砂桩、砂石桩修改稿

1、5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 加固原理加固原理5.3 5.3 设计与计算设计与计算5.4 5.4 施工工艺施工工艺5.5 5.5 效果检验效果检验5.6 5.6 工程实例工程实例第五章第五章 碎石（砂）桩法碎石（砂）桩法5.1 5.1 概述概述定定 义义适用范围适用范围重要概念重要概念 利用利用振动和水冲振动和水冲加固土体。具体而言，利用加固土体。具体而言，利用振冲器的高频振动和高压水流，振冲器的高频振动和高压水流，边振动边水冲边振动边水冲将将振冲器沉到土中预定深度，经洗孔后加入填料并振冲器沉到土中预定深度，经洗孔后加入填料并振密形成桩体。振密形成桩体。 填料：填料：碎石、砾石、粗砂

2、、矿渣等。碎石、砾石、粗砂、矿渣等。振冲碎石桩法或振冲碎石桩法或振冲砂桩法。振冲砂桩法。一、定义一、定义振冲器振冲器 2020世纪世纪5050年代末、年代末、6060年代初，德国凯勒公司年代初，德国凯勒公司在在NurembregNurembreg的一项地基工程中用振冲器在粘性的一项地基工程中用振冲器在粘性土中制造了土中制造了2m2m深的孔，填入块石，再用振冲器深的孔，填入块石，再用振冲器使块石密实，处理后，地基承载力有很大提高。使块石密实，处理后，地基承载力有很大提高。？来的？来的- -工程背景工程背景 1960 1960年，英国一家地基工程公司，建造一年，英国一家地基工程公司，建造一栋六层房

3、屋时，在开挖基槽时意外发现地基中有栋六层房屋时，在开挖基槽时意外发现地基中有一层厚一层厚2m2m的有机粉土，强度很低，最后采用振的有机粉土，强度很低，最后采用振冲造孔，回填碎石的方法处理，效果很好。后，冲造孔，回填碎石的方法处理，效果很好。后，这两家公司有意识地把这一方法用于加固软弱粘这两家公司有意识地把这一方法用于加固软弱粘土地基土地基振冲法。由于使用的桩身材料为碎石，振冲法。由于使用的桩身材料为碎石，故称振冲碎石桩法。故称振冲碎石桩法。 我国首次应用的工程在南京，我国首次应用的工程在南京，19771977年。年。？来的？来的- -工程背景工程背景 由蒸汽（或柴油）打桩机或振动打桩机在松由蒸

4、汽（或柴油）打桩机或振动打桩机在松散的砂性土或人工填土上冲击或振动成孔并灌填散的砂性土或人工填土上冲击或振动成孔并灌填砂料后形成的桩体。砂料后形成的桩体。 砂桩置换法、砂桩置换法、挤密砂桩法挤密砂桩法一、定义一、定义eAs 07. 1 eAs 适用砂土、粉土、适用砂土、粉土、 粉质黏土、素填土、杂填土粉质黏土、素填土、杂填土 不适用于淤泥和淤泥质土？不适用于淤泥和淤泥质土？ 在制桩过程中，填料在振冲器的水平向振动力在制桩过程中，填料在振冲器的水平向振动力作用下挤向孔壁的软土中，从而桩体直径扩大。当作用下挤向孔壁的软土中，从而桩体直径扩大。当这一挤入力与土的约束力平衡时，桩径不再扩大。这一挤入力

5、与土的约束力平衡时，桩径不再扩大。当强度越低，即约束力越小，形成的桩体越粗。若当强度越低，即约束力越小，形成的桩体越粗。若原土的强度过低，以致土的约束力始终不能平衡挤原土的强度过低，以致土的约束力始终不能平衡挤入力，则始终不能形成桩体，振冲法则不适用。入力，则始终不能形成桩体，振冲法则不适用。mAAep二、适用范围振冲二、适用范围振冲碎石（砂）桩碎石（砂）桩 主要适用于：主要适用于： 松散砂土、粉土、素填土和杂填土地基。松散砂土、粉土、素填土和杂填土地基。 与预压法联合使用，可用于软弱粘性土地基。与预压法联合使用，可用于软弱粘性土地基。二、适用范围二、适用范围挤密砂（碎石）桩挤密砂（碎石）桩

6、1 1、功能区别、功能区别 桩本身是承受荷载的而砂井本身增桩本身是承受荷载的而砂井本身增加的地基承载力一般不计，仅用来排水加的地基承载力一般不计，仅用来排水固结土基。固结土基。砂桩与砂井的区别砂桩与砂井的区别mAAep 2 2、施工区别、施工区别 砂桩直径较大，成孔后直接灌砂振动砂桩直径较大，成孔后直接灌砂振动密实，成桩后就能发挥承载作用。密实，成桩后就能发挥承载作用。 砂井直径较小（砂井直径较小（7070左右），所以成左右），所以成孔后，要用编制袋等盛砂入孔。之后一孔后，要用编制袋等盛砂入孔。之后一般要堆载预压，砂井就起排水管的作用，般要堆载预压，砂井就起排水管的作用，不需振实，能保持自然状

7、态就可不需振实，能保持自然状态就可。砂桩与砂井的区别砂桩与砂井的区别mAAep 3 3、作用机理不同、作用机理不同 砂桩砂桩挤密作用，复合桩基挤密作用，复合桩基 砂井砂井排水作用，竖向排水通道排水作用，竖向排水通道 4 4、直径、间距不同、直径、间距不同 砂桩比砂井直径大，间距小。砂桩比砂井直径大，间距小。砂桩与砂井的区别砂桩与砂井的区别mAAep松散砂土地基中原理松散砂土地基中原理软弱粘性土中原理软弱粘性土中原理加固原理加固原理5.2 5.2 加固原理加固原理- -挤密法挤密法1、挤密作用、挤密作用 横向挤压力。横向挤压力。2、振密作用、振密作用 振动使结构破坏，颗粒重新排列振动使结构破坏，

8、颗粒重新排列3、抗液化作用、抗液化作用 挤密或振动，提高强度；挤密或振动，提高强度； 良好排水通道，加速良好排水通道，加速u消散；消散； 多次预振，提高抗液化能力。多次预振，提高抗液化能力。一、在砂土地基中加固原理一、在砂土地基中加固原理1、置换作用、置换作用 砂料替代软粘土。砂料替代软粘土。2、排水固结作用、排水固结作用 砂桩体的排水通道作用，加快地基固结。砂桩体的排水通道作用，加快地基固结。二、在粘性土地基中加固原理二、在粘性土地基中加固原理加固范围、加固深度加固范围、加固深度桩位布置桩位布置桩直径、桩间距桩直径、桩间距设计参数设计参数5.3 5.3 设计与计算设计与计算振冲法振冲法 一、

9、加固范围、加固深度一、加固范围、加固深度 加固面积加固面积建筑物的重要性和场地。建筑物的重要性和场地。 多层建筑和高层，宜基础外缘扩大多层建筑和高层，宜基础外缘扩大1 12 2排桩。排桩。 当要求消除地基液化，宜基础外缘扩大宽度当要求消除地基液化，宜基础外缘扩大宽度 可液化土层的一半。可液化土层的一半。 一、加固范围、加固深度一、加固范围、加固深度 加固深度加固深度 软弱层厚度软弱层厚度10m10m10m，不穿透，宜短而密，深度，不穿透，宜短而密，深度 按建筑物地基变形允许值确定。按建筑物地基变形允许值确定。S梅花形布置（等边、等腰三角形）梅花形布置（等边、等腰三角形）行列式布置（正方形、矩形

10、）行列式布置（正方形、矩形）大面积满堂处理大面积满堂处理等边三角形等边三角形单独基础或条形基础单独基础或条形基础等腰等腰，矩形或方形。矩形或方形。二、桩位布置二、桩位布置S30kw30kw振冲器桩直径振冲器桩直径0.7m0.7m1.0m1.0m三、桩直径、桩间距三、桩直径、桩间距S30kw30kw振冲器桩间距振冲器桩间距1.3m1.3m2.0m2.0m55kw55kw振冲器桩间距振冲器桩间距1.4m1.4m2.5m2.5m75kw75kw振冲器桩间距振冲器桩间距1.5m1.5m3.0m3.0m三、桩直径、桩间距三、桩直径、桩间距桩位布置、桩距桩位布置、桩距灌砂量、桩长、砂料灌砂量、桩长、砂料处

11、理范围处理范围设计参数设计参数5.3 5.3 设计与计算设计与计算挤密法挤密法S等边三角形布置（砂性土地基）等边三角形布置（砂性土地基）正方形布置正方形布置直径直径300-600mm。一、桩位布置一、桩位布置S1 1、粘性土地基、粘性土地基 正三角形布置正三角形布置桩间距桩间距 正方形布置正方形布置A Ae e1 1根砂桩承担的处理面积。根砂桩承担的处理面积。A Ap p桩截面积。桩截面积。mm面积置换率。（面积置换率。（0.100.300.100.30）2 2、砂土和粉土地基、砂土和粉土地基 正三角形布置正三角形布置 正方形布置正方形布置e e1 1处理后要求的孔隙比。处理后要求的孔隙比。d

12、 d桩直径；桩直径；h h竖向变形。竖向变形。D Dr1 r1处理后要求达到的相对密度（处理后要求达到的相对密度（0.700.850.700.85）1、桩长：厚度小时，贯穿；大时，按沉降控制。、桩长：厚度小时，贯穿；大时，按沉降控制。2、砂料：采用含泥量小于、砂料：采用含泥量小于5的中、粗砂。的中、粗砂。3、灌砂量（质量控制的另一个指标）：、灌砂量（质量控制的另一个指标）： 单位加固土体所需的填料量单位加固土体所需的填料量V二、桩长、砂料、灌砂量二、桩长、砂料、灌砂量 条形基础，大于基础宽度条形基础，大于基础宽度1.52.0倍；倍； 整片基础，每边放宽大于整片基础，每边放宽大于13排桩；排桩；

13、 防治液化，每边放宽大于加固深度的一半，防治液化，每边放宽大于加固深度的一半， 并不能小于并不能小于5m。三、处理范围三、处理范围复合地基承载力计算复合地基承载力计算复合地基沉降量计算复合地基沉降量计算抗滑稳定性分析抗滑稳定性分析计算内容计算内容设计与计算设计与计算桩土应力比桩土应力比 n可取可取24桩应力桩应力土应力土应力 一、复合地基承载力一、复合地基承载力B软弱下卧层软弱下卧层复合桩基复合桩基承载力计算简图复合桩基承载力计算简图二、复合桩基的沉降量验算二、复合桩基的沉降量验算 总沉降量公式总沉降量公式加固区压缩量加固区压缩量下卧层压缩量（天然土）下卧层压缩量（天然土）加固区（复合土层）压

14、缩模量加固区（复合土层）压缩模量力。圆弧滑动面的总剪切力；圆弧滑动面的总抗剪稳定系数；三、抗滑稳定性验算TRkkTR加固区未加固区复合桩基的抗剪强度指标复合桩基的抗剪强度指标5.45.4施工工艺施工工艺5.45.4施施工工工工艺艺eAs 07. 1 eAs5.5 5.5 效果检验效果检验载荷试验载荷试验静力触探试验静力触探试验动力触探试验动力触探试验波述试验波述试验检验方法检验方法1.1.静力载荷试验静力载荷试验 STATIC LOAD TEST 载荷试验是保持地基土的天然状态和模拟建筑物的荷载条件，通过一定面积的承压板向地基施加竖向荷载，观察研究地基土变形和强度规律的一种原位试验。 平板载荷试验（平板载荷试验（PLTPLT）图1 几种常用的平板载荷试验设备2.2.静力触探试验静力触探试验CPTCPT触探主机为液压传动式，触探主机为液压传动式，反力装置为地锚式反力装置为地锚式SPT in progress.SPT setupClose up of