合肥工业大学地基处理课件专题：地基处理方法-挤密桩法-新

挤

密

桩

法Compaction-pileMethod合肥工业大学本科生教学《

地基处理

》专题石灰桩法1、石灰桩石灰桩是在软弱地基中成孔后填入适当粒度的生石灰并逐段夯

实成为桩状的柱体。相应地叫石灰桩处理加固方法。为提高桩身强

度，还可掺入适量的石膏、水泥等外加剂。2、适用范围江、河、滨冲积层、滨湖区近代湖积层及冲积层等软弱土层分布区。包括杂填土、素填土、粘土、淤泥土、淤泥质土、粉土等，

还适于砂土和透水性大的砂质土、粉土等，加固深度从几米到十几

米。不适用于地下水位下的砂类土。3)石灰浆压力喷注法：

采用压力将石灰浆或石灰一粉煤灰混合浆喷注于地基土的孔隙内或预先钻孔之内，使浆体在地基中扩散和

凝固硬化而达到加固的目的——(该种处理方法实质是压力注浆

法

的

一

种

)。-

P块或再掺入适量水硬性掺合料(粉煤灰和火山灰)

,

一

般

经

验

配

合比7:3或8:2。

在拔管的同时进行振密成桩。成E

下成挫E·亡中理生步

K指摇术后分力门固原料与原位软土搅拌均匀，促使软土硬结，形成力学性能较强的石灰(土)柱—(实际上是粉体搅拌法的一种)。3、施工方法分类(按用料及施工工艺)石灰桩加固地基的机理包括成孔挤密作用；桩料吸水膨胀挤密作用；

桩周土脱水固结作用；桩身置换作用；胶凝强化作用等方面。可以

从桩间土、桩身及复合地基三方面加以归纳分析。二

、加固机理桩孔是通过对钢管的振动或打入完成的。今

→当钢管被打入土中时，由钢管所置换的土体挤入四周土体内，使得桩周土得到挤密，挤密效果除了与石灰桩的置换率有关外，还与原地基土的渗透性能及地下水状况(水位)有关。当然，如果采用排土成孔方法时，则不存在挤密效应。1)

成孔挤密作用(物理加固效应)1、桩间土挤密、固结作用成孔后，灌入桩孔中的石灰桩吸水包括两个部分：一部分是CaO

的水化反应吸水；另一部分是石灰桩本身的水化产物Ca(OH)₂

的孔隙吸水。1kg的CaO完全潮解的理论吸水量是

0.32

kg

,且

生

成

的Ca(OH)₂不含水，它会继续从四周土中吸取水分，

储存在桩体孔隙中。

吸水后桩体发生的膨胀使桩间土产生强大

的挤压力而使其获得密实效果。(生石灰在熟化之后的体积可达

到原体积的1.5～3.5

倍)。2)桩料吸水膨胀挤密作用(物理加固效应)·6②另一方面，生石灰吸水反映后产生的热效应造成水体蒸发，进一步促进了桩固土体中水的脱出。→桩周土含水量、

孔

隙比↓,→土体密实度提高，强度合。石灰桩的含水量和渗透性均大于桩间土，如果桩体内再掺和一部分煤渣、矿渣、钢渣等粗颗粒时，排水固结的作用更加显著。体现在两个方面。①

石灰桩吸水后，桩间土的含水量必然降低。→桩身吸水必然对应桩周土的脱水→土颗粒靠拢挤密、固结。3)脱水挤密固结作用(物理加固效应)石灰的重度为8kN/m³

,

显著小于土的密度。即使桩体

饱和后其重度约为14kN/m³

,

仍然小于土的天然密度。当采用排土成桩时，加固层的自重减轻，作用在桩底平面

的自重应力显著减少，可减少桩底下卧层顶面的附加压力。

当采用不排土成孔时，对于杂填土、砂类土等，由于成孔挤

密了桩间土，加固层的重量变化不大。1)对下卧层的减载作用(物理加固效应)2、桩体减载与硬化加固作用桩体吸水后，其溶液中随钙离子(Ca²+)的增多变为碱性环

境，→→一部分钙离子(Ca²+)又与桩周土中的SiO₂及Al₂O₃发生反映，生成结构较复杂的硅酸钙水化物(CaO

·SiO₂

·nH2O)

铝酸钙水化物(CaO·Al₂O₃·nH₂O)

以及钙铝黄长石水化物

(2CaO·Al₂O₃·SiO₂·6H₂O

,

这些水化物又牢牢地将其周围土颗粒胶结、固化在一起，形成网状结构→→土颗粒间联系的更加牢固、强度大大增加强，并与

时间成正相关。2)

胶凝加固效应(

化学加固效应)3)离子交换作用(化学加固效应)生石灰吸水后，一定条件下电离出的Ca²+

与粘土表面阴离子交换并吸附在土颗粒表面上→增大了钙质结核团粒，使土中

颗粒相对含量下降→土力学性能改善。当桩体内掺入粉煤灰、

火山灰等掺合物之后，在整个桩体内的这种离子交换作用、胶

凝作用、胶凝作用也同时会发生，使桩体的后期强度比单纯的石灰桩更高。碳酸钙化作用

(化学加固效应)石灰与土体中二氧化碳气体反应→生成不溶的碳酸钙，在桩身外产生一个相对坚硬的外壳。·10然

而

，当桩体夯填施工过程中，只要满足一定的初始填

充密实度，并保证一定的封顶压力，桩体就完全可以避免“软心”现象的发生，而起到承重桩的作用，即置换作用。刚度较大的石灰桩体承受较大的应力，正常置换率下，石灰

桩分担了30%以上的荷载，此时，与发生了挤压密实效用的

桩间土共同作用，支承载荷，发挥着复合地基的作用。试验和实践表明，当桩体吸水量过大，会在桩体内部形成“软心”,此时桩体就难以起到承重作用。石灰桩作为竖向增强体和天然地基土体组成复合地基。3、复合地基作用·11三、设计计算要点1、桩料要求及配比◆石灰桩的主要固化剂为生石灰(Ca0

含量>70%,粒径≤70mm,含粉量≤15%)。◆掺合料宜优先选用粉煤灰、火山灰、炉渣等工业废料。生石灰与掺合料的配合比宜根据工程地质情况确定，生石灰

与掺合料的体积比可选用1:

1或1:2。

对于淤泥、淤泥质土等软土可适当增加生石灰用量，桩顶附近生石灰用量不宜过大。◆当掺石膏和水泥时，掺加量为生石灰用量的3%～10%。·12石灰桩可仅布置在基础底面下

.

当基底土承载力特征值小于70kPa时，宜在基础以外布置1～2排围护桩；可按等边三角形或距形布桩，桩间中心距取成孔直径的2-3倍；300～400mm

,

具体取决于成孔管的管径；3、布桩及桩距2、成孔直径4、布置范围

·135、橙长洛阳铲成孔时，桩长≤6m;

机具成孔管成孔时，桩

长≤8m;

螺旋钻成孔时，桩长可适当加长。6、桩顶上部处理当地基需排水通道时，在桩顶上部设200-300mm厚的砂石层

。7、桩端持力层选择选在承载力较高的土层中。对深厚的软弱地基，采用“悬浮桩(端部未触及持力层)”时，减少上部结构重心与基础形心间的偏心距。·141)石灰桩复合地基承载力特征值不宜超过160Kpa,当土层较

好并采取保证桩身强度措施之后，经试验后，可适当提高。2

)

承载力特征值应通过单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计

时，可按公式：Jspk=mfpk+(1-m)fsk

加

以

估

算

。其中，fpk:

桩身抗压强度比例界限值，由单桩竖向载荷试验确定，一般取350～500kPa,

土质软时取低值；fsk:桩间土承载

力特征值，取天然地基承载力特征值的1.05～1.2倍；m:桩土面积置换率，桩面积按1.1～1.2倍成孔直径计算，土质软者取高值。8、复合地基承载力确定·15按

照《建筑地基基础设计规范》GB5007有关规定计算处理后的地基变形。变形经验系数按该区沉降观测资料及经验确定[沉降量S=S₁(桩长范围压缩量)+S₂(桩下土层的压缩量)]有关复合土层的压缩模量Esp

,通过桩身及桩间土压缩试验确定。初步设计时，可按下试估算：a—

系数，取1.1～1.3,挤密效应好或置换率(m)大时取高值

；n—桩土应力此，取3~4,长桩取大值；

E₅—天然土压缩模量

(Mpa)Esp=α(1+m(n-1)Es9、地基变形计算·16石灰桩体中一般均含有大量的掺和料，掺料不可避免有一定含水量，当掺料与生石灰拌和后，内中的水分会迅速发

生反应，生石灰体积膨胀，极容易发生堵管现象。管外投料法避免了堵管，可以利用现有的混凝土灌注桩设备施工。但在软土中成孔时容易发生塌孔或缩孔现象，且孔深不宜超过6m。桩径和桩长的保证率也相对较低。1.管外投料法1)

特

点四、施工工艺·17采用打入、振入、压入的灌注桩设备均可施工。桩管采用

200～325mm

无缝钢管。为防止拔管时孔内负压进入造成塌孔，

采用活动式桩尖，拔管时桩尖靠自重落下，空气由桩管进入孔内

，避免负压。桩尖角度一般为45°、60°、90°。土质较硬时用小值。桩机定位→沉管◆提管→填料→压实◆再提管→再填料→再压实，这样反复几次，最后填土封口压实，一根桩即告完成。

3)工艺流程

2)施工方法

·181)灌料量控制。控制灌料量的目的是保证桩径、桩长和桩体密实度。影响灌料量因素很多(桩周土强度、压实次数、

设计桩径、桩管直径等)。确定灌料量时，先根据设计桩径计算每米桩料体积，然后乘以1

.4的系数作为每米灌料量。2)打桩顺序。

应尽量采用封闭式，即从外圈向内圈施工。桩机宜采用前进式，即刚打完的桩处于桩机下方，以机身重量增加覆盖压力，减少地面隆起量。为避免生石灰膨胀引起邻近孔塌孔，宜间隔成孔成桩。4)施工控制·19②

孔口土封顶宜用含水量适中的土，封口高度不宜小于0.5m,

孔口封土标高应高于地面，防止早期地表水浸泡桩顶。③遇有地下障碍物时，技术人员在现场可根据基础尺寸、荷载等因素适当变动桩位。正常情况下，桩位偏差不宜大于10cm

,倾

斜

度不大于1.5%,

桩径误差不大于±3cm,

桩长误差不大于±15cmo④大块生石灰必须破碎，粒径不大于10cm。生石灰在现场露天

堆放时间视空气湿度及堆放条件确定，一般不长于2～3天。桩

顶

应

高出基底标高10cm左右.3)技术措施。①

生石灰与掺料的拌和不宜过早，随灌随拌，以免生石灰遇水膨胀影响质量。·20工艺流程：桩机定位→沉管→灌料→拔管→成桩◆反压

封口压实。管内投料法适用于地下水位较高的软土地区。管内投料

施工工艺与振动沉管砂石桩的工艺类似。2.

管内投料法·213.

挖孔投料法1)

优

点

。利用特制的洛阳铲人工挖孔、投料夯实，是广泛应用的一种施工方法。由于洛阳铲在切土、取土过程中对周围土体的

扰动很小，在软土甚至淤泥中可保持孔壁稳定。该施工方法避免了振动和噪声、能在狭窄场地和室内作业，造价低、工期短、质量可靠。因此，适用的范围较大。2)限制。挖孔投料法主要受深度的限制，一般情况下桩长不宜

超过6m。在地下水位下的砂类土及塑性指数小于8的粉土中则难

以成孔。3)工艺流程。定位→钢钎或铁锹开口(深度50cm左右)

→人

工

洛

阳铲成孔

→孔内抽水→孔口拌和桩料→下料→夯击◆再下料→再夯实→封口填土夯实。>一般宜先加固四周，后加固中间、先打外排桩，后打内排桩

；>

单排布桩时，先打两端，后打中间，并间隔1～2孔跳打进行。>

对软粘土地基，除间隔跳打外，

还应间歇28天后再按设计间距补桩。这些措施也有利于提高桩间土对桩身的约束力。1、注意施工顺序五、施工注意事项·231)沉管法：最常用。将由特制的尖头钢管打入设计深度成孔；2)冲击法：锥形钻头提升到一定高度自由落体冲击成孔；3)螺钻进法：类似螺丝钉钻进，使土不断向两侧挤压并成孔；4)

人工洛阳铲掏土成孔。5)爆扩法：用钻机或洛阳铲等打成小孔，然后装药，爆扩成孔；有沉管法、冲击法、螺旋钻进法；爆扩法、挖孔法多种。2、注意选择成孔方法·24药管爆扩法成孔施工流程图(a)

产挖土孔；(b)装

填

炸

药

；(c)引

爆

成

孔

。1-土孔：2-填砂；3-炸药管；4-封土；5-导火线；6-所成桩孔；7-削土层。药眼爆扩法成孔施工流程图(a)

打小药眼孔；(b)装

填

炸

药

；(c)引

爆

成

孔

。1-药眼；2-钢钎；3-炸药：4-封土层；5-导火线；6-所成桩孔：7-削土层。·251)逐段填料夯实成桩(人工填料，逐段夯实。每段填

料需厚度≤400mm,施工时要做好场地排水措施，防

止积水);2)桩位偏差不大于桩径的一半(0.5d);3)做好施工记录，监督成桩质量；4)封顶(垫层封顶、夯实)·26成桩试验和材料配比试验既可以验证设计的合理性和成桩工艺的适宜性，还可以具体确定合理的成桩参

数

。如桩身材料配合比，填料数量、气压和夯击参数等，了解施工时可能发生的问题和决定相应的解决措施。4施工前进行成桩试验和材料配比试验·27“冲孔”是指由于孔内进水使生石灰与水迅速反应，其温度高达200~300°C,

桩体内空气遇热膨胀之后，不仅桩身孔隙大，不易夯实，

而且孔隙内空气在高温下的迅速膨胀，

迅速增大的膨胀力还会将上部夯实的桩料推出孔口，形成冲

孔现象。故应采取减少搀和料含水量，排干孔内积水或降水，

加强夯实等措施，确保安全。5应注意石灰桩施工过程中的“(放炮)”现象·28为了减小桩体向上胀发引起的能量损失，防止地表水流入桩身和防止石灰桩因水化过分激烈而引起桩孔喷料，以保证桩身强度。成桩后需利用素土、灰土或素混凝土等立即进行桩身封顶，并夯压密实，长度一般为50~100cm。石灰桩施工时应采取防止冲孔伤人的有效措施，确保施工人员的安全。6

严格做好封顶7注意施工安全·29六、质量检验1

石灰桩施工检测宜在施工7～10d后进行；竣工验收检测宜在施工28d后进行；2

施工检测可采用静力触探、动力触探或标准贯入试验。检测部位为桩中心及桩间土，每两点为一组。检测组数不少于总桩数的1%;3石灰桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试

验

；4载荷试验数量宜为地基处理面积每200m²左右布置一个点，且每一单体工程不应少于3点、●30【

例

题

2

】在初步设计时，对于采用石灰桩处理过的地基，其复合土层的压缩模量可以按照式Esp=a[1+m(n-1)]E

进行估算，a

为系数，其值为(

D

)。A、小于1;

B

、大于0.5;

C、大于0.9;D、大于1,可取1.1～1.3;【例题1】对软土采用石灰桩处理后，石灰桩外表层会形成一层强度很高的硬壳层，这主要是由

(

D

)

起的作用。A、吸水膨胀；B、离子交换；C、反应热；D、碳酸钙化反应；例题·31【例题3】为了保证石灰桩的施工安全，下列说法正确的是CA

、石灰桩施工时，必须强调用电安全；B

、石灰桩施工时，必须配戴安全帽；C

、石灰桩施工时，应采取防止冲孔伤人的有效措施，确保施工人员的安全；D

、石灰桩施工时，项目部应有完善的安全生产管理体系，确保安全生产，文明施工。●32【例题4】对于软土地基，采用石灰桩处理后，其施工质量检测包括(

A、B

)。A、桩

间

土

加

固

效

果

检

验

；

B

、

桩身质量检验；C、单桩复合地基载荷试验；D、多桩复合地基载荷试验；【例题5】在对石灰桩进行竣工验收检验时，载荷试验的数量宜为

(

D

),

每一单体工程不得少于3点。A、

总桩数的0.5%;

B、

总桩数的1%;C、总桩数的2%;D、地基处理面积每200m²

左右布置一个点；E

、地基处理面积每500m²左右布置一个点；●331、基本定义碎(砂)石桩又被称做粗颗粒土桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔之后，形成由砂石构成的大直径密实桩体，包括碎石桩、砂桩和砂石桩，总称为碎石桩。砂石桩与桩周土共同组成基础下的复合土层，构成持力层。2、成桩方式1)成砂桩方式：振动法和冲击法为主；2)成碎石桩方式：有振冲法、沉管法、干振法、强夯置换法、

钻孔锤击法等。砂石桩(碎石桩)一

概

述●343、适用范围：碎石桩用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土及杂填土地基

。但需注意两点：1)

当处理不排水抗剪强度小于

20kPa

的饱和黏性士和饱和黄士地基时，应在施工前通过现场试验确定其适用性。Why?2)

不加填料的振冲加密法适用于处理黏粒含量不大于10%的中砂、粗砂地基。

Why?(周围砂料能自行塌入孔内，可进行原地振冲)。砂石桩法也可用于处理可液化地基。●35一

概

述

3、适用范围：工程上，碎石桩法可用以下各类建筑：1)中、小型工业与民用建筑物；2)

港湾建筑物(码头、护岸工程等);3)

土工构筑物(土石坝、路基等);4)

材料堆置场地(矿料场等);5)其它场地。滑道、机场等。砂石桩(碎石桩)●361)松散砂土的工程特性砂土和粉土属于散粒状结构，

粒间孔隙大，

颗粒的排列位置很不稳定，

→在外荷(动力和静力)作用下易发生移位，

并会重新进行排列，趋于较稳定状态。因此，

松散砂土沉降变形大、抗液化性弱、承载力小。尤其是受振动作用后，

体积可缩小20%。2)加固机理通过碎石桩处理，可有效地改善松散砂(粉)土的工程特性，主要表现在三个方面：1、松散砂土及粉土的加固机理二、加固机理碎石桩(砂石桩)·37①

挤密作用：

a、对振冲法而言：施工过程中由于水冲使得松散砂土达到饱和状态，并在高频强迫振动下产生液化、重新排列密实；孔中填入的粗骨料被强迫振动、密实的同时，桩体半径还不断增大，对桩周土形成水平挤压作用，甚至有一部分被挤入桩周土中。

于是

，

砂土密实度合、孔隙率↓,干密度和内摩擦角食，→达到力学性能改善、承载力提高、抗液化性能增强的目的；b、对沉管法或干振法而言：施工中，桩管对周围砂层产生很大的水平挤压力，并将桩管处砂子挤向桩管周围的土层中，

→桩

管四周砂层孔隙率↓、密实度

。二

、加固机理

1、松散砂土及粉土的加固机理●38式中：R--—塑性区最大半径；桩孔半径(桩孔直径d=2R

。);土的抗剪强度；G——土的剪切模量，其中Eo,μ

分别为土的变形模量及泊松比。由于挤压，紧贴于桩周管上的土结构遭到完全破坏。桩管周围塑性变形区，由于受到挤压和孔隙水压力的共同作用，

强度显著降低。桩管周围塑性变形区(图3-3-2

)半径Rp可由下由式(3-3-1)知，塑性变形区域的大小与桩管半径、土的变形模量成正比，与土的抗剪强度成反比。二、加固机理

1、松散砂土及粉土的加固机理式确定。(3-3-1)●39塑性区

弹性区完全破坏区E₀,μ二、加固机理

1、松散砂土及粉土的加固机理图3-3-2桩孔周围应力分布区·40lld桩周土挤密后干密度沿径向距离(V/d)的变化1.051.000.950.900.850.800.752.5019181716151413120有效挤密区(Pa>15kN/m³λe>0.90)桩体或桩孔

孔

璧0.250

.50

0.751.001.25

1.50Pa/(kN/m³)挤密影响区2.251.75·41②

排水减压振密作用：振冲成桩过程中，桩周土体在循环荷载作用下发生收缩和趋于紧密，砂土在无排水条件下体积不断收缩导致超孔隙水压力产生，有效应力降为零时引起砂土液化。碎石桩体材料具有良好的反滤效

果，是理想的人工竖向排水减压通道，土体中的超水孔隙水必然沿着改排水通道排出地面。随着孔隙水排出，土体的孔隙比降低，密实度得到提高。砂土和粉土中排水减压振密作用比挤密作用显著,是砂石桩的主要加固作用之一。振密作用在宏观上表现为振密变形。振动

成桩过程中，一般形成以桩管为中心的“沉降漏斗”,直径达桩

径的6～9倍，并形成多条环状裂隙。二、加固机理

1、松散砂土的加固机理·42③预震抗液化作用：砂石桩法的预震抗液化作用主要有两个方面：①桩间可液化土层受到挤密和振密作用。土层的密实度增

加，结构强度提高，表现在土层标贯击数的增加，从而提高土

层本身的抗液化能力；②

砂土的液化特性不仅与相对密实度和排水体有关，还与

砂土的振动应变史有关。

预先受过适度水平的循环应力预振的

砂

土，将具有较大的抗液化强度。

砂石桩成桩过程中，桩间土

受了多次预振作用，并通过桩体将产生的超孔隙水压力消散，

因而提高桩间土的抗液化能力。1、松散砂土的加固机理二、加固机理·431)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。

黏性土密实度提高效果不佳，无法达到最终提高承裁力的目的。二、加固机理

2、对粘性土的加固机理·442)加固机理主要通过置换法(用碎石桩置换粘性土)实现改良土基的目的，具体表现在两个方面。①桩体置换作用。以性能良好的砂石桩直接替换部分粘性土，构成性能良好的复合地基。由密实的碎石桩桩体取代了与桩体体积相同的软弱土，因为砂石桩的强度和抗变形性

能等均优于其周围的土，所以形成的复合地基的承载力、模

量就比原来天然地基的承载力、模量大，从而提高了地基的

整体稳定性，减小了地基的沉降量。复合地基承载力增大率与沉降量的减小率均和置换率成正比关系。二、加固机理

2、对粘性土的加固机理·452)加固机理：②排水固结作用。饱和黏性土地基中，碎石桩体的排水

通道作用是砂石桩法处理饱和软弱黏性土地基的主要作用之一。由于沉管成桩过程中的挤压和振动等作用，桩间土会出现较大的孔隙水压力，导致土强度降低。碎石桩施工结束后，

上覆土体重力作用下，借助于砂石桩良好的排水作用，桩间土发生排水固结，同时由于黏粒、水分子、离子之间重新形

成新的稳定平衡体系，使土的强度得以恢复，甚至超过原土

体

强

度。二、加固机理

2、对粘性土的加固机理·461

砂石桩加固作用：

不管是松散砂性土还是软弱粘土，砂石桩具有复合地基的加固作用，并具体表现在5个方面：

挤密、置换、排水

固结、垫层和加筋作用。2砂石桩加固效果：

对地基的加固效果具体表现在：可以使承载力提高，使地基沉降量减小，抗剪强度增加和抗滑稳定性提高。三、加固作用和效果·471、加固范围：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。具体见下表所示。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排保护桩四、设计计算

(一)、一般原则·482

、布桩形式：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。

正方形布置矩形布置

三角形布置

扇形布置(一)、一般原则四、设计计算·493、桩径：1)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;2)沉管法施工桩：一般为0.3~0.7m;3)振冲桩：直径一般为0.8～1.2m。4、材料要求：

碎石料可使用砾砂、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。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。四、设计计算

(一)、一般原则●506、桩长(加固深度):

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。主要注意四个方面：1)

地基中松软土层厚度不大时。根据较好土层埋深确定。2)

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。3)对于可液化地基，加固深度按要求的抗震处理深度确定。4)桩长不宜小于4m,

砂桩的长度一般应达8-20m。四、设计计算

(一)、一般原则●51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(p),孔隙度(e),桩位布置，桩径(d),间

距(L),桩体长或处理深度(H)。 (二)、用于砂性土地基的设计计算四、设计计算●52假定在松散砂土中打入的砂石桩达到100%的挤密效果(即成桩过程中无隆起、下隆沉现象，加固土无损失)。设：A—

单根桩所分担的加固面积；△V—

加固处理后的土体体积变化量；V₀—原砂土地基单位深度的平均体积，对应体重为G;Vs—

砂层固体颗粒单位深度的体积；L—

桩距，

处理前后重度

Y%、Y(对应孔隙比e。,e₁),h—

为地基竖向变

形，下沉时取正值，反之取负值，H

为欲处理的天然土层厚(二)、用于砂性土地基的设计计算1、桩距L的确定度；V,处理后空隙体积。四、设计计算(3-3-1)●53图3-

3-

1

正方形桩位孔隙比变化示意图灌沙孔隙土

粒图3-3-2VvVs①●54(二)、用于砂性土地基的设计计算则：处理前的体积：

V₀==V(1+e

。)

(3-3-2)处理后

的体积：

V₁=V(1+e₁)=V₀-△V(3-3-3)

(3-3-4)当桩位正方

形布置时四

、设计计算

(3-3-5)●55当等边三角形布置时：L=0.95d当正方形时L=0.887dH-h又设桩桩径d与桩距L

的关系(3-3-6)(3-3-7)(二)、用于砂性土地基的设计计算四、设计计算·56修正系数ξ用来考虑振动下沉密实作用，取值为1.1～1.2当等边三角形布置时：当正方形时L=0.887dξ(二)、用于砂性土地基的设计计算按照规范给出的简化公式四、设计计算

●57前后体积V₀=V(1+e₀)正方形布置时Pd

.

地基挤密前干密度；Pd

max——桩间土最大干密度；λc——

挤实后的平压实系数(取0.93)如果转用重度表

(二)、用于砂性土地基的设计计算(3-3-8)(3-3-9)四

、设计计算●58这儿：emax、emin为砂土最大、最小孔隙比，按《土工试验方法标准》确定(GB/T50123);D.—

—

地基挤密后要求达到的相对密实度(一般取0.7～0.85)。由式(3-3-5)可引伸出，单根桩(分担的加固面积为A)、单位长的填料量为q

(二)、用于砂性土地基的设计计算地基挤密后，要求达到的孔隙比e₁,可按下式求得：D,(emxemin)四、设计计算(3-3-10)e₁=emx-●59-【例题55】地基

为

5m

厚的松散砂土，采用砂

石

桩

挤

密

法

处

理，

天

然

孔

隙比eo=0.78,w地表下沉量为多少?

【解】根据《建筑地基处理技术规范》,等边三角形布桩柱间距s=05

,解得ej=0.68【例题54】某松散砂土地基，处理前现场测得砂土孔隙比为0.81,土工试验测得砂土的最大、最小孔隙比分别为0.90和0.60。拟采用砂石桩法，要求挤密后砂土地基达到的相对密度为0.80。若砂石桩的桩径为0.70m,等边三角形布桩，问砂石桩的桩距采用多少为宜。(修正系数ξ=1.2)【解】根据《建筑地基处理技术规范》地基处理要求达到的孔隙比e₁=emax-D,(emax-emin)=0.9-0.8×(0.9-0.6)=0.66石桩按等边三角形布桩，直径d=0.5m,桩间距2

.2m,震

动

下

沉

修

正

系

数

1

.

1

,则挤密后等边三角形布桩，砂石桩间距s=0.95地表下沉量·60【例题57】某松散砂土地基e=0.85,em=0.90,e=0.55,采用挤密砂桩加固，掂采赐工二年形帘置；间距s=1.6m,

孔

径d=0.6m,桩长5m,

桩孔内填料就地取材，填料相对密实度和挤密后场地砂土的相对密实度相同，不考虑振动下沉密实和填料充盈系数，则每根桩孔内需要填入松散砂多少立方。【解】根据《建筑地基处理技术规范》解法一：正三角形布桩，因为桩间解得e₁=0.6152解法2:原地基中的砂土由于受振动器振动，砂土挤入周围土体孔隙中，形成一个直径d=0.6m,深

5m的空洞，

而空洞周围的砂土孔隙比通过振动挤密已达到了e=0.6152

的61该题的题意可以理解为：原孔隙比e=0.85的

V。立方的松砂经过挤密后变成孔隙比e=0.6152的

V

立方的密砂，而七的体积恰好是一根砂桩的有效处理体积。则V。-V₁即为每根桩孔内需要填入松散砂量。V₀Pa=Vpa

即

即解得V₀=12.752m²因为所以四1Z1JZ”11,1

4:V解法2:原地基中的砂士由于要振动器报动，砂上挤入周围士体孔膜中，形成一个直径,m

的空洞，而空洞周围的妙土孔陂比通过振动挤部已达到了e=06152的密实度要求。该空洞需用eg=0.85

的松砂来填实，填实后的孔隙比同样要达到e则为了填实这个空洞需要的砂土量即为所求。,

解得△V=1.62m³·62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：1)

松散土层厚度不大时。桩长宜穿过松软土层；2)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。四、设计计算2、桩

长(二)、用于砂性土地基的设计计算●63深，则桩长按现行的《筑抗震设计规范》(GB50011-2001)

的有关要求确定；4)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)四、设计计算(二)、用手砂性土地基的设计计算2、桩长3)对可液化地基，原则上要穿过液化层，如液化层过图3-3-3桩体膨胀破坏模式对于砂性土地基，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

基基础规范》

(GB5007-2002

)有关规定执行。基于上述原因，该类地基的稳定性分析同样是按挤密砂土类为模型进行稳定性分析和变形计算。

(二)、用于砂性土地基的设计计算3、承载力计算、稳定性分析和变形计算4、稳定性分析和变形计算四、设计计算·65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)等边三角形布置：L=1.08√A

(3-3-11a)2)正方形布置：

L=√A

(3-3-11b)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置径d)

为桩土面积置换率，与桩间距成反比；

A,为砂石桩的截面积。等边三角形布置：de=1.051;

正方形布置：de=1.13l;矩形布置：d。=1.13

√L

·

l₂。1、I₁、l分别为桩的间距、纵向间距和横向间距。●66四

、设计计算

(三)、用于粘性土的设计计算1、桩间距1)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);2)

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；3)

桩长不宜小于4m,

但不能够大于砂石桩直径的30倍。1)桩径可采用300~800mm,

具体可根据地基土质情况及成桩设备确定；2)按设计的复合地基承载力特征值确定；四、设计计算2、桩深(长)(三)、用于粘性土的设计计算3、桩径●674、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：①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。→需要按复合地基计算承载力。

粘性土地基中桩、土作用特征决定了它是单桩承载力还是复合地基承载力，并限定了地基承载力的计算方式。(三)、用手粘性土的设计计算四、设计计算●682)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);②

如无试验资料、宜通过以下方法估算(有多种方法)(三)、用于粘性土的设计计算4、承载力计算四、设计计算·69式

中Po、u₀分别为原土的起始有效压力和孔隙水压力；C,为地基土不排水抗剪强度；

φp

桩料内摩接角。2)单桩的承载力确定a)侧向极限压力法计算单桩极限承载力[Pp]max有效压力和孔隙水压力之和

p%+U₀=2C,=>(三)、用于粘性土的设计计算4、承载力计算四、设计计算(3-3-12)·70图3-3-4复合地基应力状态如果令

φp=38°简化式(Thorburn(1976

建议的经验公式

(3-3-14)求桩的允许承载力时，安全系数取3(三)、用于粘性土的设计计算单桩极限承载力

4、承载力计算四、设计计算2)单桩的承载力确定(3-3-13)·712)单桩的承载力确定b)

综合单桩极限承载力的方法假定单桩侧向挤出破坏具有轴对称性，据桩周土体为被动破坏。则单桩极限承载力[P]max可按下试计算：

(3-3-15)C,—不排水抗剪强度；K,—被动土压力系数，取值与算法有关，此处

Orl——桩体侧向极限应力。(3-3-15)还可进一步改写为：[Pp]max=K·K'·C不同算法Kp及K'取值见表(3-3-1)(三)、用于粘性土的设计计算4、承载力计算四、设计计算·72Cu19.419.0~20.015.0-40.0K'4.03.06.45.05.0K。

·K'25.215.8-18.820.820.025.014.0-2.4012.2-15.2计算者Hughes

and

withers(1974)Mokashi

r等(1976)Brauns(1976)Mori(1979)Broms(1979)韩杰(1992)郭蔚东、钱鸿缙(1990)2)单桩的承载力确定表3-3-1粘土不排水抗剪强度及单桩极限承载力系数取值为计算方便一般推荐用下式估算：单桩极限承载力：[Pplmax=20-C

(3-3-17)(三)、用于粘性土的设计计算4、承载力计算四、设计计算·733)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，假定作用载荷为p,

作用于桩的应力为

Pp;作用于桩间土应力为ps,

桩、土面积各为Ap和A-Ap。称应力集中系数应力降低系数则有：

p○A=ppAp+ps(A-Ap)

(3-3-18)(三)、用于粘性土的设计计算设桩土应力比为

：

4、承载力计算四、设计计算桩土面积置换率

：·74因

此

，对于小型工程的粘性土地基，如果无现场载荷试验

资料初步设计时，

复合地基的

承载力特征值可按该试估算：3)复合地基的承载力确定(3-3-18)可改写为： p=[1+m(n-1)]ps

(3-3-19)

(三)、用于粘性土的设计计算图3-3-5

复合地基的剪切特性·4、承载力计算四、设计计算75【例题58】某建筑场地为松砂，孔隙比为0.78,初步设计时考虑采用桩体直径为0.6m的砂石桩进行处理，要求处理后孔

隙

比

为

0

.5

8

,

处

理

后砂土地基承载力特征值为120kPa,

桩土应力比为2.8

。按正方形布桩，则复合地基承载力特征值约为多少?(ξ=1

.1、n=2.8)

【解】根据《建筑地基处理技术规范》复合地基承载力特征值fk=[1+m(n-1)]fsk=[1+0.092×(2.8-1)]×120=140kPa【注】碎石桩单桩竖向承载力主要取决于桩径、桩身密实度和桩周土的抗剪强度，因此提高置换率比增加桩长更能提高复合地基承载力。正方型布置，桩距正方形排列时d=·76【例题59】某可液化土层厚6m,建筑物基础底面积为18m×32m,拟采用碎石桩法进处理，处理后的桩间土承载力特征值为120kPa,桩土应力比为3,设计要求经碎石桩法理后的复合地基承载力特征值需提高到160kPa。

已知碎桩直径0.8m,等边三角形布置，试根据《建筑地基处理技术规范》确定需要布置桩的数量。【解】根据《建筑地基处理技术规范》设桩土面积置换率为m,

复合地基承载力特征值fspk=[1+m(n-1)]fsk即160=[1+m(3-1]×120,解得m=0.167

桩土面积置换率,

解

得d。=1.96m所需要桩的数量【注】因为计算过程中的步骤得到的结果一般都会四全工果试卷上没有一模一样的选项

沙

回

1对可液化地基，在基础外缘扩大宽度不应小于可液化土层厚度的1/2,并不应小于5m。对本题，基础每边扩宽的尺寸不少于5m,因此建筑物基底应处理面积按下式计算：等效处理面积或·77A=(18+2×5×(32+2×5)=1176m²【例题38】某建筑物场地，地基土为山前洪坡积砂土，地基土天然承载力特征值为100kPa,设计要求地基承载力特征值为180kPa,采用振冲碎石桩处理，桩径为0.9m

,按正三角形

布桩，桩土应力比为3.5,问桩间距最大可为多少。【解】根据《建筑地基处理技术规范》fmk=[1+m(n-1)]fk=[1+m(3.5-1)]×1

00×1.

5

=180kPa,解得m=0.08,解得等效圆直径d

。=3.2m正三角形布桩d

。=1.05s=3.2m,解得桩间距s=3m【注】采用振冲桩，对砂土地基，处理后的地基承载力特征值可提高1.2～1.5倍。【例题39】某松散细粉砂场地，地基处理前承载力特征

值100kPa,

现采用砂石桩处理，桩径400mm,

桩位如

图。处理后桩间土的承载力提高了20%,

桩土应力比为3,问：按照《建筑地基处理技术规范》估算该砂石桩复合地基的承载力特征值。【解】(虚线为编者所画辅助线)fsnk=[1+m(n-1)]fsk=[1+0.13×(3-1)]×1.2×100=151.2kPa

【注】虚线框的面积就是单位面积S=0.8×1.2m²=0.6×1.6m²。800800800800600知道了Esp,

则具体沉降计算可按《建筑地基基础规范》(GB5007-2002)

中的有关计算公式进行确定

(简化的分层总和

法),当然具体计算时还涉及到沉降计算经验系数y,的取值

问题，在无统计数据时，可采用表2-5

四、设计计算

(三)、用于粘性土的设计计算5、地基沉降变形计算复合地基模量Esp与桩间土压缩模量E具有如下关系Esp=[1+m(n-1)]E·79可利用复合地基的抗剪特性、并使用圆孤滑动法来进行计算，假定地基某深度处(Z

)

剪切面与水平面的交角为

θ,

如

果考虑砂石桩与桩间土两者都发挥着抗剪效用，则复合地基

的抗剪强度sp

为地基的稳定性要求最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合关系式(反映其抗倾滑能力):Tsp=(1-m).C+m(up.p+yp.Z)tanφp.cos²θ(3-3-20)四

、设计计算

(三)、用于粘性土的设计计算式中M

滑动力矩；Mg

抗滑力矩6、稳定性分析·80式中：C

一桩间土粘聚力；

Z

一自地表面的起算深度p

一桩料重度(容重);

m

一桩土面积置换率；Hp一应力集中系数；

φp

一桩料内摩擦角。如果考虑桩间土荷载产生的固结，则固结后强度合，

→→桩间土粘聚力C这儿：U—固结度；C₀—桩间土固结前饱度；μs—应力降低系数；4cu—桩间土固结不排水内摩擦角；P计算深度Z

处

的平均压力。C=Co+

从

·P·U

·tan

eu……(3-3-21)四、设计计算

(三)、用于粘性土的设计计算6、稳定性分析

·81借助于偏心块在定轴转动时产生的惯性力，使得振冲器

产生具有一定频率和振幅的水平向振动力，振动的同时在其下端部喷射高压水流。

→→在振冲联合作用下，将振冲器逐步沉到土中的设计深度。清孔后→填料→振击挤密直至地表面→→

形成实密桩体振冲法是振动水冲击法的简称，按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换

作用，置换后填料形成的桩体与土组成复合地基；砂土中主要

起振动挤密和振动液化作用。振冲法的处理深度可达10m左右。五、施工方法(最常用的几种施工方法)1、振冲器工作原理及施工过程(一)振冲法·821)吊车：用于提升、贯入振冲器及移动施工位置；2)

振冲器：成孔并对料石的振实工作；3)供电系统及工作保证能源供应和控制开、关操作；4)供水系统(包括水泵),以提供应成孔施工用水；5)

运料工具。1)三通(电、水、料)一

平(场地);2)施工场地布置：

保证施工过程有序，顺利；3)

桩孔定位

(测量、布线)五、施工方法(最常用的几种施工方法)3、施工前的准备工作2、机具配置(一)振冲法·83主要有四种工艺1)连续填料法：成孔后，振冲器预留孔底，边填料边振实；2)分次填料法：成孔后，逐次填料，逐次振实(类似于浅层处

理中的分层压实施工法);3)综合填料法：

分段连续填料振实(介于前两者之间);4)先护壁后制桩法：(主要针对软土层)成孔过程中沉冲一段填

料护壁，再向下沉冲一段填料护壁→

…→完孔→填料密实。成桩顺序：A、

回向法；B

往复拐折法；

C

间隔跳打法五、施工方法(最常用的几种施工方法)4、施工工艺及顺序(一)振冲法·841)振冲挤密法①对中粗砂地基土，可不用另外加料，直接用振冲器振

动密实地基，对粉细-

粘质土，为防止提出振冲器之后发

生孔中塌方，最好采用连续填料振实的办法。②

施工时，关键是对水量大小(目的?

)及

留振时间

(?)

长短的控制；③整个加固区完工后，由桩顶部向下1m左右深度段内需开挖，并另作垫层进行密实处理；间)足够的振冲时间可以使得沙土充分液化，并形成足够大的液化区，

→确保停振后砂土颗粒重新排及密实度的增大；五、施工方法(最常用的几种施工方法)5、施工要点(一)振冲法852)振冲置换法①施工成孔后，要留有一定时间清孔，用回水将泥浆带出地

面，然后再填料振实；②当土层中夹有硬层时，应采用多次往复振冲办法进行扩孔，便于加料；③加料时宜“少吃多餐”,以保证压实；④最终填料是要大于造孔体积，(确保密室)对孔底部填料尤

其注意；

软土地基要注意“先护壁、后制桩”防止缩径，塌方。五、施工方法(最常用的几种施工方法)5、施工要点(

一

)振冲法·863)质量控制：

通过“三要素”保证质量三个要素指的是：a

填料量b密实电流c留振时间这三个要素是保证砂土产生液化及密实的能量关键。五、施工方法(最常用的几种施工方法)5、施工要点(一)振冲法·87通过振动作用成孔成桩。

振动作用下，将套管打入设计深度(该过程同时也挤密了管周土体),

然后通过套管向下投

入桩料，边提边振实进行成桩，具体成桩方法有三种：1)

一

次拔管法：

桩管振动沉入到设计深度之后，通过投料漏斗加入砂石料的同时，一

边振实、

一

边拔管，直至拔出地面一次完工。质量控制两个方面：

桩身的连续性与密实度(由拔管速度

控制)、桩径(填料量控制)五、施工方法(最常用的几种施工方法)包括

振动成桩法

和

冲击成桩法

两种。1、振动成桩法(二)

沉管法·882)逐步拔管法：

桩管振动沉入到设计深度之后，通过投料漏斗加料，分段填料、

一边振动、一边拔管。每拔管50cm,

停止拔管而继续振动，停拔时间10～20s(留振时间),

直至将桩管拔出地面完

工

。质量控制关键：

提拔段长度，填料量与振动时间。五、施工方法(最常用的几种施工方法)1、振动成桩法(二)

沉管法·89重复压拔管法：桩管沉入设计深度之后，按设计规定逐段灌料→边振边拔

管→拔至一定长度段再边振动边向下压管(沉管),压缩空气并

核定填料排出情况→下压桩管压实填料，如此往高直至完桩。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);②

用实际压入比

控制施工桩管拔起高度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

一桩管内径断面面积；

Ap桩

断

面

面

积

)即

按要求的压入比V控制桩的施工。●90主要是通过冲击作用成孔、成桩，具体有两种1)单管法：用冲击器(桩锤)将管打入设计深度，分次从套管填料、拔

管、振冲密实成桩。

质量控制：①

桩身连续性(用拔管速

度控制);②

桩

径(由灌砂量控制)。2)双管法：内外管下沉到设计完深度，

→拔起内管，向外管内填料，放下内管，再拔起外管到内管相同高度；锤击内外管→压实填

料→逐步成桩、完工。

质量控制：

桩体连续性(由贯入度控

制)、密实性和其周围土层挤密后的均匀性五、施工方法(最常用的几种施工方法)2、冲

击成桩法：(二)

沉管法·911

应在施工期间及施工结束后，检查砂石桩的施工记录；对沉管法，

尚应检查套管往复挤压振动次数与时间、套管升降幅度和速度、每次填砂石料量等项施工记录；2施工后应间隔一定时间方可进行质量检验。对饱和粘性土地基，应待孔隙水压力消散后进行，间隔时间不宜少于28d;对粉土、砂土和杂填土地基，

不宜少于7d;六、地基质量检验●923砂石桩的施工质量检验可采用单桩载荷试验，对桩体可采用动力触探试验检测，对桩间土可采用标准贯入、静力触探、

动力触探或其他原位测试等方法进行检测。桩间土质量的检测

位置应在等边三角形或正方形的中心。检测数量不应少于桩孔

总数的2%;4砂石桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试

验

；5复合地基载荷试验数量不应少于总桩数的0.5%,且每个单体建筑不应少于3点。六、地基质量检验●931概念：水泥粉煤灰碎石桩，简称CFG(Cement

Fly-ash

Gravel)桩。是由碎石和适量的石屑，粉煤灰和少量水泥，加水拌和后用成桩机具制成具有一定粘结强度的柔性桩。过调整水泥掺量及配比，可使桩体强度等级在C5~C20

之间变化。2

适用土类CFG

桩复合地基适用于可塑-硬塑状粘性土、粉士、砂土、碎石土的地基处理工作。对于素填土、淤泥质土、流-软塑状粘性土应慎用。可按地区经验或经试验确定其有效性后使用。CFG

桩(水泥粉煤灰碎石桩)一

、概述●943优点：CFG

地基加固方法吸取了振冲碎石桩法和水泥搅拌桩法的

优

点

，表现在五个方面。①施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样，工艺简单，与振冲碎石桩相比，无场地污染，振动影响也较小；②仅需少量水泥而桩体强度增强效果好，便于就地取材，

基础工程不会与上部结构争“三材”

;⑧

受力特性与水泥搅拌桩类似；●95④沉降量和差异沉降控制效果好。CFG

桩的材料强度等级与普通灌注墟相近，在竖向受力时，其单桩承载力、沉降量与同等条件下的灌注桩相差无几

，因此其绝对沉降量在复合地基中是最小的几种形式之一。此外，由于有褥垫层的变形协调作用，基础的局部倾斜、

相邻柱基的沉降羞也得以减小。因此其沉降量和差异沉降量控制效果好。●96⑤适应范围广●以地基形式而言，CFG

桩既可适用于条形基础、独立基础，也可用筏基和箱形基础；●就土性而言，CFG

桩可用于处理黏性土、粉土、砂土和填土；CFG

既可用于挤密效果好土，也可用于挤密效果差的土。当CFG

桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密作

用、又有置换作用；●

当CFG

桩用于不可挤密土时，承载力的提高只有置换作用。对淤泥质土和天然地基承载力较低的土(fka≤50kPa)

,应

按

地区经验或通过现场试验确定CFG

桩的适用性。●9710cm

素混凝土垫层褥垫层←

桩

体图3-6-1基础土层4CFG桩与碎石柔性桩的比较：①

CFG桩身具有一定的粘结性，单桩承载力效果好，能充分发挥桩周摩阻力和端承力，故可通过改变桩长调节承载力；碎石桩为散体材料桩，桩身无粘结强度，主要依靠桩周土约東力来承受上部荷载，桩长超过有效长度之后，增加桩长对提高不大。②

CFG

桩对复合地基承载力调节幅度大，最高可提高4倍以上；碎石桩对复合地基承载力提高幅度只有0.5~1倍。●99碎石桩桩土应力比一般只有

为1.5～4.0,增加桩长对提高复合地基承载力意义不大，只有提高置换率，而提高置换率又会给施工造成很多困难。碎石桩较少用于高层建筑物地基。④CFG桩的桩土应力比较高，一般在10～40,故桩周围压对应力应变特征影响较少，即以桩体为

主；CFG桩对多层及高层建筑物适用。碎石桩桩长超过有效长度之后，对地基变形影响较小。③CFG桩可通过增加桩长，

减少地基变形；·1001

粉

煤

灰粒度大小及配比，是影响粉煤灰质量的主要指标。由于原煤种类，煤粉细度以及燃烧条件的不同，对粉煤灰粒度及

配比的影响均很大。球形颗粒影响粉煤灰的活性。

此外，由于球形颗粒在水泥浆体中起润滑作用。所以粉煤灰中如果圆滑的球形颗粒占

多数，就具有需水量小，活性高的特点。

一般粉煤灰越细，

球形颗粒越多，因而水化及接触界面增加，容易发挥粉煤灰

的活性

。

二、材料配合比对桩体力学性能的影响特征·1012碎石、石屑和水泥1)碎石。

自身强度大、利用成本小，因此构成CFG桩的骨料。2)石屑。渗入石屑是填充碎石间的孔隙，使其级配良好，增

加颗粒间的接触面，提高联结强度。CFG

桩中若不掺和中等粒度

的骨料石屑，粗骨料碎石间多数为点接触。接触比表面积小，整体联结强度必然较低，受力一旦达到联结强度的极限，桩体就会破坏；而掺加石屑后将使填料级配良好，接触比表面积增大，有效提高了桩体抗剪强度。3)水泥。化学胶凝、粘结与固化剂作用。水泥的掺入，使得呈散体状态的碎石、石

屑、粉煤灰被充分粘结为一个整体，大大

提高了桩体强度。·1023

配比试验及其力学性能粉煤灰、石子、石屑、水泥的成分配比，对桩体强度、和易性有很大影响，主要通过室内试验确定。

试验内容主要包括：不同石屑掺量的配比试验；不同水泥、粉煤灰掺量的配比试验；不同龄期及养护条件的配比试验。物理力学性能测试。

在各种配比试验条件下，开展相应的力学性能测试，以获得最佳成分配比参数。力学性能测试主

要内容包括不同养护龄期条件下的抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度、静力受压弹性模量等参数。·1034

石屑掺量的影响①对强度的影响：碎石料之间为点接触，接触比表面积小，

桩体抗剪强度较低。掺入中等粒度的石屑后，级配变得良好，增

大基础比表面积，提高桩体的抗剪强度；②对塌落度和强度的影响：

石屑掺入率存在一个最佳值，过

大或过小对塌落度和强度都不利，最佳值在25～30%范围内。5

不同水泥、粉煤灰掺量的影响①

对于某一石屑率，不同水泥、粉煤灰掺量得出的混合料的

立方抗压强度R28

与灰水比C/W

成正比；

增加粉煤灰的掺量，要保证30mm

的塌

落

度

(

?

),

混

合

料需水量要增加。·104塌落度的概念：

用

一个上口10Dmm、

下口200mm、

高300mm

喇叭状的桶，叫塌落度桶，灌入混凝土后捣实，然后拔起橘，混凝土因自重产生塌落现象，用桶高(30Qmum)减去塌落后混凝土最高点的高度，称为塌落度(mm).如果差值为30mm,

则塌落度为30,一般允许有一定的幅度，所以就有了比如塌落度30~50这样的技术指标了.·105CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下CFG

桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集

中现象，复合地基的CFG

桩起到了桩体作用。据南京造纸厂复合地基载荷试验结果，在无褥垫层情况下，CFC

桩单桩复合地基的桩体应力比n=24.3～29.4;

四桩复合地基桩土应力比n=31.4～35.2:

而碎石桩复合地基的桩土应力比n=2.2～2.4

,

→

可见，CFG

桩复合地基的桩土应力比明显大于碎

石桩复合地基的桩土应力比，表明其桩体作用非常显著。

1、桩体作用三、加固机理·106当CFG

桩用于挤密效果好的土时，由于CEG桩采

用振动沉管法施工，其振动和挤压作用使桩间土得到

挤密，重度、压缩模量均

个个，→复合地基承载力的

提高既有挤密又有置换。当CFG

桩用于不可挤密的土体时，其承载力的提高只是置换作用。2、挤密与置换作用·1072)减少基础底面的应力集中。在基础底面处桩顶应力σp与

桩间土应力

σs之比随褥垫层厚度的变化急剧减小(图3-6-2)。当褥垫层厚度大于10cm时，桩对基础产生的应力集中已显著降低。当褥垫层的厚度为30cm

时，σ

p/σ

只有1.23。1)保证桩、土共同承担荷载。

褥垫层的设置为CFG

桩复合地基在受荷后提供了桩上、下刺入的条件，即使桩端落在好土层

上，至少可以提供上刺入条件，以保证桩间土始终参与工作。由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫，在复合地基中有四种作用：3、褥垫层的调整匀化的作用·10830-20-100

10

30垫层厚度△H/(cm)图3-6-2op/os与褥垫层厚度关系曲线应力比n·109垫层厚度(cm)P,IPa(%)荷载(kPa)21030备

注2065