性土還是軟弱粘土，砂石樁具有復(fù)合地基的加固作用，并具體表現(xiàn)在5個方面：擠密、置換、排水固結(jié)、墊層和加筋作用。2 砂石樁加固效果： 對地基的加固效果具體表現(xiàn)在：可以使承載力提高，使地基沉降量減小，抗剪強度增加和抗滑穩(wěn)定性提高。 四、設(shè)計計算 (一)、一般原則 1、加固范圍： 總體上要大于基礎(chǔ)底面的面積，具體根據(jù)建筑物的重要性及場地條件確定。 對于一般地基，宜在基礎(chǔ)外緣擴大13排樁； 對可液化地基，在基礎(chǔ)外緣擴展寬度不小于基底可液化土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于5m。具體見下表所示。第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)基礎(chǔ)形式加

11、固范圍獨立基礎(chǔ)不超出基底面積條形基礎(chǔ)不超出或適當(dāng)超出基底面積筏形、十字交叉及箱形基礎(chǔ)基礎(chǔ)平面外輪廓范圍內(nèi)滿堂加固，輪廓線外加23排保護樁正方形布置矩形布置三角形布置扇形布置2、布樁形式： 對大面積滿堂處理，宜用等邊三角形布置；對單獨基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，采用正方形、矩形，等腰三角形較合適。四、設(shè)計計算 (一)、一般原則 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)四、設(shè)計計算 (一)、一般原則 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)3、樁徑：1)碎石樁：取決于施工設(shè)備的樁管大小和地基土條件，一般為0.71.0m ；2)沉管法施工樁：一般為0.m ；3)振沖樁：直徑一般為0.81.2m。4、材料

12、要求：碎石料可使用礫砂、粗砂、中砂、圓礫、角礫、卵石、碎石等，這些材料可單獨用一種，也可以粗細(xì)粒料以一定的比例配合使用。填料中含泥量5%，并且不含有粒徑大于50mm的顆粒。5、墊層：墊層是基礎(chǔ)的“保護層”。故樁體施工結(jié)束后，樁頂與基礎(chǔ)間宜鋪設(shè)300500mm厚的碎(砂)石墊層，并振實。四、設(shè)計計算 (一)、一般原則 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)6、樁長(加固深度)：取決于建筑物對地基的強度和變形條件等的設(shè)計要求以及地質(zhì)條件(軟土層的厚度、性能等)而定，砂土地基還應(yīng)考慮抗液化的要求。主要注意四個方面： 1）地基中松軟土層厚度不大時。根據(jù)較好土層埋深確定。 2）松軟土層厚度較大時。

13、按穩(wěn)定性控制的工程，樁長不應(yīng)小于最危險滑動面的深度；按沉降變形控制的工程，樁長應(yīng)滿足復(fù)合地基的沉降量不超過建筑物地基的容許沉降量。 3）對于可液化地基，加固深度按要求的抗震處理深度確定。 4）樁長不宜小于4m，砂樁的長度一般應(yīng)達8-20m。四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 加固目的是提高地基承載力，減小變形及抗液化性等。因此， 基本出發(fā)點是擠密。 由此，要求我們確定密實度(rd)，孔隙度(e)，樁位布置，樁徑(d)，間距(L)，樁體長或處理深度(H ) 。第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 假定在松散砂土中打入的砂石樁達到100%的擠密效果(即成樁過程中無隆起、下隆沉現(xiàn)

14、象，加固土無損失) 。 設(shè)：A單根樁所分擔(dān)的加固面積；V加固處理后的土體體積變化量；V0原砂土地基單位深度的平均體積，對應(yīng)體重為G ；VS砂層固體顆粒單位深度的體積；L樁距，處理前后重度g0、g1(對應(yīng)孔隙比eo，e1 ) ，h 為地基豎向變形，下沉?xí)r取正值，反之取負(fù)值，H為欲處理的天然土層厚度; Vv 處理后空隙體積。四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 (3-3-1) 1、樁距L的確定第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)圖 3-3-1 正方形樁位 圖3-3-2 孔隙比變化示意圖 四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 則：處理前的體積： V0=Vs(1+e0) (

15、3-3-2) 處理后的體積： V1=Vs(1+e1) =V0- V (3-3-3) (3-3-4) 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)(3-3-5) 當(dāng)樁位正方形布置時四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 (3-3-6) (3-3-7) 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)樁徑d 與樁距L的關(guān)系四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)按照規(guī)范給出的簡化公式修正系數(shù)用來考慮振動下沉密實作用，取值為1.11.2正方形布置時 (3-3-8) (3-3-9) 四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 第三章 深層密實

16、法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)地基擠密前干密度；樁間土最大干密度；擠實后的平壓實系數(shù)(取0.93) 四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 地基擠密后，要求達到的孔隙比e1，可按下式求得： 這兒：emax 、emin為砂土最大、最小孔隙比，按土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)確定(GB/T50123) ；Dr地基擠密后要求達到的相對密實度(一般取0.70.85) 。(3-3-10) 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)由式(3-3-5)可引伸出，單根樁(分擔(dān)的加固面積為A)、單位長的填料量為q 2、樁長 四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 2) 對松散土層較厚時。樁長不應(yīng)小于地基穩(wěn)定性

17、分析所確定的危險滑動面以下2m的深度；對于按變形要求控制的工程，長度應(yīng)滿足處理之后地基變形量不超過建筑物的地基變形的允許值，同時應(yīng)滿足軟弱下臥層的承載力要求。第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件和工程要求通過計算確定。具體有四種情況：1) 松散土層厚度不大時。樁長宜穿過松軟土層;四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)2、樁長 3) 對可液化地基，原則上要穿過液化層，如液化層過深，則樁長按現(xiàn)行的筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001) 的有關(guān)要求確定; 4) 樁長不宜小于4m（Why?）。(單樁載荷試驗表明，樁體

18、受荷過程中，在頂部4倍樁徑范圍內(nèi)將發(fā)生側(cè)面膨脹，故設(shè)計深度應(yīng)大于主要受荷深度，即不小于4m)圖3-3-3 樁體膨脹破壞模式 4m 對于砂性土地基，樁體的承載力雖然較大，但成樁過程中，樁間土被擠密，承載力也得到有效提高。實際中，可按擠密的砂土墊層為模型計算其承載力，具體按建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范(GB5007-2002) 有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 四、設(shè)計計算 (二)、用于砂性土地基的設(shè)計計算 3、承載力計算、穩(wěn)定性分析和變形計算4、穩(wěn)定性分析和變形計算 基于上述原因，該類地基的穩(wěn)定性分析同樣是按擠密砂土類為模型進行穩(wěn)定性分析和變形計算。 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性

19、土的設(shè)計計算 1、樁間距 式中為單根樁承擔(dān)的處理面積(m2) ； m (=樁身平均直徑d 2/單根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑de2)為樁土面積置換率，與樁間距成反比；Ap為砂石樁的截面積。第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定，間距一般不應(yīng)大于砂石樁直徑的三倍。初步設(shè)計可按下式估計： 等邊三角形布置:de =1.05l; 正方形布置:de =1.13l; 矩形布置: 。 l、l1、l2分別為樁的間距、縱向間距和橫向間距。 1) 等邊三角形布置：2) 正方形布置： (3-3-11a) (3-3-11b) 2、樁深(長) 1) 軟粘土層較薄時，樁體直接落至下臥相對堅

20、硬土層之上 (單樁承載力地基)； 2) 相對硬層埋深較大時， 樁長不應(yīng)小于地基穩(wěn)定性分析所確定的危險滑動面以下2m的深度； 3) 樁長不宜小于4m ，但不能夠大于砂石樁直徑的30倍。四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)3、樁徑 1) 樁徑可采用300800mm，具體可根據(jù)地基土質(zhì)情況及成樁設(shè)備確定；2) 按設(shè)計的復(fù)合地基承載力特征值確定； 四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 1) 粘性土地基中樁、土作用特征 粘性土地基中，振沖砂石樁處理主要是一種置換處理，樁體在處理后的地基中所起作用分兩種情況: 對較薄軟粘土。樁體是直接落至下臥硬的土

21、層之上，并起著應(yīng)力集中的作用。需要計算單樁承載力； 對厚層粘性土。樁體未穿透粘性土層，樁與樁間土起到復(fù)合地基的作用。需要按復(fù)合地基計算承載力。 4、 承載力計算第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 粘性土地基中樁、土作用特征決定了它是單樁承載力還是復(fù)合地基承載力，并限定了地基承載力的計算方式。四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 4、承載力計算第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)2) 單樁的承載力確定 對于由散體顆粒組成的砂石樁，其承載力主要取決于樁間土的側(cè)向約束能力，因此該類樁最可能的破壞形式是樁體的膨脹破壞。 宜通過單樁載荷試驗確定(用的最多最可靠); 如無試驗資料、

22、宜通過以下方法估算(有多種方法) a） 側(cè)向極限壓力法計算單樁極限承載力Ppmax (3-3-12) 式中 、u0 分別為原土的起始有效壓力和孔隙水壓力; Cu為地基土不排水抗剪強度； 樁料內(nèi)摩接角。 有效壓力和孔隙水壓力之和2) 單樁的承載力確定四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 4、承載力計算第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)圖3-3-4 復(fù)合地基應(yīng)力狀態(tài) (3-3-13) 單樁極限承載力Ppmax 如果令 求樁的允許承載力時，安全系數(shù)取3 2) 單樁的承載力確定(3-3-14) 四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 4、承載力計算第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁

23、(碎石樁) b) 綜合單樁極限承載力的方法 假定單樁側(cè)向擠出破壞具有軸對稱性，據(jù)樁周土體為被動破壞。則單樁極限承載力Ppmax可按下試計算： 2) 單樁的承載力確定四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 4、承載力計算第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)(3-3-15)還可進一步改寫為：PPmax = KpK Cu 不同算法Kp及K取值見表(3-3-1) Cu不排水抗剪強度；Kp被動土壓力系數(shù)，取值與算法有關(guān)，此處 ; (3-3-15) 樁體側(cè)向極限應(yīng)力。表3-3-1 粘土不排水抗剪強度及單樁極限承載力系數(shù)取值 為計算方便一般推薦用下式估算： 單樁極限承載力: Ppmax=20Cu

24、 (3-3-17) 2) 單樁的承載力確定四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 4、承載力計算第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 一般應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，但在初步設(shè)計時，也可用以下方式計算，假定作用載荷為p，作用于樁的應(yīng)力為pp；作用于樁間土應(yīng)力為ps，樁、土面積各為Ap和A-Ap。3) 復(fù)合地基的承載力確定稱應(yīng)力集中系數(shù) 應(yīng)力降低系數(shù) 設(shè)樁土應(yīng)力比為：則有： pA=ppAp+ps(A-Ap) (3-3-18)樁土面積置換率：四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 4、承載力計算第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)圖3-3-5 復(fù)合地基的剪切特性 (3-

25、3-18)可改寫為： 因此，對于小型工程的粘性土地基,如果無現(xiàn)場載荷試驗資料初步設(shè)計時，復(fù)合地基的承載力特征值可按該試估算：p =1+m(n-1) ps (3-3-19)3) 復(fù)合地基的承載力確定四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 4、承載力計算第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 5、地基沉降變形計算 復(fù)合地基模量ESP與樁間土壓縮模量Es具有如下關(guān)系 ESP=1+m(n-1)Es 知道了ESP，則具體沉降計算可按建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范(GB5007-2002) 中的有關(guān)計算公式進行確定 (簡化的分層總和法) ，當(dāng)然具體計算時還涉及到沉降計

26、算經(jīng)驗系數(shù)ys的取值問題，在無統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，可采用表2-5 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)表2-5 建筑物的地基變形允許值 注：1 表中數(shù)值為建筑物地基實際最終變形允許值； 2 有括號者僅適用于中壓縮性土；3 l為相鄰基的中心距離(mm), Hg為自室外地面起算的建筑物高度(m)； 4 傾斜指基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值. 四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 6、穩(wěn)定性分析 地基的穩(wěn)定性要求最危險的滑動面上諸力對滑動中心所產(chǎn)生的抗滑力矩與滑動力矩應(yīng)符合關(guān)系式（反映其抗傾滑能力）： 式中 Ms滑動力矩；MR抗滑力矩 可利用復(fù)合地基的抗剪特性、并使用圓孤滑動法來進行

27、計算，假定地基某深度處(Z) 剪切面與水平面的交角為，如果考慮砂石樁與樁間土兩者都發(fā)揮著抗剪效用，則復(fù)合地基的抗剪強度tSP為 (3-3-20) 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)四、設(shè)計計算 (三)、用于粘性土的設(shè)計計算 6、穩(wěn)定性分析 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)式中: C樁間土粘聚力； Z自地表面的起算深度p 樁料重度(容重) ； m樁土面積置換率； p應(yīng)力集中系數(shù)； p 樁料內(nèi)摩擦角。 如果考慮樁間土荷載產(chǎn)生的固結(jié)，則固結(jié)后強度，樁間土粘聚力C 這兒：U 固結(jié)度；C0 樁間土固結(jié)前飽度；s應(yīng)力降低系數(shù) ； cu 樁間土固結(jié)不排水內(nèi)摩擦角；P 計算深度Z 處的平

28、均壓力。 五、施工方法(最常用的幾種施工方法) (一) 振沖法 振沖法是振動水沖擊法的簡稱，按不同土類可分為振沖置換法和振沖密實法兩類。振沖法在粘性土中主要起振沖置換作用，置換后填料形成的樁體與土組成復(fù)合地基；砂土中主要起振動擠密和振動液化作用。振沖法的處理深度可達10m左右。 1、振沖器工作原理及施工過程 借助于偏心塊在定軸轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的慣性力，使得振沖器產(chǎn)生具有一定頻率和振幅的水平向振動力，振動的同時在其下端部噴射高壓水流。 在振沖聯(lián)合作用下，將振沖器逐步沉到土中的設(shè)計深度。清孔后填料振擊擠密直至地表面 形成實密樁體 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)圖3-3-6 振沖法施工順序示

29、意圖 2、機具配置 1) 吊車：用于提升、貫入振沖器及移動施工位置； 2) 振沖器：成孔并對料石的振實工作； 3) 供電系統(tǒng)及工作 保證能源供應(yīng)和控制開、關(guān)操作； 4) 供水系統(tǒng)(包括水泵)，以提供應(yīng)成孔施工用水； 5) 運料工具。五、施工方法(最常用的幾種施工方法) (一) 振沖法 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 1) 三通(電、水、料) 一平(場地)； 2) 施工場地布置：保證施工過程有序，順利； 3) 樁孔定位（測量、布線） 3、施工前的準(zhǔn)備工作五、施工方法(最常用的幾種施工方法) (一) 振沖法 4、施工工藝及順序 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 1) 連續(xù)

30、填料法：成孔后，振沖器預(yù)留孔底，邊填料邊振實；2) 分次填料法：成孔后，逐次填料，逐次振實(類似于淺層處理中的分層壓實施工法)； 3) 綜合填料法：分段連續(xù)填料振實(介于前兩者之間)； 4) 先護壁后制樁法：(主要針對軟土層) 成孔過程中沉沖一段填料護壁，再向下沉沖一段填料護壁完孔填料密實。 成樁順序：A、回向法；B往復(fù)拐折法；C間隔跳打法 主要有四種工藝5、施工要點 五、施工方法(最常用的幾種施工方法) (一) 振沖法 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)1) 振沖擠密法 對中粗砂地基土，可不用另外加料，直接用振沖器振動密實地基，對粉細(xì)粘質(zhì)土，為防止提出振沖器之后發(fā)生孔中塌方，最好采

31、用連續(xù)填料振實的辦法。 施工時，關(guān)鍵是對水量大小(目的？)及留振時間 ( ？）長短的控制；水量大小為了保證地基中的砂土充分飽和；留振時間(指振沖器在地基下某一深度處進行振動的時間) 足夠的振沖時間可以使得沙土充分液化，并形成足夠大的液化區(qū)，確保停振后砂土顆粒重新排及密實度的增大； 整個加固區(qū)完工后，由樁頂部向下1m左右深度段內(nèi)需開挖，并另作墊層進行密實處理；5、施工要點 五、施工方法(最常用的幾種施工方法) (一) 振沖法 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)2) 振沖置換法 施工成孔后，要留有一定時間清孔，用回水將泥漿帶出地面，然后再填料振實； 當(dāng)土層中夾有硬層時，應(yīng)采用多次往復(fù)振沖

32、辦法進行擴孔，便于加料； 加料時宜“少吃多餐”，以保證壓實； 最終填料是要大于造孔體積，(確保密室) 對孔底部填料尤其注意； 軟土地基要注意“先護壁、后制樁”防止縮徑，塌方。五、施工方法(最常用的幾種施工方法) (一) 振沖法 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)5、施工要點 3) 質(zhì)量控制：通過“三要素”保證質(zhì)量 三個要素指的是： a 填料量 b 密實電流 c 留振時間這三個要素是保證砂土產(chǎn)生液化及密實的能量關(guān)鍵。 五、施工方法(最常用的幾種施工方法) (二) 沉管法 包括 振動成樁法 和 沖擊成樁法 兩種。 1、振動成樁法 通過振動作用成孔成樁。振動作用下，將套管打入設(shè)計深度(該過

33、程同時也擠密了管周土體) ，然后通過套管向下投入樁料，邊提邊振實進行成樁，具體成樁方法有三種： 1) 一次拔管法: 樁管振動沉入到設(shè)計深度之后，通過投料漏斗加入砂石料的同時，一邊振實、一邊拔管，直至拔出地面一次完工。 質(zhì)量控制兩個方面：樁身的連續(xù)性與密實度（由拔管速度控制）、樁徑（填料量控制）第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)2) 逐步拔管法: 樁管振動沉入到設(shè)計深度之后，通過投料漏斗加料，分段填料、一邊振動、一邊拔管。每拔管50cm，停止拔管而繼續(xù)振動，停拔時間1020s（留振時間），直至將樁管拔出地面完工。 質(zhì)量控制關(guān)鍵：提拔段長度，填料量與振動時間。 五、施工方法(最常用的幾種

34、施工方法) (二) 沉管法 1、振動成樁法第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)3) 重復(fù)壓拔管法： 樁管沉入設(shè)計深度之后，按設(shè)計規(guī)定逐段灌料邊振邊拔管拔至一定長度段再邊振動邊向下壓管(沉管)，壓縮空氣并核定填料排出情況下壓樁管壓實填料，如此往高直至完樁。 質(zhì)量控制的關(guān)鍵有兩個方面： 填料量的排出率(即填入的料量是否最大限度地排入孔中)； 控制施工 用實際壓入比 樁管內(nèi)徑斷面面積；AP樁斷面面積）. 樁管拔起高度h1時，樁管內(nèi)有h0高度的料排出到樁孔內(nèi)， 則排出率= h0 / h1 ；h2為樁體壓實后的高度；壓實后體積變化率為 即 按要求的壓入比V控制樁的施工。五、施工方法(最常用的幾種

35、施工方法) (二) 沉管法 2、沖擊成樁法：主要是通過沖擊作用成孔、成樁，具體有兩種 第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁)1) 單管法： 用沖擊器(樁錘)將管打入設(shè)計深度，分次從套管填料、拔管、振沖密實成樁。 質(zhì)量控制： 樁身連續(xù)性(用拔管速度控制)； 樁徑(由灌砂量控制) 。2) 雙管法： 內(nèi)外管下沉到設(shè)計完深度 ， 拔起內(nèi)管，向外管內(nèi)填料，放下內(nèi)管，再拔起外管到內(nèi)管相同高度；錘擊內(nèi)外管壓實填料逐步成樁、完工。 質(zhì)量控制：樁體連續(xù)性(由貫入度控制)、密實性和其周圍土層擠密后的均勻性 六、地基質(zhì)量檢驗第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 1 應(yīng)在施工期間及施工結(jié)束后，檢查砂石樁

36、的施工記錄； 對沉管法，尚應(yīng)檢查套管往復(fù)擠壓振動次數(shù)與時間、套管升降幅度和速度、每次填砂石料量等項施工記錄； 2 施工后應(yīng)間隔一定時間方可進行質(zhì)量檢驗。 對飽和粘性土地基，應(yīng)待孔隙水壓力消散后進行，間隔時間不宜少于28d； 對粉土、砂土和雜填土地基，不宜少于7d； 六、地基質(zhì)量檢驗第三章 深層密實法 第三節(jié) 砂石樁(碎石樁) 3 砂石樁的施工質(zhì)量檢驗可采用單樁載荷試驗，對樁體可采用動力觸探試驗檢測，對樁間土可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探、動力觸探或其他原位測試等方法進行檢測。樁間土質(zhì)量的檢測位置應(yīng)在等邊三角形或正方形的中心。檢測數(shù)量不應(yīng)少于樁孔總數(shù)的2%； 4 砂石樁地基竣工驗收時，承載力檢驗應(yīng)采用

37、復(fù)合地基載荷試驗； 5 復(fù)合地基載荷試驗數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的0.5%，且每個單體建筑不應(yīng)少于3點。碎石樁施工方法分類分類施工方法成 樁 工 藝適用土類擠密法振沖擠密法 采用振沖器振動水沖成孔，再振動密實填料成樁，并擠密樁間土砂性土、非飽和粘性土，以爐、爐渣、建筑垃圾為主的雜填土，松散的素填土沉管法 采用沉管成孔，振動或錘擊密實填料成樁，并擠密樁間土干振法 采用振孔器成孔，再用振孔器振動密實填料成樁，并擠密樁間土置換法振沖置換法采用振沖器振動水沖成孔，再振動密實填料成樁飽和粘性土鉆孔錘擊法采用沉管且鉆孔取土方法成孔，錘擊填料成樁排土法振動氣沖法 采用壓縮氣體成孔，振動密實填料成樁飽和粘性土沉管法 采用沉管成孔，振動或錘擊填料成樁強夯置換法 采用重錘夯擊成孔和重錘夯擊填料成樁其它方法水泥碎石樁法 在碎石內(nèi)加水泥和膨潤土制成樁體飽和粘性土裙圍碎石樁法 在群樁周圍設(shè)置剛性的（混凝土）裙圍來約束樁體的側(cè)向鼓脹袋裝碎石樁法 將碎石裝入土工聚合物袋而制成樁體，土工聚合物可約束樁體的側(cè)向鼓脹【例題2】不加填料振沖加密法適用于處理黏粒含量不大于( )的中砂、粗砂地基。 A、3； B、5； C