第三章第2节碎石桩.ppt

1、3.2 碎（砂）石桩,一、概述 碎石桩和砂桩总称为碎（砂）石桩，国外又称为粗颗粒土桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成的孔中，形成大直径的碎（砂）石所构成的密实桩体。,碎石桩,伸缩履带式桩机振动锤,履带排钻整机工作状态,履带式桩架拖行状态,二台GPE120振动锤联动桩锤,各种与旋挖钻机配套的钻头、旋挖斗、长式及短式螺旋钻头、筒状环状钻头、旋挖扩底钻头等,振冲法施工,（一）碎石桩： 碎石桩施工方 法按其成桩过程和作用分为四类,振冲法的适用性 中华人民共和国行业标准建筑地基处理技术规范（JGJ792002） “振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填

2、土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20Kpa的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理黏粒含量不大于10的中砂、粗砂地基。” 上海市标准 地基基础技术规范(DBJ08-40-94): “对不排水扰剪强度小于2OkPa的淤泥、淤泥质土等地基应通过试验确定其适用性、,（二）砂桩 砂桩的成桩方法有： 振动成桩法：使用振动打桩机将桩管沉入土层中，并振动挤密砂料。 冲击成桩法：使用蒸汽或柴油打桩机将桩管打入土层中，并用内管夯击密实砂填料。 砂桩的沉桩方法对于砂土相当于挤密法，对黏性士则相当于排土成桩法 砂桩的适用范围:用于松散砂土和人工填土地基。对 软

3、粘土慎用。,二、加固机理 （一）松散砂土加固机理 加固砂性土地基的主要目的是：提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性。 加固砂土地基抗液化性的机理主要有： 挤密作用：在成管过程中桩管对周围砂层产生很大的横向挤压力，桩管中的砂挤向桩管周围的砂层，使桩管周围的砂层孔隙比减小，密实度增大。有效挤密范围可达3-4倍桩直径，地基承载力可提高2-5倍。,排水减压作用：桩孔内的碎石等粗颗粒料，在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压通道，可有效消散和防止超孔隙水压力的增高和砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。 砂基预振效应：施工过程中使填土料和地基土在挤密的同时获得强烈的预振，能够增强砂土的抗液化能力。

4、 1975年美国HBseed等人的试验表明，相对密实度Dr=54%但受过预振影响的砂样，其抗液能力相当于相对密实度Dr=80%的未受过预振的砂样。,（二）粘性土的加固机理 对粘性土地基（特别是饱和软土），碎（砂）石桩的作用不是使地基挤密，而是置换。 碎石桩置换：是一种换土置换，即以性能良好的碎石来替换不良地基土 ； 排土法：是一种强制置换，它是通过成桩机械将不良地基土强制排开并置换，而对桩间土的挤密效果并不明显，在地基中形成具有密实度高和直径大的桩体，与原粘性土构成复合地基而共同工作。,碎（砂）石桩作为复合地基的加固作用，除了提高地基承载力、减少地基的沉降量外，还可用来提高土体的抗剪强度，增大

5、土坡的抗滑稳定性。 三、设计计算 （一）一般设计原则 1、加固范围：对于一般地基，在基础外缘应扩大13排；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。 2、桩位布置：对大面积满堂处理，桩位宜用等边三角性布置；对独立或条形基础，桩位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置；对于圆形或环形基础宜用放射性布置。,3、加固深度：应根据软弱土层的性能、厚度或工程要求按规定原则确定。 4、桩径：采用30kw振冲器成桩时，碎石桩的桩径一般为0.7-1.0m；采用沉管法成桩时，桩径一般为0.3-0.7m，对饱和粘性土地基宜用较大的桩径。 5、材料：一般使用中、粗混合砂、碎石、卵石、

6、砂砾石等，含泥量不大于5。材料最大粒径一般不大于8cm，对碎石，一般为2-5cm。 6、垫层：施工完毕后，基础底面应铺设30-50cm厚度的碎（砂）石垫层，分层铺设，用平板振动器振实。,（二）用于砂性土的设计计算,根据工程对地基加固的要求 （如提高地基承载力、减少变形或抗地震液化等），确定要求达到的密实度和孔隙比，由此考虑桩位布置形式和桩径大小，计算桩的间距。 1、桩距确定 考虑振密和挤密两种作用，平面布置为正三角形和正方形。 根据要求达到的密实度和孔隙比，计算桩距。 加密效果原理,正三角形时，桩距为： 正方形时,桩距,2、设计时应注意的事项 对粘土颗粒含量大于20的砂性土，会影响挤密效果，对

7、包括碎石桩在内的平均地基强度，必须另行估计。 对细砂层有爆粘土夹层时，在确定标贯击数应考虑“时间效应”，一般为1个月后再进行测试。 碎（砂）石桩施工时，在表层12m内，由于周围土所受的约束小，有时不可能做到充分的挤密，而需用其他表层压实的方法进行再处理。,（三）粘性土的设计计算,1、计算用的参数 1)不排水抗剪强度Cu：宜用现场十字板剪切试验测定 2)桩径：指每根桩用料量估算的平均理论直径，一般为0.8-1.2m。 3)桩体内摩擦角：对碎石桩，可取35-45，多数采用38；对砂桩，可参考经验公式。 4)面积置换率m：为桩的截面积与其影响面积之比。m是表征桩间距的一个指标，m越大，桩的间距越小。,2、承载力的计算 本章重点掌握复合地基承载力计算 （1）单桩承载力 碎（砂）石桩绝大多数的破坏形式是桩体的鼓出破坏。 目前估算碎（砂）石桩的单桩极限承载力的方法主要有侧向极限应力法、整体剪切破坏法、球穴扩张法等。,Brauns单桩极限承载力法,综合单桩极限承载力法,(2)复合地基承载力,当作用荷载为p时，设作用于桩的应力pP和作用于黏性上的应力为ps , 假定在桩和土自面积AP和A-AP范围内作用的应力不变:,3沉降计算,复合士层的压缩模量可按下式计算: 4稳定性分析 若碎 （砂)石桩用于改善然地基整体稳定性时，可利用复台地基的抗剪特性，