第4章 碎石樁

1、第第4 4章章 碎（砂）石樁碎（砂）石樁Stone Column Composition Foundation4.14.1、概述、概述1 1、概念、概念碎石樁（碎石樁（Stone ColumnStone Column）和砂樁）和砂樁（Sand PileSand Pile）總稱為碎（砂）石樁）總稱為碎（砂）石樁, ,國外也稱為粗顆粒土樁（國外也稱為粗顆粒土樁（Granular PileGranular Pile），是指用振動、沖擊或振），是指用振動、沖擊或振動水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石或砂擠壓入土孔中，動水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石或砂擠壓入土孔中，形成大直徑的由碎石或砂所

2、構(gòu)成的密實樁體。形成大直徑的由碎石或砂所構(gòu)成的密實樁體。振沖法施工振沖法施工4.14.1、概述、概述 2、 發(fā)展歷史 （1）碎石樁）碎石樁(Stone Column) 1937年由德國人發(fā)明了年由德國人發(fā)明了振動水沖法振動水沖法(Viborfloatation) (簡稱振沖法簡稱振沖法)用來擠用來擠密砂土地基密砂土地基 。 二十世紀(jì)六十年代初期，振沖法開始用于加固粘性土地基，并形成碎石樁。從此以后，一般將振沖法在粘性土、粉土、飽和黃土及填土中形成的密實碎石柱稱作碎石樁碎石樁。 我國應(yīng)用振沖法處理地基開始于1977年，當(dāng)前該方法在全國范圍內(nèi)已經(jīng)全面推廣使用，振沖設(shè)備也不斷得到改進(jìn)，大功率的振沖器

3、（75kW）也已經(jīng)問世。如河北省建筑科學(xué)研究所采用了干振法加固地基，并在石家莊和承德等地區(qū)取得了良好的加固效果。 隨著時間的推移，各種不同的施工工藝相應(yīng)產(chǎn)生，如沉管法、振動氣沖法、袋裝碎石樁法、強(qiáng)夯置換法等。它們雖施工不同于振沖法，但同樣可形成密實的碎石樁，人們自覺或不自覺地套用了“碎石樁”的名稱。4.14.1、概述、概述 2、 發(fā)展歷史（2）砂樁）砂樁起源于十九世紀(jì)三十年代的歐洲。在二十世紀(jì)五十年代后期，日本采用了沉管工藝進(jìn)行振動式和沖擊式的砂樁成樁方法，從而提高了砂樁處理的深度、施工質(zhì)量和施工效率。二十世紀(jì)五十年代，我國從國外引進(jìn)了砂樁技術(shù)，并在工業(yè)、交通、水利等建設(shè)工程中都得到了應(yīng)用。而

4、在軟土地基中使用砂樁處理技術(shù)，既有成功的經(jīng)驗，也有達(dá)不到預(yù)期效果的教訓(xùn)。4.14.1、概述、概述3、 按施工方法分類及其適用性 (1) 分類分類 國內(nèi)在進(jìn)行碎石樁及砂樁施工時，最常用的方法主要有振動成樁法（振動法）、錘擊成樁法（錘擊法）及振動水沖法（振沖法），其中，采用振動法及錘擊法成樁時，均有沉管施工過程。 碎石樁按施工方法的分類見表碎石樁按施工方法的分類見表4-1（p55）。 采用振沖法施工碎石（砂）樁時，接其加固機(jī)理的不同，又可分為沖置振換和振沖密實法兩類。表表4-14-1碎石樁施工方法分類碎石樁施工方法分類分類分類施工方法施工方法成樁工藝成樁工藝適用土類適用土類擠密法振沖擠密法采用振沖

5、器振動水沖成孔，再振動密實填料成樁，并擠密樁間土砂性土，非飽和粘性土，以爐灰、爐碴、建筑垃圾為主的雜填土，松散的素填土沉管法采用沉管成孔，振動或錘擊密實填料成樁，并擠密樁間土干振法采用振孔器成孔，再用振孔器振動密實填料成樁。并擠密樁間土置換法振沖置換法采用振沖器振動水沖成孔，再振動密實填料成樁飽和粘性土鉆孔錘擊法采用沉管且鉆孔取土方法成孔，錘擊填料成樁排土法振動氣沖法采用壓縮氣體成孔，擦動密實填料成樁飽和軟粘土沉管法采用沉管成孔，振動或錘擊填料成樁強(qiáng)夯置換法采甩重錘夯擊成孔和重錘夯擊填料成樁其它方法水泥碎石樁法在碎石內(nèi)加水泥和膨潤土制成樁體飽和軟粘土袋裝碎石樁法在群樁周圍設(shè)置剛性的（混凝土）裙

6、圍來約求樁體的側(cè)向鼓脹袋裝碎石樁法將碎石裝入土工聚合物袋而制成樁體，土工聚合物可約束樁體的側(cè)向鼓脹 在處理粘性土地基時，一般將含泥量不大的碎石、卵石、角礫、圓礫等硬質(zhì)材料充填在振沖施工形成的孔道中，經(jīng)振實形成多根石料樁體，這些樁體與原地基土共同構(gòu)成所謂復(fù)合地基，使地基承載力提高，沉降減少。由于碎石樁在粘性土中主要起置換作用，故稱為振沖置振沖置換法換法。 該法適用于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土及填土等地基。在處理砂土、粉土地基時，由于振沖施工過程中，樁間土在振動及壓水作用下土層發(fā)生液化，土粒重新排列，孔隙減小，使地基土承載力和抗液化能力提高。由于施工過程中對樁間土起

7、擠密作用，故稱為振沖密實法振沖密實法。施工時，除了振沖置換法所采用的填料外，還可采用礫砂、粗砂及中砂等。 振密法振密法沉管法干振法振沖擠密法置換法置換法鉆孔錘擊法振沖置換法排土法排土法沉管法強(qiáng)夯置換法振動氣沖法其它方法其它方法群圍碎石樁法袋裝碎石樁法水泥碎石樁法4.14.1、概述、概述3、 按施工方法分類及其適用性（2）工程適用性）工程適用性根據(jù)國內(nèi)外碎石樁和砂樁的工程應(yīng)用經(jīng)驗，可認(rèn)為碎石樁和砂樁適用于下列工程：中小型工業(yè)與民用建筑物；土工構(gòu)筑物，如土石壩、路基等；港灣構(gòu)筑物，如碼頭、護(hù)岸等；材料堆放場，如原料場、礦石場等；其它工程，如火車軌道、滑道和船塢等。4.14.1、概述、概述注意：注意

8、： 規(guī)范規(guī)定，振沖置換法適用于處理不排水抗剪強(qiáng)度天于等于20kPa的粘土、粉土、飽和黃土及人工填土等地基。 國內(nèi)也有在天然地基土的不排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa的情況下，采用振沖法加固地基的成功實例，但在軟弱地基條件下仍應(yīng)慎重為宜，并需要經(jīng)試驗后再決定采用與否。因為，在抗剪強(qiáng)度太低的軟土中難以形成碎石樁體，或者形成樁體后受荷載作用會產(chǎn)生較大的徑向變形，所以，采用振沖置換法加固軟土地基，對地基土的抗剪強(qiáng)度有一定的要求，這一點必須引起重視。4.2、 加固機(jī)理 （一）（一） 對松散砂土加固機(jī)理對松散砂土加固機(jī)理 砂土屬于單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)。對密實的單粒結(jié)構(gòu)而言，因顆粒排列已接近最穩(wěn)定的位置，在動力和靜力

9、作用下不會再產(chǎn)生較大的沉降，所以是理想的天然地基。 而疏松的單粒結(jié)構(gòu)，顆粒間孔隙大，顆粒位置不穩(wěn)定，在動力和靜力作用下，顆粒很容易產(chǎn)生位移，因而會產(chǎn)生較大的沉降，特別是在振動力作用下，這種現(xiàn)象更為顯著，其體積可以減少20左右。因此，松散砂性土未經(jīng)處理不能作為地基。（一）（一） 對松散砂土加固機(jī)理對松散砂土加固機(jī)理 碎石樁和砂樁擠密法加固砂性土地基的主要目的是提高地基承載力、減少變形和增強(qiáng)抗液化性。碎石樁和砂樁擠密法加固砂土地基抗液化的機(jī)理主要有以下三個方面：加固砂土地基抗液化的機(jī)理主要有以下三個方面： 擠密作用排水減壓作用砂基預(yù)振效應(yīng)4.2、 加固機(jī)理 （一）（一） 對松散砂土加固機(jī)理對松散砂

10、土加固機(jī)理 （1）擠密作用）擠密作用擠密砂樁和碎石樁采用沉管法或干振法施工時，由于在成樁過程中樁管對周圍砂層產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管將地基土中等于樁管體積的砂擠向樁管周圍的砂層中，使樁管周圍的砂層密實度增大，從而提高了地基的抗剪強(qiáng)度和水平抵抗力；使砂土地基擠實到臨界孔隙比以下，以防止砂土在地震時產(chǎn)生液化。當(dāng)采用振沖法施工時，砂土顆粒在受高頻強(qiáng)迫振動時重新排列致密，又因填入振沖孔中的大重粗骨料被強(qiáng)大的水平振動力擠入周圍土中，使砂土密實度明顯提高，孔隙率降低，干重度及內(nèi)摩擦角增大，承載力提高，抗液化性能得到改善。（一）（一） 對松散砂土加固機(jī)理對松散砂土加固機(jī)理 （2）排水減壓作用）排水減壓作用

11、碎石樁加固砂土?xí)r，樁孔內(nèi)充填碎石（卵、礫石）等反濾性好的粗顆粒料，在地基中形成了滲透性能良好的人工豎向排水減壓通道，可以有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高和砂土產(chǎn)生液化，并可加快地基的排水固結(jié)。加快地基的排水固結(jié)。（3） 砂基預(yù)振效應(yīng)砂基預(yù)振效應(yīng)美國的H.B.Seed等人（1975）的試驗證實：在一定動應(yīng)力循環(huán)次數(shù)下，當(dāng)兩個試樣的相對密實度相同時，要造成經(jīng)過預(yù)震的試樣發(fā)生液化，所需施加的應(yīng)力要比引起未經(jīng)預(yù)震的試樣液化所需的應(yīng)力值提高46。因此得出：砂土液化除了與土的相對密實度有關(guān)外，還砂土液化除了與土的相對密實度有關(guān)外，還與砂土的振動應(yīng)變歷史有關(guān)。與砂土的振動應(yīng)變歷史有關(guān)。注：注：碎石樁和砂樁

12、擠密法適用于粉細(xì)砂到礫粗砂土中。一般認(rèn)為，只要粒徑小于0.005mm的細(xì)粒含量不超過10，都可以得到顯著的擠密效果。液化地基（二）（二） 對粘性土加固機(jī)理對粘性土加固機(jī)理對粘性土地基（尤指飽和軟土）而言，由于土的粘粒含量多，粒間結(jié)合力強(qiáng)，滲透系數(shù)小，在振動力或擠壓力作用下土中水不易排出，所以碎石樁和砂樁的作用不是使地碎石樁和砂樁的作用不是使地基擠密，基擠密，而是置換和對地基土起排水固結(jié)作用而是置換和對地基土起排水固結(jié)作用。碎。碎石樁或砂樁與樁間土形成了石樁或砂樁與樁間土形成了復(fù)合地基復(fù)合地基，提高了地基的承載力，減少地基沉降，還提高了土體的抗剪強(qiáng)度，增大了地基的整體穩(wěn)定性；由密實的碎石樁和砂樁

13、在地基中形成了排水路徑，起著排水砂井的作用，因而加速了粘性土地基的固結(jié)速率。4.2、 加固機(jī)理 （二）（二） 對粘性土加固機(jī)理對粘性土加固機(jī)理換土置換不論對疏松砂性土或軟弱粘性土，碎石樁的加固作用有：擠密、置換、擠密、置換、排水、墊層和加筋排水、墊層和加筋的五種作用。 排水固結(jié)強(qiáng)制置換 4.3 4.3 設(shè)計計算設(shè)計計算4.3.1 一般設(shè)計原則一般設(shè)計原則（一）加固范圍（一）加固范圍(參考書上參考書上p58的表的表4-2）加固范圍應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性和場地條件確加固范圍應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性和場地條件確定，通常都大于基礎(chǔ)底面面積。定，通常都大于基礎(chǔ)底面面積。 （1）若為振沖置換法，對一般地基，宜在

14、基礎(chǔ)對一般地基，宜在基礎(chǔ)外緣增加外緣增加13排樁；對可液化地基，應(yīng)在基礎(chǔ)外緣排樁；對可液化地基，應(yīng)在基礎(chǔ)外緣增加增加24排樁。排樁。 （2）若為振沖密實法，應(yīng)在基礎(chǔ)外緣放寬不得少于5m。（3）若采用振動成樁法或錘擊成樁法進(jìn)行沉管作業(yè)時，應(yīng)在基礎(chǔ)外緣增加不少于13排樁；（4）當(dāng)用于防止砂層液化時，每邊放寬不宜小于處理深度的 1/2，并不應(yīng)小于5m，當(dāng)可液化土層上覆蓋有厚度大于3m的非液化土層時，每邊放寬不宜小于液化土層厚度的1/2 ，且不應(yīng)小于3m。（一）加固范圍（一）加固范圍3.1 一般設(shè)計原則一般設(shè)計原則(二二)樁位布置形式樁位布置形式（a）正方形 （b）矩形 （c）等腰三角形 （d）放射形

15、(1)需進(jìn)行大面積滿堂處理時，樁位宜采用等邊三角形布置等邊三角形布置；(2)對獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，樁位宜采用正方形、矩形或等腰正方形、矩形或等腰三角形布置三角形布置；(3)對于圓形基礎(chǔ)或環(huán)形基礎(chǔ)（如油罐基礎(chǔ)）宜采用放射形布放射形布置置，見下圖（P58的圖4-1.）4.3.1 一般設(shè)計原則一般設(shè)計原則(三三)加固深度的確定加固深度的確定(1)當(dāng)相對硬層的埋藏深度不大時，應(yīng)按相對硬層埋藏深度確定；(2)當(dāng)相對硬層的埋藏深度較大時，對按變形控制的工程，加固深度應(yīng)滿足碎石樁復(fù)合地基變形不超過建筑物地基容許變形值的要求； (3)對按穩(wěn)定性控制的工程，加固深度應(yīng)不小于最危險滑動面的深度；(4)在可液化地基

16、中，加固深度應(yīng)按要求的抗震處理深度確定； (5)樁長不宜短于4m。 目前國外振沖碎石樁加固地基最大深度為目前國外振沖碎石樁加固地基最大深度為25m25m，國內(nèi)振沖碎石樁加固，國內(nèi)振沖碎石樁加固地基最大深度為地基最大深度為18m18m，因此設(shè)計時最大樁長不要超過，因此設(shè)計時最大樁長不要超過25m25m，否則應(yīng)做專門的，否則應(yīng)做專門的試驗研究。試驗研究。加固深度根據(jù)軟弱土層的性質(zhì)、厚度或工程要求按下列原則確定：加固深度根據(jù)軟弱土層的性質(zhì)、厚度或工程要求按下列原則確定：4.3.1 一般設(shè)計原則一般設(shè)計原則 采用采用30kw30kw振沖器成樁時，碎石樁的樁徑一般振沖器成樁時，碎石樁的樁徑一般為為0.7

17、00.70一一1.0m1.0m；采用沉管法成樁時，碎石樁的樁；采用沉管法成樁時，碎石樁的樁徑一般為徑一般為0.300.30一一0.7m0.7m，對飽和粘性土地基宜選用，對飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。較大的直徑。(四四) 樁徑樁徑 碎石樁的碎石樁的樁徑應(yīng)根據(jù)地基土質(zhì)情況和成樁設(shè)樁徑應(yīng)根據(jù)地基土質(zhì)情況和成樁設(shè)備等因素確定備等因素確定。4.3 4.3 設(shè)計計算設(shè)計計算4.3.1 一般設(shè)計原則一般設(shè)計原則（五）、材料（五）、材料一般使用中、粗混合砂、碎石、卵石、砂礫石等，含泥量小于5%。容許的最大粒徑與振沖器外徑與功率有關(guān)，一般不大于8cm。碎石一般粒徑為2-5cm。4.3 4.3 設(shè)計計算設(shè)計計

18、算4.3.1 一般設(shè)計原則一般設(shè)計原則（六）、墊層（六）、墊層在不能保證施工機(jī)械正常操作的情況下，鋪設(shè)臨時性墊層；樁施工完畢后，在基礎(chǔ)底面一般鋪設(shè)30-50cm的碎石或砂墊層。底層要分層鋪設(shè)，并用平板振動器振實4.3 4.3 設(shè)計計算設(shè)計計算4.3.1 一般設(shè)計原則一般設(shè)計原則4.3.2 4.3.2 用于砂性土地基設(shè)計計算方用于砂性土地基設(shè)計計算方法法 碎石樁和砂樁用于砂性土地基時的設(shè)計思路，主碎石樁和砂樁用于砂性土地基時的設(shè)計思路，主要是從擠密的角度來考慮的。要是從擠密的角度來考慮的。首先要根據(jù)工程對地基加固的要求，來確定地基要求達(dá)到的密實度和孔隙比，并以此確定樁位布置、樁徑大小和樁的間距。

19、 包括包括（1）樁距計算（樁距計算（2）液化判別）液化判別4.3.2 4.3.2 用于砂性土設(shè)計計算方法用于砂性土設(shè)計計算方法(一)樁距確定(主要取決于加固前后地基土重度(孔隙比) 當(dāng)正三角形方形布置時：當(dāng)正三角形方形布置時： 設(shè)碎石樁和砂樁的布置如圖311所示。假定擠密后其在土體中起到100的擠密效果的擠密效果，不考慮豎向振密變形（不考慮豎向振密變形（h=0）。圖中dc為直徑（m）；為土的天然重度（kNm3）；令 為加固后土的重度 （kNm3）。則加固前的三角形則加固前的三角形ABC內(nèi)土的總重量應(yīng)等于加固后三角內(nèi)土的總重量應(yīng)等于加固后三角形內(nèi)陰影部分的總重量，形內(nèi)陰影部分的總重量，即則 根據(jù)

20、土的三相比例指標(biāo)換算關(guān)系，也可得 （34）式中 、 分別為地基加固后的孔隙比。注意：上式?jīng)]有 考慮豎向振密變形，即h=04.3.2 4.3.2 用于砂性土設(shè)計計算方法用于砂性土設(shè)計計算方法(一)樁距確定當(dāng)正方形布置時：處理前體積： 處理后體積： 可得 正方形樁位布置計算樁距孔隙比e變化圖故設(shè)樁體直徑為d，由于 42dAp代入當(dāng)正方形布置時：式中 、 分別為砂土的最大和最小孔隙比，可按國家標(biāo)準(zhǔn)土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)（GBJ12388）確定；D r地基擠密后要求砂土達(dá)到的相對密實度，可取0.700.85。碎石樁和砂樁每根樁每米樁長的填料量q：式中A 一根碎石（砂）樁所分擔(dān)的加固面積。注意：上式?jīng)]有注意：

21、上式?jīng)]有 考慮豎向振密變形，即考慮豎向振密變形，即h=0(二二)液化判別液化判別+國標(biāo)建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GBJll89）規(guī)定：應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別法，在地面以下15m深度范圍內(nèi)的液化土應(yīng)符合下式要求，當(dāng)有成熟經(jīng)驗時，尚可采用其它判別方法。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別法：N63.5標(biāo)準(zhǔn)貫擊試驗貫入錘擊數(shù)實測值(未經(jīng)桿長修正)Ncr 液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值N0 液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值（可查表得到）ds 飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點深度(m)0 粘粒含量百分率，當(dāng)小于3或為砂土?xí)r，均采用3dw 地下水位深度(m）cwscrcrddNNNN3)( 1 . 09 . 005 .634.3.3 4.3.3 用于粘

22、性土設(shè)計計算方法用于粘性土設(shè)計計算方法 l加固地基為復(fù)合地基，按照復(fù)合地基來進(jìn)行設(shè)計計算；l主要計算包括：l（1）樁間距計算l（2）地基承載力；l（3）地基沉降；l（4）穩(wěn)分析定性；4.3.3 4.3.3 用于粘性土設(shè)計計算方法用于粘性土設(shè)計計算方法 （一）樁間距確定（一）樁間距確定等邊三角形布置時： eAl08. 1正方形布置時： eAl mAApe式中： Ae一根碎石樁承擔(dān)的處理面積； Ap碎石樁的截面積； m面積置換率，一般為0.250.40m=Ap/A Ap-樁的截面積；樁的截面積；A 樁的影響面積樁的影響面積 按置換要求計算按置換要求計算樁間距確定步驟如下樁間距確定步驟如下： a、根

23、據(jù)所提供的天然地基容許承載力、已確定的砂石樁容許承載力、要求達(dá)到的復(fù)合地基承載力，利用復(fù)合地基承載力計算公式，求出滿足上述要求的置換率。求出滿足上述要求的置換率。 b、按碎石樁設(shè)計直徑，計算出碎石樁截面積。計算出碎石樁截面積。 c、求出一根樁所分擔(dān)的地基處理面積。一根樁所分擔(dān)的地基處理面積。d、求樁間距。4.3.3 4.3.3 用于粘性土設(shè)計計算方法用于粘性土設(shè)計計算方法 (二）、承載力計算(1)(1)單樁承載力（單樁承載力（p50p50）l由于碎(砂)石樁樁體均由散體土顆粒組成，其樁體的承載力主要取決于樁間土的側(cè)向約束能力，絕大多數(shù)的破壞形式為樁體的鼓出破壞（破壞形式p62頁的圖4-3）。l

24、目前國內(nèi)外估算碎(砂)石樁的單樁極限承載力的方法有若干種，如Brauns單樁極限承載力法和綜合極限承載力法。l1) Brauns1) Brauns單樁極限承載力法。單樁極限承載力法。假設(shè)單樁的破壞是空間軸對稱問題，樁周土體是被動破壞。如碎石樁，求解時可假定碎石樁的內(nèi)摩擦角=380，可得：（p63頁的4-11式）.maxpcpu 20754.3.3 4.3.3 用于粘性土設(shè)計計算方法用于粘性土設(shè)計計算方法 ( (二）、承載力計算二）、承載力計算（2 2） 綜合單樁極限承載力法綜合單樁極限承載力法u 目前計算碎(砂)石樁單樁承載力最常用的方法是側(cè)向極限應(yīng)力方法，即假設(shè)單根碎(砂)石樁的破壞是空間軸

25、對稱問題，樁周土體是被動破壞p64頁的4-14式。對于不同方法有相應(yīng)的KP, K 值(表4-4(p64) maxuppcKKp 4.3.3 4.3.3 用于粘性土設(shè)計計算方法用于粘性土設(shè)計計算方法 如圖 45所示，在砂（碎石）樁和粘性土所構(gòu)成的復(fù)合地基上作用外荷載p，設(shè)作用在砂樁和粘性土上的應(yīng)力別為 和 ，A為一根砂樁所承擔(dān)的加固面積， 為一根砂樁的面積。假設(shè)基礎(chǔ)是剛性的，則作用在 和 A - 范圍內(nèi)的應(yīng)力是不變的，那么就有：ApAAp 假定在樁和土各自面積 和 范圍內(nèi)作用的應(yīng)力不變時，則可求得(p64)4.3.3 4.3.3 用于粘性土設(shè)計計算方法用于粘性土設(shè)計計算方法 由此可知，只要由實測

26、資料求得砂樁上的應(yīng)力PP和樁間粘性土上的應(yīng)力PS后，就可以求出復(fù)合地基的極限承載力p。當(dāng)然，復(fù)合地基的極限承載力p亦可以直接由復(fù)合地基的載荷試驗求得。實踐證明，樁土應(yīng)力比值一般為24，原土強(qiáng)度低者取大值。在書上還介紹了在書上還介紹了建筑地基處理技術(shù)規(guī)范建筑地基處理技術(shù)規(guī)范以及小型工程的估算公式以及小型工程的估算公式4.3.3 4.3.3 用于粘性土設(shè)計計算方法用于粘性土設(shè)計計算方法 式中 Esp復(fù)合地基土層的壓縮模量；Es樁間土的壓縮模量。l樁土應(yīng)力比n在無實測資料時，對粘性土可取2-4，對粉土可取1.5-3，原土強(qiáng)度低者取大值，原土強(qiáng)度高者取小值。u目前尚未形成碎石樁復(fù)合地基的沉降計算經(jīng)驗系

27、數(shù)s。韓杰通過對5幢建筑物的沉降觀測資料分析得到，s0.43-1.20，平均值為0.93，在沒有統(tǒng)計數(shù)據(jù)時可假定s1.0。 碎(砂)石樁的沉降計算主要包括復(fù)合地基加固區(qū)的沉降和加固區(qū)下臥層的沉降。均按國家標(biāo)準(zhǔn)均按國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GBJ79-2002)(GBJ79-2002)計計算算。（下去自己查閱） 地基土加固區(qū)的復(fù)合壓縮模量可按下式計算地基土加固區(qū)的復(fù)合壓縮模量可按下式計算Em nEsps()11天然粘性土地基的沉降量一般可用下式表示： S=mp.p1.H （416）式中 mp天然地基的體積壓縮系數(shù)（即單位應(yīng)力增量作用下的體積應(yīng)變）； p1垂直附加平均應(yīng)力。

28、H固結(jié)土層的厚度。處理后的沉降量可用下式表示：如不考慮處理后土質(zhì)的變化，則：sp若碎(砂)石樁用于改善天然地基整體穩(wěn)定性時?？衫脧?fù)合地基的抗剪特性，再使用圓弧滑動法來進(jìn)行計算。 假定在復(fù)合地基中某深度處剪切面與水平面的交角為 ，如果考慮碎(砂)石樁和樁間土兩者都發(fā)揮抗剪強(qiáng)度，則可得出復(fù)合地基的抗剪 強(qiáng)度 （p65頁的頁的4-22公式公式）式中m碎石（砂）樁的置換率； 碎石（砂）樁應(yīng)力集中系數(shù)， 碎石（砂）樁的重度（kNm3）； 碎石（砂）樁的內(nèi)摩擦角（0）；c樁間土的粘聚力（kPa）；Z從地表面算起的計算深度（m）。sppppmcmpz ()()tancos12圖圖4-6復(fù)合地基的剪切特性（

29、復(fù)合地基的剪切特性（p65） Priebe(1978)所提出的方法，采用了sp和csp的復(fù)合值，并由下式求得(p54)： 式中 和 csp 復(fù)合地基的內(nèi)摩擦角、粘聚力與樁土應(yīng)力比和置換率有關(guān)的參數(shù)，mp，一般0.40.6。 p應(yīng)力集中系數(shù)， ) 1(1nmnp 如已知sp和csp后，可用常規(guī)穩(wěn)定分析方法計算抗滑安全系數(shù)，或者根據(jù)要求的安全系數(shù)，反求需要的和m。sp4.54.5、施工方法（、施工方法（6666） 目前施工方法主要有振沖法和沉管法。這里主目前施工方法主要有振沖法和沉管法。這里主要介紹振沖法，要介紹振沖法，其它方法可以參考相關(guān)資料。l 振沖法振沖法是碎石樁的主要施工方法之一，其原理是

30、水沖致密和振動致密。l（一）機(jī)具設(shè)備（一）機(jī)具設(shè)備1主體設(shè)備振沖器振沖器為中空軸立式潛水電機(jī)帶動偏心塊振動的短柱狀機(jī)具（p66頁上圖4-7） 2配套設(shè)備起重機(jī)起重機(jī)一般為輪胎式或履帶式。起重能力和提升高度應(yīng)滿足施工要求。振沖器構(gòu)造圖振沖器構(gòu)造圖4.54.5、施工方法（、施工方法（6666）（二）施工前的準(zhǔn)備工作（二）施工前的準(zhǔn)備工作 1清除現(xiàn)場障礙物，安排足夠的施工空間和其它條件，如料場、排泥池等；2了解場地地質(zhì)情況，土層分布是否均勻及有無軟弱講夾層等，以便正確把握及調(diào)整施工中的有關(guān)參數(shù)；3對中大型工程，應(yīng)事先選擇一試驗區(qū)，并進(jìn)行實地制樁試驗，以取得各項施工參數(shù)。（三）施工組織設(shè)計（三）施工組

31、織設(shè)計 根據(jù)地基處理設(shè)計方案，進(jìn)行施工組織設(shè)計。以便明確施工順序、施工方法，計算出在允許的施工期內(nèi)所需配備的機(jī)具設(shè)備、所需水、電、材料等。排出施工進(jìn)度計劃表并繪出施工平面布置圖。4.54.5、施工方法（、施工方法（5454）l（三）施工組織設(shè)計（三）施工組織設(shè)計l1施工順序施工順序l施工順序施工順序一般可采用“由里向外”或“一邊向另一邊”的順序進(jìn)行。l在地基強(qiáng)度較低的軟粘土地基中施工時，要考慮減少對地l基土的擾動影響，因而可采用“間隔跳打”的方法。當(dāng)加固區(qū)附近有其它建筑物時，必須先從鄰近建筑物一邊的樁開始施工，然后逐步向外推移。（三）施工組織設(shè)計（三）施工組織設(shè)計2 2施工方法施工方法填料的方

32、式一般有三種：填料的方式一般有三種： （1）把振沖器提出孔口往孔內(nèi)加料，再放下振沖器振密； （2）把振沖器向上提一些，使其離開原來振密過的地方，然后往下倒料，再放下振沖器振密； （3）連續(xù)加料，振沖器一直振動，而填料連續(xù)不斷地往孔內(nèi)添加，只要在某深度上達(dá)到規(guī)定的振密標(biāo)準(zhǔn)后就向上提振沖器并繼續(xù)振密。 選用哪種填料方式，主要由地基土的性質(zhì)決定。在軟粘土地基中，由于振沖器振動而形成的孔道常會被坍塌下來的軟粘土填塞，常需進(jìn)行清孔除泥，故不宜使用連續(xù)加料的方法。 而砂性土地基的孔中，坍孔現(xiàn)象不如軟粘土那樣嚴(yán)重。所以，為了提高工效?？梢允褂眠B續(xù)加料的施工方法。4.54.5、施工方法（、施工方法（5454）

33、（四）施工過程（四）施工過程振沖法是碎石（砂）樁的主要施工方法之一。該法是以起重機(jī)吊起振沖器，啟動潛水電機(jī)后帶動偏心塊，使振沖器產(chǎn)生高頻振動，同時開動水泵，使高壓水通過噴嘴噴射出高壓水流，在邊振邊沖的聯(lián)合作用下，將振沖器沉到土中的設(shè)計深度。 在進(jìn)行振沖置換法施工時，因孔內(nèi)泥漿太稠而影響填料的下沉速度，需以回水帶出稠漿進(jìn)行清孔，之后從地面向孔中逐段填入碎石，并在振動作用下，碎石被振擠密實。達(dá)到所要求的密實度后提升振沖器。 如此重復(fù)填料和振密，直至地面，從而在地基中形成一根大直徑的密實度很高的樁體，見圖4-8。 施工過程中的填料量、密實電流和留振時間是振沖法施工中質(zhì)量檢驗的關(guān)鍵。這三者實際上相互聯(lián)

34、系和互為保證的。只有在一定填料量的情況下，才能保證達(dá)到一定的密實電流，而這時必須要有一定的留振時間，才能把填料擠緊振密。圖圖4-8振沖法施工順序示意圖振沖法施工順序示意圖4.64.6、質(zhì)量檢驗、質(zhì)量檢驗 振沖施工結(jié)束后，除砂土地基外，除砂土地基外，應(yīng)間隔一定時間以后再進(jìn)行地基加固的質(zhì)量檢驗。對粉土地基而言，間隔時間可取2星期3星期進(jìn)行質(zhì)量檢驗。對粘性土地基，可間隔3星期4星期進(jìn)行質(zhì)量檢驗。 可以采用單樁載荷試驗進(jìn)行質(zhì)量檢驗，試驗所用圓形壓板的直徑與樁的直徑相等。按每200400根樁隨機(jī)抽取一根樁進(jìn)行檢驗，但總樁數(shù)不得少于3根。 對砂土或粉土層中的碎石（砂）樁，除了用單樁載荷試驗檢驗外，還可用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等試驗