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1、第1页/共29页一、碎石桩 目前国内外碎石桩的施工方法多种多样，按其成桩过程和作用可分为四类，如表4-14-1所示。第2页/共29页 建筑地基处理技术规范规定：振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。第3页/共29页二、砂桩 目前国内外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入土层中，并振动挤密砂料。冲击成桩法是使用蒸汽或柴油打桩机将桩管打入土层中，并用内管夯击密实砂填料。因此，砂桩的沉桩方法，对于砂性土相当于挤密法，对黏性土则相当于排
2、土成桩法。第4页/共29页4.2 4.2 加固原理4.2.1 4.2.1 对松散砂土加固原理 碎石桩和砂桩挤密法加固砂性土地基的主要目的是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性。碎石桩和砂桩加固砂土地基抗液化的机理主要有三方面作用：第5页/共29页1 1、挤密作用 对挤密砂桩和碎石桩的沉管法或干振法，在成桩过程中桩管对周围砂层产生很大的横向挤压力，桩管中的砂挤向桩管周围的砂层，使桩管周围的砂层孔隙比减小，密实度增大。有效挤密范围可达3 34 4倍桩直径。第6页/共29页2 2排水减压作用 对砂土液化机理的研究证明，当饱和松散砂土受到剪切循环荷载作用时，将发生体积的收缩并趋于密实，在砂土无排水
3、条件时体积的快速收缩将导致超静孔隙水压力来不及消散而急剧上升。有效应力也急剧降低，砂土产生液化现象。当加固砂土时，在桩孔内充填碎石、卵石、等反滤性好的粗颗粒料，形成渗透性能良好的人工竖向排水减压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高和砂土液化，并可加快地基的排水固结。第7页/共29页第8页/共29页3 3砂基预震效应 在振冲法施工时，振冲器以每分钟1450次振动频率，98m/s2水平加速度和90kN激振力喷水沉入土中，施工过程使填土料和地基土在挤密的同时获得强烈的预振，可以增强砂土抗液能力。第9页/共29页4.2.2 4.2.2 对黏性土加固机理 对黏性土地基（特别是饱和软土），碎（砂）石
4、桩的作用不是使地基挤密，而是置换。碎石桩置换法是一种换土置换，即以性能良好的碎石来替换不良地基土；排土法则是一种强制置换，它是通过成桩机械将不良地基土强制排开并置换，在地基中形成具有密实度高和直径大的桩体，它与原黏性土构成复合地基而共同工作。第10页/共29页 碎（砂）石桩作为复合地基的加固作用，除了提高地基承载力、减少地基的沉降量外，还可用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的抗滑稳定性。不论对疏松砂性土或软弱黏性土，碎（砂）石桩的加固作用有：挤密、置换、排水、垫层和加筋五种作用。第11页/共29页4.3 设 计 计 算4.3.1 一般设计原则一、加固范围 加固范围应根据建筑物的重要性和场地条件及
5、基础形式而定，通常都大于基底面积。对一般地基，宜在基础外缘扩大13排桩；对砂土、粉土等可液化地基应加宽1/2基底下可液化土层厚度，并不应小于5m。第12页/共29页二、桩位布置 均匀受力地基：满堂布置，宜用等边三角形布桩；独立或条形基础：宜用正方形、矩形或等腰三角形布桩；圆形或环形基础（如油罐基础）：宜用放射形布置。第13页/共29页三、加固深度 加固深度应根据软弱土层的性能、厚度或工程要求按下列原则确定：(1)(1)当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬层埋藏深度确定；(2)(2)当相对硬层的埋藏深度较大时，对按变形控制的工程，加固深度应满足地基变形值不超过建筑物地基容许变形值，并满足软弱下
6、卧层承载力的要求；(3)(3)对按稳定性控制的工程，加固深度应不小于最危险滑动面以下2m2m的深度；(4)(4)在可液化地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定；(5)(5)桩长不宜短于4m4m。第14页/共29页四、桩径 碎（砂）石桩的直径应根据地基土质情况和成桩设备等因素确定。采用30kW30kW振冲器成桩时，桩径一般为0.700.701.0m1.0m，采用沉管法成桩时，桩径一般为0.300.300.70m0.70m，对饱和黏性土地基宜选用较大的桩径。五、材料 桩体材料可以就地取材，一般使用中、粗混合砂、碎石、卵石、砂砾石等，含泥量不大于5%5%。第15页/共29页六、垫层 碎（砂）石桩
7、施工完毕后，基础底面应铺设3050cm厚度的碎（砂）石垫层，垫层应分层铺设，用平板振动器振实。在不能保证施工机械正常行驶和操作的软弱土层上，应铺设施工用临时性垫层。第16页/共29页4.3.2 4.3.2 用于砂性土的设计计算 第17页/共29页第18页/共29页第19页/共29页第20页/共29页 在进行地基处理方案初步设计时，可按照建筑地基处理技术规范(JGJ 79-2002)(JGJ 79-2002)中给出的简化公式考虑施工振密效应：等边三角形布桩：正方形布桩：修正系数用来考虑振动下沉密实作用，取值为1.11.2。地基挤密后要求达到的孔隙比e e1 1可按工程对地基承载力要求或按下式求得
8、：第21页/共29页 分别为砂土的最大和最小孔隙比。为地基挤密后要求砂土达到的相对密度，可取0.700.85。振冲桩的间距也可根据上部结构荷载大小和场地土层情况，并结合所采用的振冲器功率大小综合考虑。30kW振冲器布桩间距可采用1.32.0m;55kW振冲器布桩间距可采用1.42.5m。砂石桩的间距应通过现场试验确定。对粉土和砂士地基，不宜大于砂石桩直径的4.5倍。第22页/共29页三、液化判别 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)规定：应采用标准贯人试验判别法判别地面下15m深度范围内的液化；当采用桩基或埋深大于5m的深基础时，尚应判别1520m范围内土的液化。第23页/共29页四
9、、设计时应注意的事项 (1)(1)当黏土颗粒含量大于20%的砂性土，会影响挤密效果，因此，对包括碎（砂）石桩在内的平均地基强度，必须另行估计。(2)(2)由于成桩挤密时产生的超孔隙水压力在黏土夹层内不可能很快地消散，因此，对细砂层内有薄黏土夹层时，在确定标贯击数时应考虑“时间效应”，一般要求有一个月时间再进行测试。(3)(3)碎（砂）石桩施工时，在表层12m内，周围土所受的约束小，而需用其他表层压实的方法进行再处理。第24页/共29页3.3.桩体内摩擦角 根据统计，对碎石桩，可取350450，多数采用380；对砂桩有以下经验公式：第25页/共29页第26页/共29页4.4.面积置换率 面积置换率为桩的截面积A Ap p，与其影响面积A A之比，用m m表示。m m是表征桩间距的一个指标，m m越大，桩的间距越小。习惯上把桩的影响面积转化为与桩同轴的面积相等的等效圆，其直径为dede。对等边三角形布置 de=1.05L 对正方形布置 de=1.13L 对矩形布置 de=1.13 以上L、L1、L2分别为桩的间距、纵向间距和横向间距。其面积置换率为m=d2/d2e；一般采用m=0.250.40。第27页/共29页第28页/共29页感谢您的观看！第29页/共29页