地基处理第七讲

1、第七讲7、灰土挤密桩法和土挤密桩法8、砂桩法第八讲9、碎石桩法10、石灰桩法第九讲11、水泥搅拌法 12、夯实水泥土桩第十讲13、高压喷射注浆法第十一讲水泥粉煤灰碎石桩法第十二讲多元复合地基法第十三讲加筋法第十四讲灌浆法第十五讲特殊地基处理第七讲内容：7灰土挤密桩法和土挤密桩法8砂桩法时间：2h7灰土挤密桩法和土挤密桩法71概述利用成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内土被挤向周围，使桩间土挤密，然后将灰土或索土分层填入桩孔内，并分层夯填密实至设计标高。前者称为灰土挤密桩法，后者称为土挤密桩法。夯填密实的灰土挤密桩或土挤密桩，与挤密的桩问土形成复合地基。上部荷载由桩体和桩间土共同承担。对土挤密桩法而

2、言，若枉体和桩间土密实度相同时，形成均质地基。苏联阿别列夫教授于1934年首创，我国自20世纪50年代中期开始在西北黄土地区研究和应用。国家标准湿陷性黄土地区建筑规范GBJ 2590和国家行业标准建筑地基处理技术规范J田792002均编人了灰土挤密桩法和土挤密桩法。 灰土挤密桩法和土挤密枉法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基，不适用于地下水位以下使用。当地基土的含水量W大于24、饱和度超过65时，成孔及拔管过程中，桩孔容易缩颈，桩孔周围容易隆起，挤密效果差，此时不宜采用。灰土挤密桩和土挤密桩法处理地基深度一般为515m。若用于处理5m以内土层，其综合效果不如强夯法、重锤夯

3、实法以及换填垫层法。对大于15m的土层，若地下水位较深，也有采用螺旋钻取土成孔，分层回填灰土，并强力夯实，使加固深度超过20 m的黄土地基加固实例。当以消除地基的湿陷性为主要目的时，宜采用土挤密桩法；当以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的时，宜采用灰土挤密桩法。特点灰土挤密桩法和土挤密桩法具有原位处理、深层挤密和以土治土。7.2 加固原理1土的侧向挤密国内外一些学者认为：成桩时沿桩孔周围土体应力的变化与圆柱形孔扩张时所产生的应力变化相似。若用黄土有关力学性质指标(E0、c和)常见值计算，求得在黄土中挤压成孔时，RP(143190)d(d为桩孔直径)，与试验实测征用挤密影响半径基本一致。

4、单桩挤密的试验结果表明，在孔壁附近土的干密度d接近其最大干密度dmax压实系数c1。依次向外土的干密度逐渐减小，直至接近原始干密度d0。对应于dd0的界限点即为“挤密影响区”半径，其值通常为(1.52)d。如果为消除黄土的湿陷性，则应以c0.9或d15gcm3为界，确定满足使用要求的“有效挤密区”。单个桩孔“有效挤密区”半径通常为(1一1.5)d。土的含水量和原始干密度对挤密效果有显著影响。当含水量过低时，由于土呈坚硬状态，塑性小，有效挤密区相应缩小。当含水量过高时，由于挤压引起超静孔隙水压力，使土体只能向外围移动而造成挤密效果不佳，且孔壁附近的土受扰动而使强度降低。因此，拔出桩管时桩孔容易出

5、现缩颈、回淤等情况。由此可知，含水量对挤密效果影响很大。其次，土的原始干密度对挤密范围及效果也有显著影响。原始干密度小时，有效挤密范围小，效果也差。原始干密度是设计桩间距的基本依据。2土挤密桩挤密土挤密桩复合地基是由京土夯填的土桩和杖间挤密土体组合而成。桩孔内夯填的土料多为就近挖运的黄土类土，其土质及夯实的标准与桩间挤密土基本一致因此，土挤密桩和桩间土的物理力学性质指标也相近，这已为大量的现场试验结果所证实。灰土挤密桩的长径比大于6时，在坚向荷载作用下变形与荷载传递规律具有下述特点。(1)在极限荷载作用下，灰土挤密桩顶面上应力通常为灰土试件无侧限抗压强度的50一100，即灰土已处于过渡阶段或已

6、达到破坏阶段。灰土挤密桩的破坏主要发生在桩身上部(1一15)d长度内。载荷试验后挖开地基查明，在容许荷载作用下不少灰土挤密桩的柱顶已被压裂(长度(115)d)，而下段桩身仍保持完好。(2)灰土挤密桩的桩顶沉降主要是桩身的压缩量。桩身压缩量约占总沉降量的23。在全部桩身压缩量中，桩顶(1o15)d段内的变形占60一85。有时灰土挤密桩即使达到破坏状态，而桩底仍未产生沉降。(3)灰土挤密桩承担的荷载是通过桩周摩擦力向周围土体传递的。灰土挤密桩传递荷载的深度是有限的，一般不超过(610)d。试验表明，载荷板为刚性时，在均布荷载作用下，灰土挤密桩地基的基底压力分布与土挤密桩地基有显著的差别。基底均布压

7、力为l 50 kPa(尚未超过地基承载力特征值)时，灰土挤密桩上应力已超过600 kPa，桩间土上应力为50一100 kPa，应力分担比ps9.215.6。测试结果表明，灰土挤密柱面积只占基底面积约20，却承担了50左右的荷载。73 设计计算采用土挤密桩或灰土挤密桩处理后形成的复合地基，其承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。当无试验资料时，建筑地基处理技术规范JGJ 792002规定，对灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的2倍，并不宜大于250 kPa；对土挤密被复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的1.4倍，并不宜大于180 kPa。1桩孔直径选用根据所选用

8、的成孔设备、成孔方法以及场地土质情况，确定桩孔直径，一般取350400mm。2桩孔间距设计 桩孔间距设计从消除湿陷性和提高地基承载力两个方面来考虑。(1)为消除黄土的湿陷性，挤密后的桩问土平均压实系数不应小于0.90，对重要工程不宜小于0.93。桩间距可为被孔直径的2一25倍，也可按下式估算。(2)从提高地基承载力考虑可由复合地基承载力公式得到桩孔间距表达式。复合地基承载力表达式为fspk=mfpk十(1m)fsk (74)对灰土挤密桩，fpk常取500kpa。3布桩范围的确定 灰土挤密桩和土挤密桩处理地基的面积，应大于基础或建筑底层平面的面积，以保证地基的稳定性。 局部处理通常不考虑防渗隔水

9、作用。试验研究成果和工程实践经验表明：对非自重湿陷性黄土、素填土、杂填上等地基，处理范围每边超出基底边缘的宽度不小于0.25b(b为基础短边宽度)，并不小于0.5m；对于自重湿陷性黄土地基，处理范围每边超出基底边缘的宽度应该不小于0.75b，且不小于1 m。这样可使基底下被处理土层不致产牛不良的侧向变形。 4桩长设计 灰土挤密桩和土挤密桩处理地基的深度，应根据建筑场地的土质情况、工程要求和成孔及夯实设备等综合因素确定。5桩孔填料的选用桩孔内的填料，应根据工程要求或处理地基的目的确定，桩体的夯实质量宜用平均压实系数Ac控制。当桩孔用灰土或素土分层回填、分层夯实时，桩体内的平均压实系数值，均不应小

10、于0.96。土挤密桩填料多选用与桩间土性质相近的就近挖运的黄土类土。灰土挤密桩演料多采用消石灰与土的体积配合比为2：8或3：7。7.4施工灰土挤密桩和土挤密桩的施工应按设计要求和现场条件选用沉管(振动或锤击)、冲击或爆扩等方法进行成孔，使土向孔的周围挤密。 1成孔和回填夯实施工应符台的要求 (1)成孔施工时，地基土宜接近最优含水量。当含水量低于12时至最优含水量。 (2)桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5。 (3)桩孔垂直度偏差不应大于15。 (4)对沉管法，其直径和深度应与设计值相同；对冲击法或爆扩法，桩孔直径的误差不得超过设计值的i 70 mm，桩孔深度不应小于设计深度的o5m。 (5

11、)向孔内填料前，孔底必须夯实，然后用家土或灰土在最优含水量状态下分层回填夯实。回填土料一般采用过筛(筛孔尺寸不大于20 mm)的粉质戳土，并不得含有有机质；粉煤灰采用含水量为30一50的湿粉煤灰；石灰用块灰消解(闷透)34d并过筛后的熟石灰，其粗颗粒粒径不大于5mm。灰土应拌和均匀至颜色一致后及时回填夯实。第8章 砂桩法8.1概述砂桩法是指利用振动或冲击方式，在软弱地基中成孔后，境人砂并将其挤压入士中，形成较大直径的密实秒桩的地基处理方法。主要包括秒桩置换法、挤密砂桩法等。 砂桩于19世纪30年代起源于欧洲，用于在海湾沉积软土上建造兵工厂的地基工程中。当时的设计砂桩长为2m，桩径为0.2m，每

12、根桩承担的荷裁为10kN。20世纪50年代后朋，出现了振动式和锤击式施工方法。1958年，日本开始采用振动式重复压拔管施工方法，这一方法的应用使砂桩地基处理技术发展到一个新的水平，使其施工质量和施工效率均有显著提高，处理深度可达30 m。砂桩最初是用于处理松散砂土和人工填土地基的，而在软弱粘性土地基上的应用不太成功。我国在1959年首次在上海重型机器厂采用锤击沉管挤密砂桩法处理地基，1978年又在宝山钢铁厂采用振动重复压拔管砂桩施工法处理原料堆场地基。这两项工程为我国在饱和软弱戳性土中采用砂桩特别是砂桩地基处理方法取得了丰富的经验。砂桩处理饱和软弱粘性土地基时，主要是置换作用，可以提高地基承载

13、力和减少沉降，同时，还起排水通道作用，能够加速地基的固结。8.2 加固原理地基土的土质不同，对砂桩的作用原理也不尽相同1在松散砂土中的作用1)挤密作用 砂土和粉土屈于单粒结构，其组成单元为松散粒状体，渗透系数大，一船大于10-4cms。松散砂土在振动力作用下，其体积缩小可达20。 采用冲击法或振动法往砂土中下沉桩管和一次拔管成桩时，由于桩管下沉对周围砂土产生很大的横向挤压力，桩管将地基中同体积的砂挤向周围的砂层，使其孔隙比减小，密度增大，这就是挤密作用。有效挤密范围可达34倍桩直径。这就是通常所谓的“挤密砂桩”。2)振密作用 采用振动法往砂土中下沉桩管和逐步拔出桩管成桩时，下沉桩管会对周围砂层

14、产生挤密作用，拔起桩管会对周围砂层产生振密作用，有效振密范围可达6倍桩直径左右。振密作用比挤密作用更显著，其主要特点是砂桩周围一定距离内地面发生较大的下沉。采用这种成桩方法的砂桩称为“振密砂桩”。2在软强土中的作用1)置换作用2)排水作用3砂桩用途(1)在松散砂土中，可用于增大相对密度，防止振动液化。(2)在软豹土中，可用于提高地基承载力，加速固结沉降，改善地基的整体稳定性。83 设计计算 1加固范围 加固范围应根据建筑物的重要性和场地条件及基础形式而定。对于一般基础在基础外应布置13排桩；对于可液化地基，在基础外缘扩大宽度不应小于可液化土层厚度的12，并不应小于5m；对高等级公路，一般应处理

15、至边缘外13m。2桩位布置对大面积满堂处理，桩位宜采用等边三角形布置；对独立或条形基础，桩位宜采用正方形或矩形布置。3加固深度 加固深度应根据软弱土层的性质、厚度或工程要求按下列原则确定： (1)当软土层不厚时，应穿透软土层； (2)当软土层较厚时，对于按变形控制的工程，加固深度应满足砂桩复合地基变形不超过地基容许变形值并满足下卧层承载力的要求； (3)当软土层厚度较大时，对于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2m的深度； (4)在可液化地基中，加固深度应按抗震处理深度确定； (5)桩长不宜小于4m。 4桩径根据置换率要求、成桩方法、施工机械能力等因素综合考虑确定砂桩直径。在

16、饱和软弱默性土中应尽可能采用较大的直径。目前国内采用的桩径一般为0.3一0.8m，国外最大达2m。 5材料 宜使用中粗混合砂，含泥量不大于5。在对砂桩成型没有足够约束力的软弱教性土中，可以使用砂和角砾混合料。桩孔填料量应通过现场试验确定，估算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数12一14确定。 6垫层砂桩施工完毕后，地面应铺设30一50 cm厚的砂垫层或砂石垫层铺设，用平板振动器振实。7桩距计算砂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45倍，对熟性土地基，不宜大于砂石桩直径的3倍*初步设计时，也可按下列公式估算。8复台地基承裁力砂桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时，也可通过下列方法估算。 (1)砂土地基 可根据挤密后砂土的密实状态，按现行国家标准建筑地基基础设计规范GD 50007的有关规定确定。 (2)对粘性土或粉土地基采用砂桩处理所形成的复合地基，可按式(87)一式(89)计算。 1施工标高 砂桩施工标高一般应高于基础底面设计标高12m，以便开挖基坑时将没有充分挤实的或桩挤松的表层土完全挖去