地基处理之砂石桩深层密实法解析（69附图丰富）

地基基处处理理4砂（石））桩第三章深层密实实法第三节砂砂石桩(碎石桩)一概概述1、基本定定义碎(砂)石桩又被被称做粗粗颗粒土土桩，是指用用振动、、冲击或或水冲等等方式在在软弱地地基中成成孔之后后，形成成由砂石石构成的的大直径径密实桩桩体，包包括碎石石桩、砂砂桩和砂砂石桩，，总称为为碎石桩。砂石桩与与桩周土土共同组组成基础础下的复复合土层层，构成成持力层层。2、成桩方方式1)成砂桩方方式：振动法和冲击法为主；2)成碎石石桩方方式：：有振冲法法、沉管法法、干振法法、强夯置置换法法、钻孔锤锤击法法等。3、适用用范围围：碎石桩桩用于于挤密密松散散砂土土、粉粉土、、黏性性土、、素填填土及及杂填填土地地基。。但需注注意两两点：：1）当处理不不排水水抗剪剪强度度小于于20kPa的饱和和黏性性土和和饱和和黄土土地基基时，应在在施工工前通通过现现场试试验确确定其其适用用性。。Why?因为如如果桩桩周土土强度度过低低，当当其不不排水水抗剪剪强度度小于于20kPa时，将将导致致土的的侧向向约束束力始始终不不能平平衡由由于填填料挤挤入孔孔壁产产生的的作用用力，，那就就始终终不能能形成成桩体体，故故需经经过预预压加加固处处理；；2）不加填填料的的振冲冲加密密法适适用于于处理理黏粒粒含量量不大大于10％的中中砂、、粗砂砂地基基。Why?(周围砂砂料能能自行行塌入入孔内内，可可进行行原地地振冲冲)。砂石桩桩法也也可用用于处处理可可液化化地基基。1)中、小小型工工业与与民用用建筑筑物；；2)港湾建建筑物物(码头、、护岸岸工程程等)；3)土工构构筑物物(土石坝坝、路路基等等)；4)材料堆堆置场地(矿料场场等)；5)其它场地。滑滑道、、机场场等。。工程上上，碎碎石桩桩法可可用以以下各各类建建筑：：第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)一概概述述3、适用用范围围：图3-3-1碎石桩桩碎石桩桩体桩周土土体砂桩二、加加固机机理1、松散散砂土土及粉土土的加固固机理理第三章章深深层层密实实法第三节节碎石桩(砂石桩)1)松散砂砂土的的工程程特性性砂土和和粉土土属于于散粒粒状结结构，，粒间孔孔隙大大，颗粒的的排列列位置置很不不稳定定，在外荷荷(动力和和静力力)作用下下易发生生移位位,并会重新新进行行排列列，趋趋于较较稳定定状态态。因因此，，松散砂砂土沉降变变形大大、抗抗液化化性弱弱、承承载力力小。。尤其其是受受振动动作用用后，，体积积可缩缩小20%。2)加固机机理通过碎碎石桩桩处理理，可可有效效地改改善松松散砂砂(粉)土的工工程特特性，，主要要表现现在三三个方方面：：二、加加固机机理1、松散散砂土土及粉粉土的的加固固机理理第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)①挤密作作用：：a、对振振冲法法而言言：施工过过程中中由于于水冲冲使得得松散散砂土土达到到饱和和状态态，并并在高高频强强迫振振动下下产生生液化化、重重新排排列密密实；；孔中中填入入的粗粗骨料料被强强迫振振动、、密实实的同同时，，桩体体半径径还不不断增增大，，对桩桩周土土形成成水平平挤压压作用用,甚至有有一部部分被被挤入入桩周周土中中。于是，，砂土密密实度度、孔隙隙率，干密密度和和内摩摩擦角角，达到到力学性性能改改善、、承载载力提提高、、抗液液化性性能增增强的的目的的；b、对沉沉管法法或干干振法法而言言：施工中中，桩桩管对对周围围砂层层产生生很大大的水水平挤挤压力力，并并将桩桩管处处砂子子挤向向桩管管周围围的土土层中中,桩管四四周砂砂层孔孔隙率率、密实实度。新郑高高速公公路震震动沉沉管挤挤密碎碎石桩桩施工工

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>二、加加固机机理1、松散散砂土土及粉粉土的的加固固机理理第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)由于挤挤压，，紧贴贴于桩桩周管管上的的土结结构遭遭到完完全破破坏。。桩管管周围围塑性性变形形区，，由于于受到到挤压压和孔孔隙水水压力力的共共同作作用，，强度度显著著降低低。桩桩管周周围塑塑性变变形区区(图3-3-2)半径RP可由下下式确确定。。（3-3-1）由式(3-3-1)知，塑塑性变变形区区域的的大小小与桩桩管半半径、、土的的变形形模量量成正正比，，与土土的抗抗剪强强度成成反比比。图3-3-2桩孔周周围应应力分分布区区二、加加固机机理1、松散散砂土土及粉粉土的的加固固机理理第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)完全破坏区桩周土土挤密密后干干密度度沿径径向距距离(l/d)的变化化桩体或或桩孔孔二、加加固机机理1、松散散砂土土的加加固机机理第三章章深砂土和和粉土土中排水减减压振振密作作用比挤密作作用显显著，是砂砂石桩桩的主主要加加固作作用之之一。。振密作作用在在宏观观上表表现为为振密密变形形。振振动成成桩过过程中中，一一般形形成以以桩管管为中中心的的“沉沉降漏漏斗””，直直径达达桩径径的6～9倍，并并形成成多条条环状状裂隙隙。②排水减减压振振密作作用:振冲成成桩过过程中中，桩桩周土土体在在循环环荷载载作用用下发发生收收缩和和趋于于紧密密，砂砂土在在无排排水条条件下下体积积不断断收缩缩导致致超孔孔隙水水压力力产生生，有有效应应力降降为零零时引引起砂砂土液液化。。碎石桩桩体材材料具具有良良好的的反滤滤效果果，是是理想想的人人工竖竖向排排水减减压通通道，，土体体中的的超水水孔隙隙水必必然沿沿着改改排水水通道道排出出地面面。随随着孔孔隙水水排出出，土土体的的孔隙隙比降降低，，密实实度得得到提提高。。二、加加固机机理1、松散散砂土土的加加固机机理第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)③预震抗抗液化化作用用:砂石桩桩法的的预震震抗液液化作作用主主要有有两个个方面面：①桩间可可液化化土层层受到到挤密密和振振密作作用。。土层的的密实实度增增加，，结构构强度度提高高，表表现在在土层层标贯贯击数数的增增加，，从而而提高高土层层本身身的抗抗液化化能力力；②砂土土的的液液化化特特性性不不仅仅与与相相对对密密实实度度和和排排水水体体有有关关，，还还与与砂砂土土的的振振动动应应变变史史有有关关。。预先先受受过过适适度度水水平平的的循循环环应应力力预预振振的的砂砂土土，，将将具具有有较较大大的的抗抗液液化化强强度度。。砂石石桩桩成成桩桩过过程程中中，，桩桩间间土土受受了了多多次次预预振振作作用用，，并并通通过过桩桩体体将将产产生生的的超超孔孔隙隙水水压压力力消消散散，，因因而而提提高高桩桩间间土土的的抗抗液液化化能能力力。。2、对对粘粘性性土土的的加加固固机机理理二、、加加固固机机理理第三三章章深深层层密密实实法法第三三节节砂砂石石桩桩(碎石石桩桩)1)粘性土的工程特性:

结构为蜂窝状或絮状结构，粘粒含量高、粘间结合力强、渗透性低。

在受到动、静外荷作用时，黏粒之间的结合力以及黏粒、离子、水分子所组成的平衡体系虽然受到破坏，孔隙水压力升高，土的强度降低，塑性变形增大，但是土中水并不容易排放。

黏性性土土密实实度度提提高高效效果果不不佳佳，，无无法法达达到到最最终终提提高高承承裁裁力力的的目目的的。。2、对对粘粘性性土土的的加加固固机机理理二、、加加固固机机理理第三三章章深深层层密密实实法法第三三节节砂砂石石桩桩(碎石石桩桩)2)加固固机机理理主要要通通过过置置换换法法(用碎碎石石桩桩置置换换粘粘性性土土)实现现改改良良土土基基的的目目的的，，具具体体表表现现在在两两个个方方面面。。①桩体体置置换换作作用用。。以性性能能良良好好的的砂砂石石桩桩直直接接替替换换部部分分粘粘性性土土，，构构成成性性能能良良好好的的复复合合地地基基。由密密实实的的碎碎石石桩桩桩桩体体取取代代了了与与桩桩体体体体积积相相同同的的软软弱弱土土，，因因为为砂砂石石桩桩的的强强度度和和抗抗变变形形性性能能等等均均优优于于其其周周围围的的土土，，所所以以形形成成的的复复合合地地基基的的承承载载力力、、模模量量就就比比原原来来天天然然地地基基的的承承载载力力、、模模量量大大，，从从而而提提高高了了地地基基的的整整体体稳稳定定性性，，减减小小了了地地基基的的沉沉降降量量。。复复合合地地基基承承载载力力增增大大率率与与沉沉降降量量的的减减小小率率均均和和置置换换率率成成正正比比关关系系。。2、对粘粘性土土的加加固机机理二、加加固机机理第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)2)加固机理：②排水固结作作用。饱和黏性土土地基中，，碎石桩体体的排水通通道作用是是砂石桩法法处理饱和和软弱黏性性土地基的的主要作用用之一。由于沉管管成桩过程程中的挤压压和振动等等作用，桩桩间土会出出现较大的的孔隙水压压力，导致致土强度降降低。碎石石桩施工结结束后，上上覆土体重重力作用下下，借助于于砂石桩良良好的排水水作用，桩桩间土发生生排水固结结，同时由由于黏粒、、水分子、、离子之间间重新形成成新的稳定定平衡体系系，使土的的强度得以以恢复，甚甚至超过原原土体强度度。三、加固作作用和效果果第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)1砂石桩加固固作用：不管是松散散砂性土还还是软弱粘粘土，砂石桩具有有复合地基基的加固作作用，并具具体表现在5个方面：挤密、置换换、排水固固结、垫层层和加筋作作用。2砂石桩加固固效果：对地基的加加固效果具具体表现在在：可以使使承载力提高高，使地基沉降量量减小，抗剪强度增增加和抗滑稳定性性提高。四、设计计计算(一)、一般原则则1、加固范围围：总体上要大大于基础底底面的面积积，具体根根据建筑物物的重要性性及场地条条件确定。。①对于一般地地基，宜在在基础外缘缘扩大1～3排桩；②对可液化地地基，在基基础外缘扩扩展宽度不不小于基底底可液化土土层厚度的的1/2，并不应小小于5m。具体见下下表所示。。第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)基础形式加固范围独立基础不超出基底面积条形基础不超出或适当超出基底面积筏形、十字交叉及箱形基础基础平面外轮廓范围内满堂加固，轮廓线外加2~3排保护桩正方形布置置矩形布置三角形布置置扇形布置2、布桩形式式：对大面积满满堂处理，宜用等边边三角形布布置；对单独基础础或条形基基础，采用正方方形、矩形形，等腰三三角形较合合适。四、设计计计算(一)、一般原则则第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)四、设计计计算(一)、一般原则则第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)3、桩径：1)碎石桩：取决于施工工设备的桩桩管大小和和地基土条条件，一般般为0.7～1.0m；2)沉管法施工工桩：一般为0.３～０.７m；3)振冲桩：直径一般为为0.8～1.2m。4、材料要求求：碎石料可使使用砾砂、粗砂砂、中砂、、圆砾、角角砾、卵石石、碎石等等，这些材材料可单独独用一种，，也可以粗粗细粒料以以一定的比比例配合使使用。填料中含含泥量≤5%，并且不含含有粒径大大于50mm的颗粒。5、垫层：垫层是基础础的“保护层”。故桩体施工结结束后，桩桩顶与基础间间宜铺设300～500mm厚的碎(砂)石垫层，并并振实。四、设计计计算(一)、一般原则第三章深深层密实法第三节砂砂石桩(碎石桩)6、桩长(加固深度)：取决于建筑物物对地基的强强度和变形条条件等的设计计要求以及地地质条件(软土层的厚度度、性能等)而定，砂土地地基还应考虑虑抗液化的要要求。主要注注意四个方面面：1）地基中松软土土层厚度不大大时。根据较好土土层埋深确定定。2）松软土层厚度度较大时。按稳定性控制制的工程，桩桩长不应小于于最危险滑动动面的深度；；按沉降变形形控制的工程程，桩长应满满足复合地基基的沉降量不不超过建筑物物地基的容许许沉降量。3）对于可液化地地基，加固深度按要要求的抗震处处理深度确定定。4）桩长不宜小于于4m，砂桩的长度一一般应达8-20m。四、设计计算算(二)、用于砂性土土地基的设计计计算加固目的是提提高地基承载载力，减小变变形及抗液化化性等。因此，基本出发点是是挤密。由此，要求我我们确定密实度(rd)，孔隙度(e)，桩位布置，桩径(d)，间距(L)，桩体长或处理理深度(H)。第三章深深层密实法第三节砂砂石桩(碎石桩)假定在松散砂砂土中打入的的砂石桩达到到100%的挤密效果(即成桩过程中中无隆起、下下隆沉现象，，加固土无损损失)。设：A—单根桩所分担担的加固面积积；ΔV—加固处理后的的土体体积变变化量；V0—原砂土地基单单位深度的平平均体积，对对应体重为G；VS—砂层固体颗粒粒单位深度的的体积；L—桩距，处理前前后重度g0、g1(对应孔隙比eo，e1)，h—为地基竖向变变形，下沉时时取正值，反反之取负值，，H为欲处理的天天然土层厚度度;Vv处理后空隙体体积。四、设计计算算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算(3-3-1)1、桩距L的确定第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)图3-3-1正方形桩位位图图3-3-2孔隙比变化化示意图四、设计计计算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算则：处理前的体体积：V0==Vs(1+e0)(3-3-2)处理后的体体积：V1=Vs(1+e1)=V0-ΔV(3-3-3)(3-3-4)第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)(3-3-5)当桩位正方方形布置时时四、设计计计算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算(3-3-6)(3-3-7)第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)桩径d与桩距L的关系四、设计计计算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)按照规范给给出的简化化公式修正系数ξ用来考虑振振动下沉密密实作用，，取值为1.1～1.2正方形布置置时(3-3-8)(3-3-9)四、设计计计算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)——地基挤密前干密度；——桩间土最大干密度；——挤实后的平压实系数(取0.93)四、设计计计算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算地基挤密后后，要求达达到的孔隙隙比e1，可按下式式求得：这儿：emax、emin为砂土最大大、最小孔孔隙比，按按《土工试验方方法标准》确定(GB/T50123)；Dr——地基挤密后后要求达到到的相对密密实度(一般取0.7～0.85)。(3-3-10)第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)由式(3-3-5)可引伸出，，单根桩(分担的加固固面积为A)、单位长的的填料量为为q2、桩长四、设计计计算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算2)对松散土层层较厚时。。桩长不应小小于地基稳稳定性分析析所确定的的危险滑动动面以下2m的深度；对对于按变形形要求控制制的工程，，长度应满满足处理之之后地基变变形量不超超过建筑物物的地基变变形的允许许值，同时时应满足软软弱下卧层层的承载力力要求。第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)应根据工程程地质条件件和工程要要求通过计计算确定。。具体有四四种情况：：1)松散土层厚厚度不大时时。桩长宜穿过过松软土层层;四、设计计计算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)2、桩长3)对可液化地地基，原则则上要穿过过液化层，，如液化层层过深，则则桩长按现现行的《筑抗震设计计规范》(GB50011-2001)的有关要求求确定;4)桩长不宜小小于4m（Why?）。(单桩载荷试试验表明，，桩体受荷荷过程中，，在顶部4倍桩径范围围内将发生生侧面膨胀胀，故设计计深度应大大于主要受受荷深度，，即不小于于4m)图3-3-3桩体膨胀破坏模式

4m对于砂性土土地基，桩桩体的承载载力虽然较较大，但成成桩过程中中，桩间土土被挤密，，承载力也也得到有效效提高。实际中，可可按挤密的的砂土垫层层为模型计计算其承载载力，具体体按《建筑地基基基础规范》(GB5007-2002)有关规定执执行。四、设计计计算(二)、用于砂性性土地基的的设计计算算3、承载力计计算、稳定定性分析和和变形计算算4、稳定性分分析和变形形计算基于上述原原因，该类类地基的稳稳定性分析析同样是按按挤密砂土土类为模型型进行稳定定性分析和和变形计算算。第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)四、设计计计算(三)、用于粘性性土的设计计计算1、桩间距

式中为单根桩承担的处理面积(m2)；m(=桩身平均直径d2/单根桩分担的处理地基面积的等效圆直径de2)为桩土面积置换率，与桩间距成反比；Ap为砂石桩的截面积。第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)应通过现场场试验确定定，间距一一般不应大大于砂石桩桩直径的三三倍。初步步设计可按按下式估计计：等边三角形形布置:de=1.05l;正方形布置置:de=1.13l;矩形布置:。l、l1、l2分别为桩的的间距、纵纵向间距和和横向间距距。1)等边三角形形布置：2)正方形布置置：(3-3-11a)(3-3-11b)2、桩深(长)1)软粘土层较较薄时，桩桩体直接落落至下卧相相对坚硬土土层之上(单桩承载力力地基)；2)相对硬层埋埋深较大时时，桩长不应小小于地基稳稳定性分析析所确定的的危险滑动动面以下2m的深度；3)桩长不宜小小于4m，但不能够够大于砂石石桩直径的的30倍。四、设计计计算(三)、用于粘性性土的设计计计算第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)3、桩径1)桩径可采用用300~800mm，具体可根根据地基土土质情况及及成桩设备备确定；2)按设计的复复合地基承承载力特征征值确定；；四、设计计计算(三)、用于粘性性土的设计计计算1)粘性土地基基中桩、土土作用特征征粘性土地基基中，振冲冲砂石桩处处理主要是是一种置换换处理，桩桩体在处理理后的地基基中所起作作用分两种种情况:①对较薄软粘粘土。桩体是直接接落至下卧卧硬的土层层之上，并并起着应力力集中的作作用。需要计算单单桩承载力力；②对厚层粘性性土。桩体未穿透透粘性土层层，桩与桩桩间土起到到复合地基基的作用。。需要按复合合地基计算算承载力。。4、承载力力计算第三章深深层密实实法第三节砂砂石桩桩(碎石桩)粘性土地基基中桩、土土作用特征征决定了它它是单桩承承载力还是是复合地基基承载力，，并限定了了地基基承载载力力的的计计算算方方式式。四、、设设计计计计算算(三)、用用于于粘粘性性土土的的设设计计计计算算4、承承载载力力计计算算第三三章章深深层层密密实实法法第三三节节砂砂石石桩桩(碎石石桩桩)2)单桩桩的的承承载载力力确确定定对于于由由散体体颗颗粒粒组成成的的砂砂石石桩桩，，其其承承载载力力主主要要取取决决于于桩桩间间土土的的侧向向约约束束能能力力，因因此此该该类类桩桩最最可可能能的的破破坏坏形形式式是是桩体体的的膨膨胀胀破破坏坏。①宜通通过过单单桩桩载载荷荷试试验验确确定定(用的的最最多多最最可可靠靠);②如无无试试验验资资料料、、宜宜通通过过以以下下方方法法估估算算(有多多种种方方法法)a）侧向向极极限限压压力力法法计计算算单单桩桩极极限限承承载载力力[Pp]max(3-3-12)

式中、u0分别为原土的起始有效压力和孔隙水压力;

Cu为地基土不排水抗剪强度；桩料内摩接角。

有效效压压力力和和孔孔隙隙水水压压力力之之和和2)单桩桩的的承承载载力力确确定定四、、设设计计计计算算(三)、用用于于粘粘性性土土的的设设计计计计算算4、承承载载力力计计算算第三三章章深深层层密密实实法法第三三节节砂砂石石桩桩(碎石石桩桩)图3-3-4复合合地地基基应应力力状状态态(3-3-13)单桩极限承载力[Pp]max

如果果令令求桩桩的的允允许许承承载载力力时时，，安安全全系系数数取取32)单桩桩的的承承载载力力确确定定(3-3-14)四、、设设计计计计算算(三)、用用于于粘粘性性土土的的设设计计计计算算4、承承载载力力计计算算第三三章章深深层层密密实实法法第三三节节砂砂石石桩桩(碎石石桩桩)b)综合合单单桩桩极极限限承承载载力力的的方方法法假定定单单桩桩侧侧向向挤挤出出破破坏坏具具有有轴轴对对称称性性，，据据桩桩周周土土体体为为被被动动破破坏坏。。则则单单桩桩极极限限承承载载力力[Pp]max可按按下下试试计计算算：：2)单桩桩的的承承载载力力确确定定四、、设设计计计计算算(三)、用用于于粘粘性性土土的的设设计计计计算算4、承承载载力力计计算算第三三章章深深层层密密实实法法第三三节节砂砂石石桩桩(碎石石桩桩)(3-3-15)还可可进进一一步步改改写写为为：：[PP]max=Kp•K'•Cu不同同算算法法Kp及K'取值值见见表表(3-3-1)Cu—不排水抗剪强度；Kp—被动土压力系数，取值与算法有关，此处;(3-3-15)——桩体侧向极限应力。表3-3-1粘土土不不排排水水抗抗剪剪强强度度及及单单桩桩极极限限承承载载力力系系数数取取值值为计计算算方方便便一一般般推推荐荐用用下下式式估估算算：：单桩桩极极限限承承载载力力:[Pp]max=20··Cu(3-3-17)2)单桩桩的的承承载载力力确确定定四、、设设计计计计算算(三)、用于于粘性性土的的设计计计算算4、承载载力计计算第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)一般应应通过过现场场复合合地基基载荷荷试验验确定定，但但在初初步设设计时时，也也可用用以下下方式式计算算，假假定作用载载荷为为p，作用于于桩的的应力力为pp；作用于于桩间间土应应力为为ps，桩、、土面面积各各为Ap和A-Ap。3)复合地地基的的承载载力确确定称应力力集中中系数数应力降降低系系数设桩土应力比为：则有：

p•A=pp•Ap+ps(A-Ap)(3-3-18)桩土面积置换率：四、设设计计计算(三)、用于于粘性性土的的设计计计算算4、承载载力计计算第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)图3-3-5复合地地基的的剪切切特性性(3-3-18)可改写写为：：因此，，对于于小型型工程程的粘粘性土土地基基,如果无无现场场载荷荷试验验资料料初步步设计计时，，复合合地基基的承承载力力特征征值可可按该该试估估算：：p=[1+m(n-1)]ps(3-3-19)3)复合地地基的的承载载力确确定四、设设计计计算(三)、用于于粘性性土的的设计计计算算4、承载载力计计算第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)四、设设计计计算(三)、用于于粘性性土的的设计计计算算5、地基基沉降降变形形计算算复合地地基模模量ESP与桩间土土压缩缩模量量Es具有如如下关关系ESP=[1+m(n-1)]Es知道了了ESP，则具具体沉沉降计计算可可按《建筑地地基基基础规规范》(GB5007-2002)中的有有关计计算公公式进进行确确定(简化的的分层层总和和法)，当然然具体体计算算时还还涉及及到沉沉降计计算经经验系系数ys的取值值问题题，在在无统统计数数据时时，可可采用用表2-5第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)表2-5建筑物物的地地基变变形允允许值值注：1表中数数值为为建筑筑物地地基实实际最最终变变形允允许值值；2有括号号者仅仅适用用于中中压缩缩性土土；3l为相邻邻基的的中心心距离离(mm),Hg为自室室外地地面起起算的的建筑筑物高高度(m)；4倾斜指指基础础倾斜斜方向向两端端点的的沉降降差与与其距距离的的比值值.四、设设计计计算(三)、用于于粘性性土的的设计计计算算6、稳定定性分分析地基的的稳定定性要要求最最危险险的滑滑动面面上诸诸力对对滑动动中心心所产产生的的抗滑滑力矩矩与滑滑动力力矩应应符合合关系系式（（反映其其抗倾倾滑能能力）：式中Ms滑动力力矩；MR抗滑力力矩可利用用复合合地基基的抗抗剪特特性、、并使使用圆圆孤滑滑动法法来进进行计计算，，假定定地基基某深深度处处(Z)剪切面面与水水平面面的交交角为为θ，如果果考虑虑砂石石桩与与桩间间土两两者都都发挥挥着抗抗剪效效用，，则复复合地地基的的抗剪剪强度度tSP为(3-3-20)第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)四、设设计计计算(三)、用于于粘性性土的的设计计计算算6、稳定定性分分析第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)式中:C－桩间土土粘聚聚力；；Z－自地表表面的的起算算深度度γp－桩料重重度(容重)；m－桩土面面积置置换率率；μp－应力集集中系系数；；φp－桩料内内摩擦擦角。。如果考考虑桩桩间土土荷载载产生生的固固结，，则固固结后后强度度，桩间土土粘聚聚力C这儿：：U—固结度；C0—桩间土土固结结前饱饱度；；μs—应力降降低系系数；φcu—桩间土土固结结不排排水内内摩擦擦角；；P计算深深度Z处的平平均压压力。。五、施施工方方法(最常用用的几几种施施工方方法)(一)振冲法法振冲法法是振动水水冲击击法的简称称，按按不同同土类类可分分为振振冲置置换法法和振振冲密密实法法两类类。振振冲法法在粘粘性土土中主主要起起振冲冲置换换作用用，置置换后后填料料形成成的桩桩体与与土组组成复复合地地基；；砂土土中主主要起起振动动挤密密和振振动液液化作作用。。振冲冲法的的处理理深度度可达达10m左右。。1、振冲冲器工工作原原理及及施工工过程程借助于于偏心心块在在定轴轴转动动时产产生的的惯性性力，，使得得振冲冲器产产生具具有一一定频频率和和振幅幅的水水平向向振动动力，，振动动的同同时在在其下下端部部喷射射高压压水流流。在振冲冲联合合作用用下，，将振振冲器器逐步步沉到到土中中的设设计深深度。。清孔后后填料振击挤挤密直直至地地表面面形成实实密桩桩体第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)图3-3-6振冲法法施工工顺序序示意意图2、机具具配置置1)吊车：：用于于提升升、贯贯入振振冲器器及移移动施施工位位置；；2)振冲器器：成成孔并并对料料石的的振实实工作作；3)供电系系统及及工作作保证能能源供供应和和控制制开、、关操操作；；4)供水系系统(包括水泵)，以提供应应成孔孔施工工用水水；5)运料工工具。。五、施施工方方法(最常用用的几几种施施工方方法)(一)振冲法法第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)1)三通(电、水水、料料)一平(场地)；2)施工场场地布布置：：保证施施工过过程有有序，，顺利利；3)桩孔定定位（测量量、布布线））3、施工工前的的准备备工作作五、施施工方方法(最常用用的几几种施施工方方法)(一)振冲法法4、施工工工艺艺及顺顺序第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)1)连续填填料法法：成孔后后，振振冲器器预留留孔底底，边边填料料边振振实；；2)分次填填料法法：成孔后后，逐逐次填填料，，逐次次振实实(类似于于浅层层处理理中的的分层层压实实施工工法)；3)综合填填料法法：分段连连续填填料振振实(介于前前两者者之间间)；4)先护壁壁后制制桩法法：(主要针针对软软土层层)成孔过过程中中沉冲冲一段段填料料护壁壁，再再向下下沉冲冲一段段填料料护壁壁…完孔填料密密实。。成桩顺顺序：：A、回向向法；；B往复拐拐折法法；C间隔跳跳打法法主要有有四种种工艺艺5、施工工要点点五、施施工方方法(最常用用的几几种施施工方方法)(一)振冲法法第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)1)振冲挤挤密法法①对中粗粗砂地地基土土，可可不用用另外外加料料，直直接用用振冲冲器振振动密密实地地基，，对粉粉细——粘质土土，为为防止止提出出振冲冲器之之后发发生孔孔中塌塌方，，最好好采用用连续续填料料振实实的办办法。。②施工时时，关关键是是对水量大小小(目的？)及留振时间间(？）长短的控控制；水量大小小——为了保证证地基中中的砂土土充分饱饱和；留振时间间——(指振冲器器在地基基下某一一深度处处进行振振动的时时间)足够的振振冲时间间可以使使得沙土土充分液液化，并并形成足足够大的的液化区区，确保停振振后砂土土颗粒重重新排及及密实度度的增大大；③整个加固固区完工工后，由由桩顶部部向下1m左右深度度段内需需开挖，，并另作作垫层进进行密实实处理；；5、施工要要点五、施工工方法(最常用的的几种施施工方法法)(一)振冲法第三章深深层层密实法法第三节砂砂石桩(碎石桩)2)振冲置换换法①施工成孔孔后，要要留有一一定时间间清孔，，用回水水将泥浆浆带出地地面，然然后再填填料振实实；②当土层中中夹有硬硬层时，，应采用用多次往往复振冲冲办法进进行扩孔孔，便于于加料；；③加料时宜宜“少吃多餐餐”，以保证证压实；；④最终填料料是要大大于造孔孔体积，，(确保密室室)对孔底部部填料尤尤其注意意；⑤软土地基基要注意意“先护壁、、后制桩桩”防止缩径径，塌方方。五、施工工方法(最常用的的几种施施工方法法)(一)振冲法第三章深深层层密实法法第三节砂砂石桩(碎石桩)5、施工要要点3)质量控制制：通过“三要素”保证质量量三个要素素指的是是：a填料量b密实电流流c留振时间间这三个要要素是保保证砂土土产生液液化及密密实的能能量关键键。五、施工工方法(最常用的的几种施施工方法法)(二)沉管法包括振动成桩桩法和冲击成桩桩法两种。1、振动成成桩法通过振动动作用成成孔成桩桩。振动作用用下，将将套管打打入设计计深度(该过程同同时也挤挤密了管管周土体体)，然后通通过套管管向下投投入桩料料，边提提边振实实进行成成桩，具体成桩桩方法有有三种：1)一次拔管管法:桩管振动动沉入到到设计深深度之后后，通过过投料漏漏斗加入入砂石料料的同时时，一边振实实、一边边拔管，，直至拔出出地面一一次完工工。质量控制制两个方方面：桩身的连连续性与与密实度度（由拔拔管速度度控制））、桩径径（填料料量控制制）第三章深深层层密实法法第三节砂砂石桩(碎石桩)2)逐步拔管管法:桩管振动动沉入到到设计深深度之后后，通过过投料漏漏斗加料料，分段段填料、、一边振振动、一一边拔管管。每拔拔管50cm，停止拔拔管而继继续振动动，停拔拔时间10～20s（留振时时间），，直至将将桩管拔拔出地面面完工。。质量控制制关键：：提拔段长度，，填料量量与振动动时间。。五、施工工方法(最常用的的几种施施工方法法)(二)沉管法1、振动成成桩法第三章深深层层密实法法第三节砂砂石桩(碎石桩)3)重复压拔拔管法：：桩管沉入入设计深深度之后后，按设设计规定定逐段灌灌料边振边拔管拔至一定定长度段段再边振动边边向下压压管(沉管)，压缩空空气并核核定填料料排出情情况下压桩管管压实填填料，如如此往高高直至完完桩。质量控制的关键有两个方面：①填料量的排出率(即填入的料量是否最大限度地排入孔中)；控制施工②用实际压入比

—桩管内径断面面积；AP桩断面面积）.

桩管拔起高度h1时，桩管内有h0高度的料排出到桩孔内，则排出率η=h0/h1

；h2为桩体压实后的高度；压实后体积变化率为

即按按要求的压压入比V控制桩的的施工。。五、施工工方法(最常用的的几种施施工方法法)(二)沉管法2、冲击成成桩法：：主要是通通过冲击击作用成成孔、成成桩，具具体有两两种第三章深深层层密实法法第三节砂砂石桩(碎石桩)1)单管法：用冲击器(桩锤)将管打入设计计深度，分次次从套管填料料、拔管、振振冲密实成桩桩。质量控制：①桩身连续性(用拔管速度控控制)；②桩径(由灌砂砂量控控制)。2)双管法法：内外管管下沉沉到设设计完完深度度，，拔起内内管，，向外外管内内填料料，放放下内内管，，再拔拔起外外管到到内管管相同同高度度；锤锤击内内外管管压实填填料逐步成成桩、、完工工。质量控控制：：桩体连连续性性(由贯入入度控控制)、密实实性和和其周周围土土层挤挤密后后的均均匀性性六、地地基质质量检检验第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)1应在施施工期期间及及施工工结束束后，，检查查砂石石桩的的施工工记录录；对沉管管法，，尚应检检查套套管往往复挤挤压振振动次次数与与时间间、套套管升升降幅幅度和和速度度、每每次填填砂石石料量量等项项施工工记录录；2施工后后应间间隔一一定时时间方方可进进行质质量检检验。对饱和和粘性性土地地基，，应待孔孔隙水水压力力消散散后进进行，，间隔时时间不不宜少少于28d；对粉土土、砂砂土和和杂填填土地地基，，不宜少少于7d；六、地地基质质量检检验第三章章深深层层密实实法第三节节砂砂石桩桩(碎石桩桩)3砂石桩桩的施施工质质量检检验可可采用用单桩桩载荷荷试验验，对对桩体体可采采用动动力触触探试试验检检测，，对桩桩间土土可采采用标标准贯贯入、、静力力触探探、动动力触触探或或其他他原位位测试试等方方法进进行检检测。。桩间间土质质量的的检测测位置置应在在等边边三角角形或或正方方形的的中心心。检检测数数量不不应少少于桩桩孔总总数的的2%；4砂石桩桩地基基竣工工验收收时，，承载载力检检验应应采用用复合合地基基载荷荷试验验；5复合地地基载载荷试试验数数量不不应少少于总总桩数数的0.5%，且每每个单单体建建筑不不应少少于3点。碎石桩桩施工工方法法分类类分类施工方法成桩工艺适用土类挤密法振冲挤密法

采用振冲器振动水冲成孔，再振动密实填料成桩，并挤密桩间土砂性土、非饱和粘性土，以炉、炉渣、建筑垃圾为主的杂填土，松散的素填土沉管法

采用沉管成孔，振动或锤击密实填料成桩，并挤密桩间土干振法

采用振孔器成孔，再用振孔器振动密实填料成桩，并挤密桩间土置换法振