砂石桩设计要点

土工技术与应用砂石桩设计要点2015.041一般规定2用于砂性土地基的设计计算3用于粘性土地基的设计计算目录1.一般规定总体上要大于基础底面的面积，具体根据建筑物的重要性及场地条件确定。①对于一般地基，宜在基础外缘一般扩大1～3排桩；②对可液化地基，在基础外缘扩展宽度不小于基底可液化土层厚度的1/2，并不应小于5m。（1）加固范围：对大面积满堂处理，宜用等边三角形布置；对单独基础或条形基础，采用正方形、矩形，等腰三角形较合适。1.一般规定（2）布桩形式：1.一般规定（3）桩径：碎石桩：取决于施工设备的桩管大小和地基土条件，一般为0.7～1.0m；振冲桩：直径一般为0.8～1.2m；沉管法施工桩：一般为0.３～０.７m。可使用砾、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等，这些材料可单独用一种，也可以粗细粒料以一定的比例配合使用。填料中含泥量≤5%，并且不含有粒径大于50mm的颗粒。（4）材料要求：1.一般规定（5）垫层：垫层是基础的“保护层”。故桩体施工结束后，桩顶与基础间宜铺设300～500mm厚的碎(砂)石垫层，并振实。取决于建筑物对地基的强度和变形条件等的设计要求以及地质条件(软土层的厚度、性能等)而定，砂土地基还应考虑抗液化的要求。（6）桩长(加固深度)：1.一般规定地基中松软土层厚度不大时，根据较好土层埋深确定。松软土层厚度较大时，按稳定性控制的工程，桩长不应小于最危险滑动面的深度；按沉降变形控制的工程，桩长应满足复合地基的沉降量不超过建筑物地基的容许沉降量。对于可液化地基，加固深度按要求的抗震处理深度确定。桩长不宜小于4m，砂桩的长度一般应达8-20m。（6）桩长(加固深度)：2.用于砂性土地基的设计计算加固目的是提高地基承载力，减小变形及抗液化性等。因此，基本出发点是挤密。由此，要求我们确定密实度(ρd)，孔隙度(e)，桩位布置，桩径(d)，间距(L)，桩体长或处理深度(H)

。2.用于砂性土地基的设计计算（1）桩距l确定：砂石桩的间距应通过现场试验确定。对粉土和砂土地基，不宜大于砂石桩直径的4.5倍。初步设计时，砂石桩的间距也可《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）中推荐的简化公式计算

。2.用于砂性土地基的设计计算（1）桩距l确定：l：砂石桩间距

：修正系数，当考虑振动下沉密实作用时，可取1.1-1.2，不考虑时，可取1.0；e0：地基处理前孔隙比；原状土试验或触探等试验确定d：砂石桩的平均直径e1：地基挤密后达到的孔隙比正方形布置等边三角形布置地基挤密后达到的孔隙比e1的确定：e1——地基挤密后要求达到的孔隙比；emax，emin——砂土的最大、最小孔隙比，可按现行国家标准《土工试验方法标准》（GB50123—1999）的有关规定确定；Dr1——地基挤密后要求砂土达到的相对密度，可取0.7~0.85。2.用于砂性土地基的设计计算（1）桩距l确定：2.用于砂性土地基的设计计算应根据工程地质条件和工程要求通过计算确定。具体有四种情况：（2）桩长确定：松散土层厚度不大时，桩长宜穿过松软土层；对松散土层较厚时，桩长不应小于地基稳定性分析所确定的危险滑动面以下2m的深度；对于按变形要求控制的工程，长度应满足处理之后地基变形量不超过建筑物的地基变形的允许值，同时应满足软弱下卧层的承载力要求。2.用于砂性土地基的设计计算（2）桩长确定：对可液化地基，原则上要穿过液化层，如液化层过深，则桩长按现行的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的有关要求确定;桩长不宜小于4m（Why?）(单桩载荷试验表明，桩体受荷过程中，在顶部4倍桩径范围内将发生侧面膨胀，故设计深度应大于主要受荷深度，即不小于4m)2.用于砂性土地基的设计计算（3）承载力计算和变形计算对于砂性土地基，桩体的承载力虽然较大，但成桩过程中，桩间土被挤密，承载力也得到有效提高。实际中，可按挤密的砂土垫层为模型计算其承载力，具体按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011）有关规定执行。3.用于粘性土地基的设计计算应通过现场试验确定，间距一般不应大于砂石桩直径的三倍。初步设计可按下式估计：（1）桩距l确定：等边三角形布置时：

正方形布置时：式中：Ae：一根碎石桩承担的处理面积；Ap：碎石桩的截面积；m：面积置换率，一般为0.10-0.30面积置换率

《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中，对复合地基载荷试验中采用的承压板的面积作出了规定：承压板面积等于单桩或多桩所承担的实际处理面积。式中：

Ae：一根碎石桩承担的处理面积；Ap：碎石桩的截面积；

m：面积置换率，一般为0.10-0.30;

de：一根桩承担的地基处理面积的等效圆直径;d：桩的截面积.3.用于粘性土地基的设计计算3.用于粘性土地基的设计计算（2）桩长确定：软粘土层较薄时，桩体直接落至下卧相对坚硬土层之上(单桩承载力地基)；相对硬层埋深较大时，桩长不应小于地基稳定性分析所确定的危险滑动面以下2m的深度；桩长不宜小于4m，但不能够大于砂石桩直径的3倍。3.用于粘性土地基的设计计算（3）承载力计算：①粘性土地基中桩、土作用特征粘性土地基中，振冲砂石桩处理主要是一种置换处理，桩体在处理后的地基中所起作用分两种情况:对较薄软粘土：桩体是直接落至下卧硬的土层之上，并起着应力集中的作用。需要计算单桩承载力；对厚层粘性土：桩体未穿透粘性土层，桩与桩间土起到复合地基的作用。需按复合地基计算承载力。3.用于粘性土地基的设计计算（3）承载力计算：②单桩的承载力确定对于由散体颗粒组成的砂石桩，其承载力主要取决于桩间土的侧向约束能力，因此该类桩最可能的破坏形式是桩体的膨胀破坏。宜通过单桩载荷试验确定(用的最多最可靠);如无试验资料，为计算方便，宜通过下列公式估算。[Pp]max=20·Cu式中：Cu—地基土不排水抗剪强度3.用于粘性土地基的设计计算（3）承载力计算：③复合地基的承载力确定一般应通过现场复合地基载荷试验确定，但在初步设计时，也可用以下方式计算：fsk——处理后桩间土承载力特征值，kPafpk——砂石桩单桩承载力特征值，kPam——面积置换率3.用于粘性土地基的设计计算（3）承载力计算：③复合地基的承载力确定对小型工程的粘性土地基如无现场载荷试验资料时，初步设计时复合地基的承载力特征值也可按下式估算：n：桩土应力比，无实测资料时，对粘性土2.0-4.0，对粉土和砂石土可取1.5-3.0。3.用于粘性土地基的设计计算（4）变形计算：复合地基模量ESP与桩间土压缩模量Es具有如下关系：求得ESP后，具体沉降计算可按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中的有关计算公式进行确定(简化的分层总和法)。练习题1、某砂土地基，e0=0.902，emax=0.978，emin=0.742，该地基拟采用挤密碎石桩加固，正三角形布桩，挤密后要求砂土相对密度Dr=0.886，求碎石桩间距（ξ=1.0，桩径0.4m)。2、某天然地基fsk=100kPa，采用振冲挤密碎石桩