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1、地基处理Ground Treatment重庆交通大学河海学院第四章 碎石桩概概 述述适用范围及优缺点适用范围及优缺点加固机理加固机理设计计算设计计算施工施工第四章 碎石桩概概 述述碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由碎石所构成的密实桩体。碎石所构成的密实桩体。分类分类制桩工艺：振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩。制桩工艺：振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩。采用振动水冲法施工的碎石桩称为采用振动水冲法施工的碎石桩称为振冲碎石桩振冲碎石桩。采用各种无水冲工艺（干振、振挤、锤
2、击）施工采用各种无水冲工艺（干振、振挤、锤击）施工的碎石桩称为的碎石桩称为干法碎石桩干法碎石桩。填加适量水泥和粉煤灰，形成水泥粉煤灰碎石桩填加适量水泥和粉煤灰，形成水泥粉煤灰碎石桩Cement Fly-ash Gravel（CFGCFG桩桩）。）。第四章 碎石桩振冲法振冲法 第四章 碎石桩适用范围及优缺点适用范围及优缺点 振冲法适用于处理砂土、粉土、粘性土、填振冲法适用于处理砂土、粉土、粘性土、填土以及软土，但对不排水抗剪强度小于土以及软土，但对不排水抗剪强度小于20kPa20kPa的软土使用要慎重。的软土使用要慎重。不加填料仅适用于处理粘粒含量小于不加填料仅适用于处理粘粒含量小于10%10%
3、的粗的粗砂、中砂地基。砂、中砂地基。在工程中的应用在工程中的应用 软弱地基加固；软弱地基加固；堤坝边坡加固；堤坝边坡加固；消除消除可液化土的液化性；可液化土的液化性；消除湿陷性黄土的湿消除湿陷性黄土的湿陷性。陷性。缺点缺点：在粘性土中施工排放的污水、污泥量大。在粘性土中施工排放的污水、污泥量大。第四章 碎石桩加固机理加固机理1 1、振冲密实、振冲密实(砂基）：砂基）：一方面依靠振冲器的一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减少，另一方面依靠振冲器的水排列，孔隙减少，另一方面依靠振冲器的水平振动力，在加回填料情况下还通过填料使平振
4、动力，在加回填料情况下还通过填料使砂层挤压加密，所以这一方法称为振冲挤密砂层挤压加密，所以这一方法称为振冲挤密法。法。第四章 碎石桩加固机理加固机理2 2、振冲置换：、振冲置换：在软弱粘性土地基中，主要通在软弱粘性土地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土体的排过桩体的置换和排水作用加速桩间土体的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学力性能。力和稳定性，改善地基土的力学力性能。1)1)置换作用（桩柱作用）置换作用（桩柱作用）2)2)垫层作用垫层作用 3)3)排水固结作用排水固结作用 4)4)加筋作用加筋作用 第四章 碎石
5、桩1)1)置换作用（桩柱作用）置换作用（桩柱作用）对于桩体打到相对硬层，复合土层中的桩体在荷载作对于桩体打到相对硬层，复合土层中的桩体在荷载作用下主要起应力集中的作用。通过基础传给复合地基用下主要起应力集中的作用。通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐渐集中到桩上的外加压力随着桩、土的等量变形会逐渐集中到桩上去，使软土负担的压力相应减小。复合地基有如钢筋去，使软土负担的压力相应减小。复合地基有如钢筋混凝土，地基中的桩体有如钢筋。混凝土，地基中的桩体有如钢筋。碎石桩对饱和粘性土的地基的作用不是挤密加固作用，碎石桩对饱和粘性土的地基的作用不是挤密加固作用，甚至桩周土体的强度会出现暂
6、时的降低。是桩体与土甚至桩周土体的强度会出现暂时的降低。是桩体与土形成复合地基。通过机械将不良地基强制排开并置换形成复合地基。通过机械将不良地基强制排开并置换 ，以性能良好的砂石来替换不良的软弱粘性土。，以性能良好的砂石来替换不良的软弱粘性土。第四章 碎石桩2)2)垫层作用垫层作用 如果软弱土层较厚，则桩体不可能穿透整个如果软弱土层较厚，则桩体不可能穿透整个土层，此时，加固过的复合桩土层能起到垫土层，此时，加固过的复合桩土层能起到垫层作用，垫层将荷载扩散，使扩散到下卧层层作用，垫层将荷载扩散，使扩散到下卧层顶面的应力减弱并使分布趋于均匀，从而提顶面的应力减弱并使分布趋于均匀，从而提高地基的整体
7、抵抗力，减小其沉降量。高地基的整体抵抗力，减小其沉降量。第四章 碎石桩3)3)排水固结作用排水固结作用 在软粘土中，所制的碎石桩或砂桩是粘性土在软粘土中，所制的碎石桩或砂桩是粘性土地基中一个良好的排水通道，碎石桩或砂桩地基中一个良好的排水通道，碎石桩或砂桩可以和砂井一样起排水作用，大大缩短了孔可以和砂井一样起排水作用，大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，加速了软土排水固结，隙水的水平渗透途径，加速了软土排水固结，加快了地基土的沉降稳定。加固结果使有效加快了地基土的沉降稳定。加固结果使有效应力增加，强度恢复并提高，甚至超过原土应力增加，强度恢复并提高，甚至超过原土强度。强度。第四章 碎石桩4)4)加
8、筋作用加筋作用可可以以提提高高土土体体抗抗剪剪强强度度，加加固固后后的的复复合合桩桩土土层层能能改改善善土土坡坡的的稳稳定定，象象阻阻滑滑桩桩一一样样迫迫使使滑滑动动面面远远离离坡坡面面、向向深深处处转转移移，这这种种加加固固作作用用类似于干振碎石桩和砂桩的加筋作用。类似于干振碎石桩和砂桩的加筋作用。第四节 振冲碎石桩设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算二、振冲置换法设计计算二、振冲置换法设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算1 1、加固范围、加固范围2 2、加固深度、加固深度3 3、孔位布置和间距、孔位布置和间距4 4、承载力和变形计算、承载力和变形计算第四节
9、振冲碎石桩设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算1 1、加固范围、加固范围砂基砂基振冲密实的范围应大于建筑物基础范围，振冲密实的范围应大于建筑物基础范围，在建筑物基础外缘每边放宽不得小于在建筑物基础外缘每边放宽不得小于5m5m，应，应在基底轮廓线外加在基底轮廓线外加2-3 2-3 排保护桩。排保护桩。第四节 振冲碎石桩设计计算2 2、加固深度、加固深度加加固固深深度度应应根根据据软软弱弱土土层层的的性性能能、厚厚度度或或工工程程要要求求按按下列原则确定：下列原则确定：（1 1）当当相相对对硬硬层层的的埋埋藏藏深深度度不不大大时时，穿穿透透松松软软土土层层达达相对硬层一定深度。相对
10、硬层一定深度。（2 2）当当相相对对硬硬层层的的埋埋藏藏深深度度较较大大时时，对对按按变变形形控控制制的的工工程程，加加固固深深度度应应满满足足碎碎石石桩桩复复合合地地基基变变形形不不超超过过建建筑筑物物地地基基容容许许变变形形值值的的要要求求。对对按按稳稳定定性性控控制制的的工工程程，加加固固深深度度应应不不小小于于最最危危险险滑滑动动面面的的深深度度。在在可可液液化化地地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定。基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定。（3 3）桩长不宜短于）桩长不宜短于4m4m。第四节 振冲碎石桩设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算3 3、孔位布置和间距
11、、孔位布置和间距孔位布置：对大面积处理，桩位宜用等边三角形孔位布置：对大面积处理，桩位宜用等边三角形布置，对独立或条形基础，桩位宜用正方形、矩布置，对独立或条形基础，桩位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。对于圆形或环形基础（如形或等腰三角形布置。对于圆形或环形基础（如油罐基础）宜用放射形布置。油罐基础）宜用放射形布置。第四节 振冲碎石桩设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算3 3、孔位布置和间距、孔位布置和间距间距间距：间距视砂土的颗粒组成、密实要求、振冲器功间距视砂土的颗粒组成、密实要求、振冲器功率、地下水位而定。砂的粒径越细，密实要求越高，则率、地下水位而定。砂的粒径越细，密
12、实要求越高，则间距应越小。间距应越小。1 1）现场试验：对于大型或重要工程，应通过现场试验）现场试验：对于大型或重要工程，应通过现场试验确定孔距、填料数量及施工工艺等参数。确定孔距、填料数量及施工工艺等参数。2 2）根据振冲器的功率确定：使用）根据振冲器的功率确定：使用30KW 30KW 振冲器，间距振冲器，间距一般为一般为1.8-2.5m1.8-2.5m；使用；使用75KW75KW大型振冲器，间距可以在大型振冲器，间距可以在2.5-3.5m2.5-3.5m。对大面积处理，。对大面积处理，75KW75KW振冲器的挤密影响范围振冲器的挤密影响范围大，单孔控制面积较大，具有更高的经济效益。大，单孔
13、控制面积较大，具有更高的经济效益。第四节 振冲碎石桩设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算3 3、孔位布置和间距、孔位布置和间距3 3）根据填料量估算：）根据填料量估算：第四节 振冲碎石桩设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算大面积砂层挤密处理时，振冲孔间距也大面积砂层挤密处理时，振冲孔间距也可用下式估算：可用下式估算：第四节 振冲碎石桩设计计算4 4、承载力和变形计算、承载力和变形计算1 1）承载力计算）承载力计算f fsp,ksp,k为复合地基承载力标准值为复合地基承载力标准值(kp(kpa a););f fp,kp,k为桩体单位面积承载力标准值为桩体单位面积承
14、载力标准值(kp(kpa a););f fs,ks,k为桩间土承载力标准值为桩间土承载力标准值(kp(kpa a););m m为面积置换率，为面积置换率，m=dm=d2 2/d/d2 2e e,d,d为碎石桩直径（为碎石桩直径（m m），），d de e为等效影响圆直径为等效影响圆直径(m(m）,等边三角形布桩等边三角形布桩d de e取取1.05L,1.05L,正方正方形取形取1.13L1.13L，矩形取，矩形取1.131.13（L L1 1L L2 2）0.50.5。第四节 振冲碎石桩设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算4 4、承载力和变形计算、承载力和变形计算2 2）变形
15、计算）变形计算按分层总和法计算。按分层总和法计算。复合土层压缩模量复合土层压缩模量E Espsp=1+m(n-1)1+m(n-1)E Es s E Es s为桩间土的压缩模量为桩间土的压缩模量 n n为桩土应力比，无实测资料时，砂土地基为桩土应力比，无实测资料时，砂土地基n=1.5-3,n=1.5-3,原原地基强度高时取小值，低时取大值。地基强度高时取小值，低时取大值。第四节 振冲碎石桩设计计算一、振冲密实法设计计算一、振冲密实法设计计算振冲密实法适用土类振冲密实法适用土类砂土类，粉砂到含砾粗砂，小于砂土类，粉砂到含砾粗砂，小于0.0074mm0.0074mm的细粒含量小的细粒含量小于于10%
16、10%。粘粒含量超过。粘粒含量超过20%20%，几乎没有加密效果。，几乎没有加密效果。填料选择填料选择填料可用粗砂、砾石、碎石、矿渣等硬质材料，粒径为填料可用粗砂、砾石、碎石、矿渣等硬质材料，粒径为0.5-5cm0.5-5cm。理论上讲填料粒径越粗，挤密效果越好。使用。理论上讲填料粒径越粗，挤密效果越好。使用30KW30KW振冲器时，填料的最大粒径宜在振冲器时，填料的最大粒径宜在5cm5cm以内，若填料以内，若填料的多数颗粒径大于的多数颗粒径大于5cm5cm，容易在孔内发生卡料现象，影，容易在孔内发生卡料现象，影响施工进度。使用响施工进度。使用75KW75KW大功率振冲器时，最大粒径可大功率振
17、冲器时，最大粒径可放宽到放宽到10cm10cm。填料含泥量不宜超过。填料含泥量不宜超过10%10%。第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算一）一般原则一）一般原则振冲置换加固设计目前还处在半理论半经验状态，振冲置换加固设计目前还处在半理论半经验状态，一些计算方法，如复合地基容许承载力计算方法、一些计算方法，如复合地基容许承载力计算方法、最终沉降量计算方法等都还不够成熟；某些设计最终沉降量计算方法等都还不够成熟；某些设计参数也只能凭经验选定。因此，参数也只能凭经验选定。因此，对重要工程或复对重要工程或复杂的土质情况，必须在现场进行制桩试验杂的土质情况，必须在现
18、场进行制桩试验。根据。根据现场试验取得的资料修改设计，制订施工要求。现场试验取得的资料修改设计，制订施工要求。第四节 振冲碎石桩设计计算二）加固范围二）加固范围根据建筑物的重要性、现场条件和基础形式综合根据建筑物的重要性、现场条件和基础形式综合确定。均要超出基础范围。对一般地基，在基础确定。均要超出基础范围。对一般地基，在基础外缘宜扩大外缘宜扩大1-2 1-2 排桩；对可液化地基，在基底轮排桩；对可液化地基，在基底轮廓线外加廓线外加2-4 2-4 排保护桩。排保护桩。第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算二）加固范围二）加固范围相对硬层的埋藏深度不大，宜将桩
19、伸至相对硬层。如果相对硬层的埋藏深度不大，宜将桩伸至相对硬层。如果软弱土层厚度很大，只能做贯穿部分软弱土层的桩，此软弱土层厚度很大，只能做贯穿部分软弱土层的桩，此时深度应大于土的承载力标准值应大于附加应力的时深度应大于土的承载力标准值应大于附加应力的2-32-3倍处。并满足沉降量小于建筑物的允许变形范围。一般倍处。并满足沉降量小于建筑物的允许变形范围。一般桩长不宜短于桩长不宜短于4m,4m,也不宜大于也不宜大于18m18m。在桩体全部制成后，将桩体顶部在桩体全部制成后，将桩体顶部1m 1m 左右一段挖去，铺左右一段挖去，铺30-50cm 30-50cm 厚的碎石垫层，然后在上面做基础。桩长指厚
20、的碎石垫层，然后在上面做基础。桩长指桩在垫层底面以下的实有长度。桩在垫层底面以下的实有长度。第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算三）桩位布置和间距三）桩位布置和间距桩位布置有两种：等边三角形布置和正方形或矩形布置。桩位布置有两种：等边三角形布置和正方形或矩形布置。前者主要用于大面积满堂加固，后者主要用于单独基础、前者主要用于大面积满堂加固，后者主要用于单独基础、条形基础等小面积加固。条形基础等小面积加固。桩中心间距的确定应考虑荷载大小、原土的抗剪强度。桩中心间距的确定应考虑荷载大小、原土的抗剪强度。荷载大，间距应小；原土强度低，间距亦应小。特别在荷载大，间
21、距应小；原土强度低，间距亦应小。特别在深厚软基中打不到相对硬层的短桩，桩的间距应更小。深厚软基中打不到相对硬层的短桩，桩的间距应更小。一般间距为一般间距为1.5-2.5m1.5-2.5m。第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算四）桩径四）桩径桩径与土类及强度、桩身材料粒径、桩的填料量、振冲桩径与土类及强度、桩身材料粒径、桩的填料量、振冲器类型及施工质量关系密切。器类型及施工质量关系密切。一般平均理论直径一般平均理论直径d=0.8-1.2md=0.8-1.2m。对一般软粘土地基，采。对一般软粘土地基，采用用30KW30KW振冲器制桩，每米桩长约需振冲器制桩，每
22、米桩长约需0.6-0.8m0.6-0.8m3 3 碎石。碎石。第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算五）承载力计算五）承载力计算1 1）复合地基承载力标准值）复合地基承载力标准值a a有静载试验条件，或甲级和重要建筑及土质复杂工程，有静载试验条件，或甲级和重要建筑及土质复杂工程，按现场静载试验确定。按现场静载试验确定。b b有碎石桩和桩间土载荷试验资料有碎石桩和桩间土载荷试验资料，第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算c c对于乙级及以下工程的粘性土地基，无现场载荷试对于乙级及以下工程的粘性土地基，无现场载荷试验资料，验资
23、料，五）承载力计算五）承载力计算2 2）碎石桩单桩承载力）碎石桩单桩承载力一般实际工程中，碎石桩桩体承载力通过荷载试验确定。一般实际工程中，碎石桩桩体承载力通过荷载试验确定。也可用计算法和经验法确定。也可用计算法和经验法确定。第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算2 2）碎石桩单桩承载力）碎石桩单桩承载力b.b.综合单桩极限承载力计算综合单桩极限承载力计算第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算2 2）碎石桩单桩承载力）碎石桩单桩承载力C.C.经验法经验法第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计
24、计算六）复合地基沉降计算六）复合地基沉降计算按常用的分层总和法计算加固区和加固区下卧层之和。按常用的分层总和法计算加固区和加固区下卧层之和。加固区加固区1 1）进行过单桩和复合地基载荷试验）进行过单桩和复合地基载荷试验2 2）无试验资料，按碎石桩和桩间土载荷试验资料。）无试验资料，按碎石桩和桩间土载荷试验资料。第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算六）复合地基沉降计算六）复合地基沉降计算3 3）无试验资料，按土的变形模量）无试验资料，按土的变形模量EsEs取合适的应力比计取合适的应力比计算算桩、土应力比无试验资料时，桩、土应力比无试验资料时，粘性土粘性土 n
25、 n取取2-42-4，砂土、粉土取，砂土、粉土取1.5-3.0,1.5-3.0,软塑粘性土取软塑粘性土取3-43-4或或4-64-6。原土强度高者取小值，低者取大值。原土强度高者取小值，低者取大值。第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算七）抗滑稳定计算七）抗滑稳定计算采用复合地基的抗剪强度，用圆弧滑动法计算采用复合地基的抗剪强度，用圆弧滑动法计算第四节 振冲碎石桩设计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算七）抗滑稳定计算七）抗滑稳定计算采用复合地基的抗剪强度，用圆弧滑动法计算采用复合地基的抗剪强度，用圆弧滑动法计算第四节 振冲碎石桩设计计算二、
26、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算八）适宜土类八）适宜土类1 1）粉土：）粉土：Ip10Ip10的土。介于黏土与砂土之间。的土。介于黏土与砂土之间。2 2）一般粘性土：）一般粘性土：IpIp1010，且天然地基承载力标准值，且天然地基承载力标准值100kpa100kpa的土。的土。3 3）软黏土：天然地基承载力标准值）软黏土：天然地基承载力标准值100kpa100kpa的粘性土，的粘性土，强度低、含水量高、孔隙比大、饱和度高的中、高灵敏强度低、含水量高、孔隙比大、饱和度高的中、高灵敏度土。度土。4 4）杂填土、粉煤灰、自重湿陷性黄土）杂填土、粉煤灰、自重湿陷性黄土第四节 振冲碎石桩设
27、计计算二、振冲置换法的设计计算二、振冲置换法的设计计算第五节 振冲碎石桩的施工一）施工前准备工作一）施工前准备工作二）施工机具二）施工机具三）施工顺序三）施工顺序四）施工工艺四）施工工艺五）填料方法五）填料方法六）表层处理六）表层处理第五节 振冲碎石桩的施工一）施工前准备工作一）施工前准备工作施工前准备工作施工前准备工作 现场勘察了解场地的地形及周围环境；现场勘察了解场地的地形及周围环境；了解场地的工程地质条件和地下水情况；了解场地的工程地质条件和地下水情况；进行振冲试验，确定各项施工参数；进行振冲试验，确定各项施工参数；编写施工组织设计，合理布置现场、明确施工顺编写施工组织设计，合理布置现场
28、、明确施工顺 序、施工方法以及配备所需施工机械。序、施工方法以及配备所需施工机械。桩身材料桩身材料 碎石或卵石可选用自然级配，含泥量小于碎石或卵石可选用自然级配，含泥量小于1010，粒径一，粒径一般位般位202050mm50mm；碎石作为桩体材料比卵石好，其咬合力大，形成的桩身碎石作为桩体材料比卵石好，其咬合力大，形成的桩身强度高。强度高。第五节 振冲碎石桩的施工二）施工二）施工机具机具振冲法施工的振冲法施工的主要机具有振主要机具有振冲器、起吊机冲器、起吊机械、水泵、泥械、水泵、泥浆泵、填料机浆泵、填料机械、电控系统械、电控系统等。等。第五节 振冲碎石桩的施工1.1.振冲器振冲器 振冲器是一种
29、利用自激振动，振冲器是一种利用自激振动，配合水力冲击进行作业的机具。配合水力冲击进行作业的机具。主要有四大部分组成：主要有四大部分组成：电动机；电动机；振动器；振动器；通水通水管；管；减振器及导管减振器及导管。第五节 振冲碎石桩的施工振动参数振动参数 振动频率：只有振动器的振动频率接近土的自振频率振动频率：只有振动器的振动频率接近土的自振频率时，产生共振现象，使土达到最佳加密效果；时，产生共振现象，使土达到最佳加密效果；振幅：振幅在一定范围内对土体产生挤压，振幅大时，振幅：振幅在一定范围内对土体产生挤压，振幅大时，加固效果相对好；过大过小，则不利。加固效果相对好；过大过小，则不利。加速度：对于
30、振冲挤密，只有振动加速度达到一定值加速度：对于振冲挤密，只有振动加速度达到一定值后才有挤密效果。后才有挤密效果。第五节 振冲碎石桩的施工2.2.起吊机械起吊机械 一般采用履带吊、汽车吊、自行井架式专用吊机或一般采用履带吊、汽车吊、自行井架式专用吊机或抗扭胶管式专用汽车。抗扭胶管式专用汽车。3.3.水泵水泵4.4.填料机械填料机械5.5.电控系统电控系统6.6.泥浆泵泥浆泵第五节 振冲碎石桩的施工三）施工顺序三）施工顺序 施工顺序一般采用施工顺序一般采用“先中间后周边先中间后周边”或或“一边推向一边推向一边一边”的顺序进行。的顺序进行。在软粘土地基中，为减少对地基土的扰动，可采用在软粘土地基中，
31、为减少对地基土的扰动，可采用间隔跳打的方式。间隔跳打的方式。邻近有建筑物时，要采取保护措施。邻近有建筑物时，要采取保护措施。第五节 振冲碎石桩的施工四）四）施工工艺施工工艺 就位；就位；成孔；成孔；清孔；清孔；填料；填料；振密加固；振密加固；成桩。成桩。第五节 振冲碎石桩的施工五）填料方法五）填料方法 （1 1）间断填料法）间断填料法 （2 2）连续填料法）连续填料法 （3 3）综合填料法）综合填料法 （4 4）先护壁后制桩法）先护壁后制桩法 （5 5）不加填料法）不加填料法第五节 振冲碎石桩的施工五）填料方法五）填料方法 （1 1）间断填料法）间断填料法 成孔后把振冲器提出口，直接往孔内倒入
32、一批填料，然成孔后把振冲器提出口，直接往孔内倒入一批填料，然后再下降振冲器使填料振密，每次填料都这样反复进行，后再下降振冲器使填料振密，每次填料都这样反复进行，直到全孔结束。直到全孔结束。振冲器对准桩位；振冲器对准桩位；振冲成孔；振冲成孔；将将振振冲冲器器提提出出孔孔口口，向向孔孔内内填填第第一一次次料料（每每次次填填料料高高度限制度限制0.80.81.0m1.0m高）；高）；将振冲器再放入孔内将桩料振实将振冲器再放入孔内将桩料振实.重复重复、步骤直到整根桩制作完成。步骤直到整根桩制作完成。第五节 振冲碎石桩的施工五）填料方法五）填料方法 （2 2）连续填料法）连续填料法 连续填料法是将间断填
33、料法中的填料和振密合为一步来连续填料法是将间断填料法中的填料和振密合为一步来做。即连续填料法是边把振冲器缓慢向上提升（不提出做。即连续填料法是边把振冲器缓慢向上提升（不提出孔口）边向孔中填料的施工方法。孔口）边向孔中填料的施工方法。对准桩位；对准桩位；振冲成孔；振冲成孔；振冲器在孔底留振；振冲器在孔底留振；孔口不断填料，边填边振，达到密实；孔口不断填料，边填边振，达到密实；上上提提振振冲冲器器（上上提提距距离离约约为为振振冲冲器器锥锥头头长长度度，约约为为0.30.30.5m0.5m）继续振密、填料，达到密实）继续振密、填料，达到密实.重复重复步骤，直到整根桩制作完成。步骤，直到整根桩制作完成
34、。第五节 振冲碎石桩的施工 （3 3）综合填料法）综合填料法 相当于前两种填料的组合施工方法。这种施工是第相当于前两种填料的组合施工方法。这种施工是第一次填料，振密过程采用的是间断填料法，即成孔后将一次填料，振密过程采用的是间断填料法，即成孔后将振冲器提出孔口，填一次料后，然后下降振冲器，使填振冲器提出孔口，填一次料后，然后下降振冲器，使填料振密，之后，就采用连续填料法，即第一批填料后，料振密，之后，就采用连续填料法，即第一批填料后，振冲器不提出孔口，只是边填边振。振冲器不提出孔口，只是边填边振。第五节 振冲碎石桩的施工（3 3）综合填料法）综合填料法 振冲器对准桩位；振冲器对准桩位；振冲成孔
35、；振冲成孔；将将振振冲冲器器提提出出孔孔口口，向向桩桩孔孔内内填填料料（填填料料高高度度限限0.80.81.0m1.0m高）；高）；将振冲器再放入孔内将石料压入桩底振密；将振冲器再放入孔内将石料压入桩底振密；连续不断向孔内填料，边填边振，达到密实后，将振冲连续不断向孔内填料，边填边振，达到密实后，将振冲器缓慢上提，继续振冲，达到密实后，再向上提。如此器缓慢上提，继续振冲，达到密实后，再向上提。如此反复操作，直至整根桩完成。反复操作，直至整根桩完成。第五节 振冲碎石桩的施工（4 4）先护壁后制桩法）先护壁后制桩法 在较软的土层中施工时，应采用在较软的土层中施工时，应采用“先护壁，后制先护壁，后制
36、桩桩”的办法施工。该法即成孔时，不要一下达到深度，的办法施工。该法即成孔时，不要一下达到深度，而是先达到软土层上部范围内，将振冲器提出孔口，加而是先达到软土层上部范围内，将振冲器提出孔口，加一批填料，然后下沉振冲器将这批填料挤入孔壁，这样一批填料，然后下沉振冲器将这批填料挤入孔壁，这样就可把这段软土层的孔壁加强以防塌孔，然使振冲器下就可把这段软土层的孔壁加强以防塌孔，然使振冲器下降到下一段软土层中，用同样的方法填料护壁。如此反降到下一段软土层中，用同样的方法填料护壁。如此反复进行，直到设计深度。孔壁护好后，就可按前述三种复进行，直到设计深度。孔壁护好后，就可按前述三种方法中任选一种进行填料制桩
37、。方法中任选一种进行填料制桩。第五节 振冲碎石桩的施工（5 5）不加填料法）不加填料法 只适用于松散的中粗砂地基。只适用于松散的中粗砂地基。对于松散的中粗砂地基，由于振冲器提升后，孔壁易对于松散的中粗砂地基，由于振冲器提升后，孔壁易塌落，可利用中粗砂本身的自由塌陷代替外加填料，自塌落，可利用中粗砂本身的自由塌陷代替外加填料，自由填满下面的孔洞，从而可以不加填料就可振密。这种由填满下面的孔洞，从而可以不加填料就可振密。这种施工方法特别适用于处人工回填或吹填的大面积砂层。施工方法特别适用于处人工回填或吹填的大面积砂层。第五节 振冲碎石桩的施工（5 5）不加填料法）不加填料法 冲器对准桩位；冲器对准
38、桩位；振冲成孔；振冲成孔；振冲器到达设计深度后，在孔底不停振冲；振冲器到达设计深度后，在孔底不停振冲；利利用用振振冲冲器器的的强强力力振振动动和和喷喷水水，使使孔孔内内振振冲冲器器周周围围和和上部砂土逐渐塌陷，并被振密；上部砂土逐渐塌陷，并被振密；达达到到密密实实后后，上上提提一一次次振振冲冲器器（每每次次上上提提高高度度为为0.30.30.5m0.5m），保持连续不停地振冲；），保持连续不停地振冲；按上述按上述、步骤反复，由下向上逐段振密，直至桩顶设步骤反复，由下向上逐段振密，直至桩顶设计高程计高程 第五节 振冲碎石桩的施工方法比较方法比较 以上不同方法各有其优缺点和适用性。以上不同方法各有
39、其优缺点和适用性。在振冲密实法中，对于处理粉细砂地基，宜采用加填料的在振冲密实法中，对于处理粉细砂地基，宜采用加填料的振密工艺，对中粗砂地基可用不加填料就地振密的方法。振密工艺，对中粗砂地基可用不加填料就地振密的方法。在振冲置换法中，毫无疑问均为加填料工艺，且在振冲置换法中，毫无疑问均为加填料工艺，且“先护壁，先护壁，后制桩后制桩”的工艺适用软弱粘性土的振冲置换工程。的工艺适用软弱粘性土的振冲置换工程。综合填料法施工不仅避免前两种方法的缺点，而且提高了综合填料法施工不仅避免前两种方法的缺点，而且提高了地基的加固效果。地基的加固效果。对于具体的工程项目，用哪种工艺效果最好，可在加固前对于具体的工
40、程项目，用哪种工艺效果最好，可在加固前通过试验确定。通过试验确定。第五节 振冲碎石桩的施工六）表层处理：六）表层处理：振冲置换法（黏土）：在桩体全部制成后，将桩体顶振冲置换法（黏土）：在桩体全部制成后，将桩体顶部部1m 1m 左右一段挖去，铺左右一段挖去，铺30-50cm 30-50cm 厚的碎石垫层，然后在厚的碎石垫层，然后在上面做基础。上面做基础。振冲密实法（砂土）：表层处理。振冲密实法（砂土）：表层处理。第五节 振冲碎石桩的施工质量检验质量检验 1.1.检验时间检验时间 应在施工结束后，间隔一段时间再进行质量检验。应在施工结束后，间隔一段时间再进行质量检验。2.2.单桩承载力试验单桩承载
41、力试验 可采用单桩荷载试验，每可采用单桩荷载试验，每200200400400根取一根，不少于根取一根，不少于3 3根。根。3.3.桩间土承载力试验桩间土承载力试验 可采用标贯试验、静力触探等原位测试。可采用标贯试验、静力触探等原位测试。4.4.复合地基承载力试验复合地基承载力试验 大型、重要的或复杂场地工程应采取单桩或多桩复合地大型、重要的或复杂场地工程应采取单桩或多桩复合地基荷载试验。基荷载试验。水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩桩)Cement Fly-ash Gravel Pile一、概述一、概述1 1、概念、概念 在在碎碎石石桩桩的的基基础础上上加加进进一一些些石石屑屑、粉粉煤
42、煤灰灰和和少少量量水水泥泥，加水加水拌和制成的一种具有拌和制成的一种具有粘结强度粘结强度的桩。的桩。2 2、优点、优点（1 1）施工工艺：）施工工艺：与沉管灌注桩相同与沉管灌注桩相同（2 2）材料：）材料：仅需少量水泥仅需少量水泥（3 3）受力特性：）受力特性：与水泥搅拌桩类似与水泥搅拌桩类似第四章 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩桩)Cement Fly-ash Gravel Pile一、概述一、概述1 1、概念、概念 在在碎碎石石桩桩的的基基础础上上加加进进一一些些石石屑屑、粉粉煤煤灰灰和和少少量量水水泥泥，加水加水拌和制成的一种具有拌和制成的一种具有
43、粘结强度粘结强度的桩。的桩。2 2、优点、优点（1 1）施工工艺：）施工工艺：与沉管灌注桩相同与沉管灌注桩相同（2 2）材料：）材料：仅需少量水泥仅需少量水泥（3 3）受力特性：）受力特性：与水泥搅拌桩类似与水泥搅拌桩类似深层密实一、概述一、概述3 3、与碎石桩区别、与碎石桩区别水泥粉煤灰碎石桩一、概述一、概述4 4、适用情况、适用情况 适适用用于于处处理理粘粘性性土土、粉粉土土、砂砂土土和和已已自自重重固固结结的的素素填填土土等等地地基基。对对淤淤泥泥质质土土应应按按地地区区经经验验或或通通过过现现场场试试验确定其适用性。验确定其适用性。水泥粉煤灰碎石桩二、加固机理二、加固机理 CFG桩桩加
44、加固固软软基基，桩桩和和桩桩间间土土一一起起通通过过褥褥垫垫层层形形成成CFG复复合合地地基基。主主要要有有三三种种作作用用：桩桩体体作作用用、挤挤密密作作用用、褥垫层作用褥垫层作用。水泥粉煤灰碎石桩二、加固机理二、加固机理（一）桩体作用（一）桩体作用 桩土应力比桩土应力比2435（碎石桩（碎石桩24）。）。（二）挤密作用（二）挤密作用（三）褥垫层作用（三）褥垫层作用 褥垫层由级配砂石、粗砂、碎石等组成，其作用：褥垫层由级配砂石、粗砂、碎石等组成，其作用：1 1、保证桩、土共同承担荷载、保证桩、土共同承担荷载 提供了上、下刺入的条件提供了上、下刺入的条件2 2、减少基础底面的应力集中、减少基础
45、底面的应力集中水泥粉煤灰碎石桩二、加固机理二、加固机理（三）褥垫层作用（三）褥垫层作用3 3、褥垫厚度可以调整桩土荷载分担比、褥垫厚度可以调整桩土荷载分担比 合理发挥桩间土作用合理发挥桩间土作用4 4、褥垫厚度可以调整桩土水平荷载分担比、褥垫厚度可以调整桩土水平荷载分担比 详详细细解解释释见见复复合合地地基基处处理理及及其其工工程程实实例例（牛牛志志荣，李宏，等编著，中国建材工业出版社，荣，李宏，等编著，中国建材工业出版社，20002000）水泥粉煤灰碎石桩三、设计计算三、设计计算（一）设计思路（一）设计思路1 1、CFGCFG桩复合地基通过褥垫层将桩和承台断开桩复合地基通过褥垫层将桩和承台断
46、开 改改变变了了过过去去过过分分依依赖赖桩桩承承担担垂垂直直和和水水平平荷荷载载的的传传统统设计思想。设计思想。2 2、通过改变褥垫层厚度调整桩土水平荷载分担比、通过改变褥垫层厚度调整桩土水平荷载分担比3 3、大桩距的、大桩距的“疏桩理论疏桩理论”以调动桩间土承载能力以调动桩间土承载能力 通过桩体能够上下刺入来保证桩间土始终参与工作。通过桩体能够上下刺入来保证桩间土始终参与工作。水泥粉煤灰碎石桩三、设计计算三、设计计算（二）设计参数（二）设计参数1 1、桩径、桩径 桩径宜取桩径宜取350600mm。2 2、桩距、桩距 桩桩距距应应根根据据设设计计要要求求的的复复合合地地基基承承载载力力、土土性
47、性、施施工工艺等确定，宜取工工艺等确定，宜取3 35 5倍桩径倍桩径。3 3、桩长、桩长 水水泥泥粉粉煤煤灰灰碎碎石石桩桩应应选选择择承承载载力力相相对对较较高高的的土土层层作作为桩端持力层。为桩端持力层。水泥粉煤灰碎石桩三、设计计算三、设计计算（二）设计参数（二）设计参数4 4、承载力计算、承载力计算（1）水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力特征值）水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力特征值：应应通通过过现现场场复复合合地地基基载载荷荷试试验验确确定定，初初步步设设计计时时也也可按下式估算：可按下式估算：其其中中：fspk-复复合合地地基基承承载载力力特特征征值值；m-面面积积置置换换率率；Ap-桩桩截
48、截面面积积；-桩桩间间土土承承载载力力折折减减系系数数；fsk-处处理理后后桩桩间间土土承承载载力力特特征征值值；Ra-单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征值征值水泥粉煤灰碎石桩三、设计计算三、设计计算（二）设计参数（二）设计参数4 4、承载力计算、承载力计算（2）单桩竖向承载力特征值，应符合下列规定）单桩竖向承载力特征值，应符合下列规定：当当采采用用单单桩桩载载荷荷试试验验时时，应应将将单单桩桩竖竖向向极极限限承承载载力力除以安全系数除以安全系数2；当无单桩载荷试验资料时当无单桩载荷试验资料时,可按下估算可按下估算(同桩基础同桩基础)：其其中中：up-桩桩周周长长；n-桩桩长长内内土土层层数数
49、；li-i土土层层厚厚度；度；qsi,qp-桩周第桩周第i层上的层上的侧阻力侧阻力、桩端、桩端端阻力端阻力特征值特征值 桩桩体体试块试块抗抗压压强强度度平均值应满足：平均值应满足：水泥粉煤灰碎石桩三、设计计算三、设计计算（二）设计参数（二）设计参数5 5、褥垫层、褥垫层 桩桩顶顶和和基基础础之之间间应应设设置置褥褥垫垫层层，褥褥垫垫层层厚厚度度宜宜取取150300mm，当当桩桩径径大大或或桩桩距距大大时时褥褥垫垫层层厚厚度度宜宜取取高值。高值。褥褥垫垫层层材材料料宜宜用用中中砂砂、粗粗砂砂、级级配配砂砂石石或或碎碎石石等等，最大粒径最大粒径不宜大不宜大30mm。水泥粉煤灰碎石桩三、设计计算三、
50、设计计算（二）设计参数（二）设计参数6 6、沉降计算、沉降计算 沉沉降降包包括括：加加固固区区沉沉降降s1、下下卧卧层层沉沉降降s2、褥褥垫垫层层沉降沉降s3，s3很小。很小。按照分层总和法计算：按照分层总和法计算：水泥粉煤灰碎石桩为加固区土层模量提高系数为加固区土层模量提高系数：s s-沉降计算经验系数，参见规范沉降计算经验系数，参见规范四、施工方法四、施工方法（一）施工工艺（一）施工工艺 应根据现场条件选用下列施工工艺：应根据现场条件选用下列施工工艺：1 1、长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔灌注成桩：适用于地下水位以上的粘性：适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土；土、