第3章 振密、擠密

1、1 第第 3章章 振密、擠密振密、擠密23.1 概述概述3.2 強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法3.3 擠密砂石樁法擠密砂石樁法3.4 土樁、灰土樁和夯實(shí)水泥土樁法土樁、灰土樁和夯實(shí)水泥土樁法3 3.1 概述概述 振密擠密振密擠密是指采用爆破、夯擊、擠壓、和振動(dòng)是指采用爆破、夯擊、擠壓、和振動(dòng) 等方法，使土體密實(shí)，土體抗剪強(qiáng)度提高，壓縮性等方法，使土體密實(shí)，土體抗剪強(qiáng)度提高，壓縮性 減小的一類(lèi)地基處理方法。擠密和振密作用分為縱減小的一類(lèi)地基處理方法。擠密和振密作用分為縱 向和橫向兩種。向和橫向兩種。 常采用的方法有：強(qiáng)夯法、擠密法（碎石樁、常采用的方法有：強(qiáng)夯法、擠密法（碎石樁、 石灰樁、土樁）、夯實(shí)水泥土樁法及

2、孔內(nèi)夯擴(kuò)法石灰樁、土樁）、夯實(shí)水泥土樁法及孔內(nèi)夯擴(kuò)法 等。等。4 振密擠密振密擠密一般適用于一般適用于非飽和土地基非飽和土地基或或土體滲透性土體滲透性 較好的地基較好的地基。 用于滲透性很小的飽和軟粘土?xí)r，易形成用于滲透性很小的飽和軟粘土?xí)r，易形成“橡皮橡皮 土土”。 一般來(lái)說(shuō)，振密擠密法所需的施工設(shè)備比較簡(jiǎn)一般來(lái)說(shuō)，振密擠密法所需的施工設(shè)備比較簡(jiǎn) 單，單， 加固材料少，因此加固費(fèi)低，宜優(yōu)先考慮使用。加固材料少，因此加固費(fèi)低，宜優(yōu)先考慮使用。 但是，但是， 應(yīng)考慮施工對(duì)周?chē)h(huán)境可能產(chǎn)生的不良影響。應(yīng)考慮施工對(duì)周?chē)h(huán)境可能產(chǎn)生的不良影響。53.2 強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法(dynamic compactio

3、n) 強(qiáng)夯法是法國(guó)強(qiáng)夯法是法國(guó)L梅納（梅納（Menard）1969年首創(chuàng)的年首創(chuàng)的一種地基加固方法。夯擊后的地基承載力可提高一種地基加固方法。夯擊后的地基承載力可提高25倍，壓縮性可降低倍，壓縮性可降低200500，影響深度在，影響深度在10m以上。以上。 強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法 就是通過(guò)就是通過(guò)10-60t的重錘和的重錘和6-40m的落距，的落距，對(duì)地基土施加一很大的沖擊能，對(duì)地基土進(jìn)行強(qiáng)力夯對(duì)地基土施加一很大的沖擊能，對(duì)地基土進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，使地基土中出現(xiàn)沖擊波和應(yīng)力波，可提高地基的實(shí)，使地基土中出現(xiàn)沖擊波和應(yīng)力波，可提高地基的承載力，減小土的沉降量，改善砂土的液化性，消除承載力，減小土的沉降量，改善

4、砂土的液化性，消除濕陷性黃土的濕陷性等。濕陷性黃土的濕陷性等。 適用于：適用于：碎石土、砂土、低飽和度的粉土和粘性碎石土、砂土、低飽和度的粉土和粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基的處理。土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基的處理。不不宜用于淤泥與淤泥質(zhì)土地基宜用于淤泥與淤泥質(zhì)土地基。 6柱或墻夯坑基礎(chǔ)夯錘71、加固機(jī)理 1）動(dòng)力密實(shí)）動(dòng)力密實(shí) 沖擊型動(dòng)力荷載，使土體中的孔隙比減小，土體變沖擊型動(dòng)力荷載，使土體中的孔隙比減小，土體變得密實(shí)，從而提高地基土的強(qiáng)度。這種機(jī)理主要表現(xiàn)在得密實(shí)，從而提高地基土的強(qiáng)度。這種機(jī)理主要表現(xiàn)在加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土中。加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土中。

5、 2）動(dòng)力固結(jié)）動(dòng)力固結(jié) 巨大的動(dòng)力能在飽和土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞巨大的動(dòng)力能在飽和土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體的原有結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，了土體的原有結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待孔隙水消增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待孔隙水消散后，土體固結(jié)。散后，土體固結(jié)。8 飽和土的壓縮性飽和土的壓縮性 由于土體中有機(jī)物的分解，第四紀(jì)土中大多數(shù)都含由于土體中有機(jī)物的分解，第四紀(jì)土中大多數(shù)都含有以微氣泡形式出現(xiàn)的氣體，其含量在有以微氣泡形式出現(xiàn)的氣體，其含量在1- 4范圍，進(jìn)范圍，進(jìn)行強(qiáng)夯時(shí)，氣體體積壓縮，孔隙水壓力增大，隨后氣體

6、行強(qiáng)夯時(shí)，氣體體積壓縮，孔隙水壓力增大，隨后氣體有所膨脹，孔隙水排除的同時(shí)，孔隙水壓力就減小，土有所膨脹，孔隙水排除的同時(shí)，孔隙水壓力就減小，土中的孔隙體積和水的體積減小。使土產(chǎn)生了壓縮。中的孔隙體積和水的體積減小。使土產(chǎn)生了壓縮。 在重復(fù)夯實(shí)的過(guò)程中，土中的氣體被壓縮，其含水在重復(fù)夯實(shí)的過(guò)程中，土中的氣體被壓縮，其含水量逐漸減少，當(dāng)氣體的體積接近量逐漸減少，當(dāng)氣體的體積接近0時(shí)，土體就變成不可時(shí)，土體就變成不可壓縮的了壓縮的了。9 產(chǎn)生液化產(chǎn)生液化 根據(jù)有效應(yīng)力原理根據(jù)有效應(yīng)力原理 u =t gc 當(dāng)當(dāng)u的大小達(dá)到覆蓋壓力（的大小達(dá)到覆蓋壓力（）能量級(jí)時(shí)，夯點(diǎn)的）能量級(jí)時(shí)，夯點(diǎn)的一定范圍內(nèi)，

7、即產(chǎn)生了液化。當(dāng)液化度為一定范圍內(nèi)，即產(chǎn)生了液化。當(dāng)液化度為100時(shí)，亦時(shí)，亦即為土體產(chǎn)生液化的臨界狀態(tài)，而該能量級(jí)稱(chēng)為即為土體產(chǎn)生液化的臨界狀態(tài)，而該能量級(jí)稱(chēng)為“飽和飽和能能”。 注意：這種液化屬于局部液化，與地震時(shí)產(chǎn)生的注意：這種液化屬于局部液化，與地震時(shí)產(chǎn)生的液化有根本的不同！液化有根本的不同！ 滲透性的變化滲透性的變化 在強(qiáng)大的夯擊能作用下，超孔隙水壓力急劇增大，在強(qiáng)大的夯擊能作用下，超孔隙水壓力急劇增大，當(dāng)其大于土顆粒間的側(cè)向壓力時(shí)，致使土顆粒間出現(xiàn)當(dāng)其大于土顆粒間的側(cè)向壓力時(shí)，致使土顆粒間出現(xiàn)10裂隙，形成排水通道。當(dāng)孔隙水壓力消散后，裂隙會(huì)自裂隙，形成排水通道。當(dāng)孔隙水壓力消散后

8、，裂隙會(huì)自行閉合，土中水的運(yùn)動(dòng)又恢復(fù)常態(tài)。行閉合，土中水的運(yùn)動(dòng)又恢復(fù)常態(tài)。 觸變恢復(fù)觸變恢復(fù) 在重復(fù)夯擊作用下，土體的強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)土體在重復(fù)夯擊作用下，土體的強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)土體出現(xiàn)液化或接近液化時(shí)，使土的強(qiáng)度降到最低點(diǎn)，此時(shí)出現(xiàn)液化或接近液化時(shí)，使土的強(qiáng)度降到最低點(diǎn)，此時(shí)土中產(chǎn)生裂隙，而土中的吸附水部分變成自由水，隨著土中產(chǎn)生裂隙，而土中的吸附水部分變成自由水，隨著孔隙水壓力消散，土體的抗剪強(qiáng)度和變形模量都有大幅孔隙水壓力消散，土體的抗剪強(qiáng)度和變形模量都有大幅度的增加。度的增加。113）動(dòng)力置換）動(dòng)力置換 動(dòng)力置換可分為整體式或樁式動(dòng)力置換二種，見(jiàn)動(dòng)力置換可分為整體式或樁式動(dòng)力置換二種，

9、見(jiàn) 下圖。下圖。 整體式置換 樁式置換122、設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)計(jì)計(jì)算1）有效加固深度和單擊夯擊能）有效加固深度和單擊夯擊能 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)等確定有效加固深度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)等確定有效加固深度。試驗(yàn)前也可采用修正的試驗(yàn)前也可采用修正的Menard公式估算：公式估算： HK(Wh/10)1/2 K在國(guó)內(nèi)一般取在國(guó)內(nèi)一般取0.34-0.8。 132）夯錘與落距）夯錘與落距 W *h稱(chēng)為稱(chēng)為單擊夯擊能單擊夯擊能，而整個(gè)場(chǎng)區(qū)的總夯擊能（即，而整個(gè)場(chǎng)區(qū)的總夯擊能（即錘重錘重*落距落距*總夯擊數(shù)）除以加固面積稱(chēng)為總夯擊數(shù)）除以加固面積稱(chēng)為單位夯擊能單位夯擊能。單位夯擊能應(yīng)根據(jù)地基土類(lèi)別、加固的深

10、度、結(jié)構(gòu)的類(lèi)單位夯擊能應(yīng)根據(jù)地基土類(lèi)別、加固的深度、結(jié)構(gòu)的類(lèi)型、荷載的大小等綜合考慮確定。型、荷載的大小等綜合考慮確定。 一般國(guó)內(nèi)一般國(guó)內(nèi)夯錘夯錘可取可取10-25t，夯錘中宜設(shè)置，夯錘中宜設(shè)置250-300mm 的上下貫通的氣孔，錘底面積為的上下貫通的氣孔，錘底面積為2-4m2。 落距落距通常為通常為8-25m。143）夯坑點(diǎn)的布置及間距）夯坑點(diǎn)的布置及間距 布置布置： *基礎(chǔ)面積大時(shí)按三角形、正方形布置；基礎(chǔ)面積大時(shí)按三角形、正方形布置； * 按承重墻位置三角形布置；按承重墻位置三角形布置； * 廠(chǎng)房按柱網(wǎng)布置。廠(chǎng)房按柱網(wǎng)布置。 處理范圍應(yīng)超出基底下設(shè)計(jì)處理深度的處理范圍應(yīng)超出基底下設(shè)計(jì)處

11、理深度的1/2至至1/3，并且不小于并且不小于3m。 間距間距：第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的：第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的2.5-3.5倍倍或或59m，下一遍布置在上一遍夯點(diǎn)中間，以后減小，最，下一遍布置在上一遍夯點(diǎn)中間，以后減小，最后一遍低能量滿(mǎn)夯。后一遍低能量滿(mǎn)夯。4）夯擊擊數(shù)與遍數(shù)）夯擊擊數(shù)與遍數(shù) 擊數(shù)擊數(shù)：應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊擊數(shù)與夯坑沉降量：應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊擊數(shù)與夯坑沉降量關(guān)系曲線(xiàn)確定，并應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足下列條件：關(guān)系曲線(xiàn)確定，并應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足下列條件： 最后兩擊的平最后兩擊的平均夯坑的沉降量不大于均夯坑的沉降量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)，不應(yīng)大于不

12、應(yīng)大于100mm；夯坑周?chē)孛娌话l(fā)生過(guò)大的隆起；不；夯坑周?chē)孛娌话l(fā)生過(guò)大的隆起；不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。15 遍數(shù)遍數(shù)：夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，：夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，采用點(diǎn)夯采用點(diǎn)夯23遍，最后再以低能量滿(mǎn)夯遍，最后再以低能量滿(mǎn)夯2遍。遍。 2遍夯間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔。遍夯間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔。5）墊層的鋪設(shè)）墊層的鋪設(shè) 墊層的鋪設(shè)具有支承設(shè)備，便于施工的墊層的鋪設(shè)具有支承設(shè)備，便于施工的“夯擊能夯擊能”得到擴(kuò)散，同時(shí)也可加大地下水位與得到擴(kuò)散，同時(shí)也可加大地下水位與地表面的距離，有時(shí)也可控制施工標(biāo)高。地表面的距離，有時(shí)也可控制施工標(biāo)高。16

13、6）間歇時(shí)間）間歇時(shí)間 其取決于加固土層中孔隙水壓力的擴(kuò)散。土性不其取決于加固土層中孔隙水壓力的擴(kuò)散。土性不同，間歇時(shí)間相差很大。對(duì)砂性土為同，間歇時(shí)間相差很大。對(duì)砂性土為2-4min，對(duì)粘性，對(duì)粘性土為土為2-4周。周。3、質(zhì)量檢驗(yàn)、質(zhì)量檢驗(yàn) 依據(jù)依據(jù)地基與基礎(chǔ)工程施工與驗(yàn)收規(guī)范地基與基礎(chǔ)工程施工與驗(yàn)收規(guī)范（GBJ202-83）、）、建筑地基處理技術(shù)規(guī)范建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）、）、強(qiáng)夯地基技術(shù)規(guī)范強(qiáng)夯地基技術(shù)規(guī)范（YSJ209-92、YBJ25-92）（冶金部、有色金屬工（冶金部、有色金屬工 業(yè)總公司）業(yè)總公司）1）室內(nèi)試驗(yàn)）室內(nèi)試驗(yàn)17 鉆探與室內(nèi)試驗(yàn)向相結(jié)合：鉆探與

14、室內(nèi)試驗(yàn)向相結(jié)合： 主要觀(guān)測(cè)孔隙比、孔隙度、干密度、壓縮模量等的主要觀(guān)測(cè)孔隙比、孔隙度、干密度、壓縮模量等的變化情況；變化情況； 現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)：靜力觸探、標(biāo)貫、載荷試驗(yàn)等等?，F(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)：靜力觸探、標(biāo)貫、載荷試驗(yàn)等等。 2）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 地面與深層變形檢測(cè)地面與深層變形檢測(cè) ： 分層沉降儀；分層沉降儀； 孔隙水壓力檢測(cè)孔隙水壓力檢測(cè) ：孔隙水壓力測(cè)試儀；：孔隙水壓力測(cè)試儀； 側(cè)向擠壓力檢測(cè)側(cè)向擠壓力檢測(cè) ：側(cè)壓力傳感器；：側(cè)壓力傳感器； 震動(dòng)加速度測(cè)試震動(dòng)加速度測(cè)試 ：三分量加速度傳感器。：三分量加速度傳感器。183.3 擠密砂石樁法擠密砂石樁法（sand-gravel pile)一、概

15、述一、概述 碎石樁碎石樁和和砂樁均砂樁均稱(chēng)為粗顆粒土樁，是指用振動(dòng)、沖稱(chēng)為粗顆粒土樁，是指用振動(dòng)、沖擊或水沖等方法成孔后，再將碎石或砂擠壓入孔中，形擊或水沖等方法成孔后，再將碎石或砂擠壓入孔中，形成大直徑的由碎石或砂構(gòu)成的密實(shí)樁體。適用于松散砂成大直徑的由碎石或砂構(gòu)成的密實(shí)樁體。適用于松散砂土、雜填土和素填土等地基。土、雜填土和素填土等地基。 由于碎石樁是散體材料，屬于柔性樁的范疇，在豎由于碎石樁是散體材料，屬于柔性樁的范疇，在豎向力的作用下，將產(chǎn)生徑向變形，其徑向變形的大小與向力的作用下，將產(chǎn)生徑向變形，其徑向變形的大小與豎向力大小和樁周土的約束力大小有關(guān)，故碎石樁加固豎向力大小和樁周土的約

16、束力大小有關(guān)，故碎石樁加固地基效果如何，與樁間土的強(qiáng)度有關(guān)。地基效果如何，與樁間土的強(qiáng)度有關(guān)。19 根據(jù)施工工藝不同根據(jù)施工工藝不同 振沖碎石樁振沖碎石樁是指利用振沖器成孔和制作的樁。振沖是指利用振沖器成孔和制作的樁。振沖器構(gòu)造如右圖。器構(gòu)造如右圖。 它是以起重機(jī)吊起振沖器，啟動(dòng)潛水電機(jī)后，帶動(dòng)它是以起重機(jī)吊起振沖器，啟動(dòng)潛水電機(jī)后，帶動(dòng)偏心輪，使振沖器產(chǎn)生高頻振動(dòng)，同時(shí)開(kāi)動(dòng)水泵，使高偏心輪，使振沖器產(chǎn)生高頻振動(dòng)，同時(shí)開(kāi)動(dòng)水泵，使高壓水通過(guò)噴嘴噴射高壓水流，在邊振動(dòng)邊水沖的綜合作壓水通過(guò)噴嘴噴射高壓水流，在邊振動(dòng)邊水沖的綜合作用下，將振沖器沉到土中的設(shè)計(jì)預(yù)定深度，經(jīng)過(guò)清孔后，用下，將振沖器沉到

17、土中的設(shè)計(jì)預(yù)定深度，經(jīng)過(guò)清孔后，就可從地面向孔中逐段填人碎石，每段填料均在振動(dòng)作就可從地面向孔中逐段填人碎石，每段填料均在振動(dòng)作用下逐漸振擠密實(shí)，達(dá)到所要求的密實(shí)度后提升振沖器，用下逐漸振擠密實(shí)，達(dá)到所要求的密實(shí)度后提升振沖器，如此重復(fù)填料和振密，直到設(shè)計(jì)預(yù)定的樁頂或至地面，如此重復(fù)填料和振密，直到設(shè)計(jì)預(yù)定的樁頂或至地面，從而在地基中形成一根大直徑的很密實(shí)的碎石樁體。從而在地基中形成一根大直徑的很密實(shí)的碎石樁體。 振沖器有兩個(gè)功能振沖器有兩個(gè)功能，一是產(chǎn)生幾十到幾百，一是產(chǎn)生幾十到幾百kNkN的水平振動(dòng)力作用于周?chē)馏w的水平振動(dòng)力作用于周?chē)馏w，二是從端部及側(cè)面進(jìn)行高壓射水。振動(dòng)力是加固地基的

18、主要因素，射水協(xié)助，二是從端部及側(cè)面進(jìn)行高壓射水。振動(dòng)力是加固地基的主要因素，射水協(xié)助振動(dòng)力在土中鉆進(jìn)成孔，并在成孔后實(shí)現(xiàn)清孔和護(hù)壁。振動(dòng)力在土中鉆進(jìn)成孔，并在成孔后實(shí)現(xiàn)清孔和護(hù)壁。20Stage1: The jet at the bottom of the Vibroflot is turned on and lowered into the groundStage2: The water jet creates a quick condition in the soil. It allows the vibrating unit to sink into the groundStage 3

19、: Granular material is poured from the top of the hole. The water from the lower jet is transferred to he jet at the top of the vibrating unit. This water carries the granular material down the holeStage 4: The vibrating unit is gradually raised in about 0.3-m lifts and held vibrating for about 30 s

20、econds at each lift. This process compacts the soil to the desired unit weight.From Das, 1998振沖碎石樁21 干振碎石樁技術(shù)是對(duì)振沖碎石樁的干振碎石樁技術(shù)是對(duì)振沖碎石樁的直接改進(jìn)，即以無(wú)射水干振的直接改進(jìn)，即以無(wú)射水干振的“振孔振孔器器”取代振動(dòng)加水沖的取代振動(dòng)加水沖的“振沖器振沖器”造造孔和制樁，利用孔和制樁，利用“振孔器振孔器”的水平振的水平振動(dòng)力和自重成孔、擠密碎石而成干振動(dòng)力和自重成孔、擠密碎石而成干振碎石柱。從而避免泥水污染環(huán)境及非碎石柱。從而避免泥水污染環(huán)境及非飽和土遭水浸的缺點(diǎn)。干振法的飽

21、和土遭水浸的缺點(diǎn)。干振法的“振振孔器孔器”構(gòu)造見(jiàn)圖。構(gòu)造見(jiàn)圖。223 3、沉管碎石樁、沉管碎石樁 沉管碎石樁包括振擠碎石樁沉管碎石樁包括振擠碎石樁( (振動(dòng)沉管法振動(dòng)沉管法) )、錘擊碎石樁、干振碎石樁、錘擊碎石樁、干振碎石樁( (芯芯管密實(shí)法管密實(shí)法) )和管內(nèi)取土、錘擊填料法等。和管內(nèi)取土、錘擊填料法等。 以振動(dòng)沉管打樁機(jī)為主要機(jī)具，是模仿擠密砂樁工藝制造的碎石柱。一般以振動(dòng)沉管打樁機(jī)為主要機(jī)具，是模仿擠密砂樁工藝制造的碎石柱。一般采用管內(nèi)填科，拔管時(shí)可采用勻速拔管法，拔管速度一般不宜大于采用管內(nèi)填科，拔管時(shí)可采用勻速拔管法，拔管速度一般不宜大于1.5m1.5mminmin，在易縮孔的地層

22、，可適當(dāng)放慢。為了避免縮頸、斷樁，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大樁徑，可，在易縮孔的地層，可適當(dāng)放慢。為了避免縮頸、斷樁，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大樁徑，可采用反插法采用反插法( (在拔管時(shí)拔簡(jiǎn)在拔管時(shí)拔簡(jiǎn)0.5-1.0m0.5-1.0m，再將樁管沉人，再將樁管沉人0.5-1.0m0.5-1.0m，)。對(duì)于已。對(duì)于已經(jīng)將樁管拔出地面，而填料少于設(shè)計(jì)值的可以復(fù)打。經(jīng)將樁管拔出地面，而填料少于設(shè)計(jì)值的可以復(fù)打。 適應(yīng)于適應(yīng)于松散的粘性土和砂性土松散的粘性土和砂性土。粘粒含量越大，樁間土的振密和擠密效應(yīng)。粘粒含量越大，樁間土的振密和擠密效應(yīng)越差。對(duì)于粘粒含量大的飽和軟粘土，樁間土的振密和擠密效應(yīng)小，其對(duì)碎石越差。對(duì)于粘粒含量大的飽和軟

23、粘土，樁間土的振密和擠密效應(yīng)小，其對(duì)碎石樁的側(cè)向約束作用小，所以樁在垂直荷載作用下變形大，加固效果不理想。樁的側(cè)向約束作用小，所以樁在垂直荷載作用下變形大，加固效果不理想。232425 又稱(chēng)干沖碎石樁，是用重錘內(nèi)擊沉管和分層擊實(shí)填料工藝制造的碎石樁又稱(chēng)干沖碎石樁，是用重錘內(nèi)擊沉管和分層擊實(shí)填料工藝制造的碎石樁。采用具有兩個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)。采用具有兩個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)( (主、副各一主、副各一) )的簡(jiǎn)易打樁架，一根管徑為的簡(jiǎn)易打樁架，一根管徑為300-400mm300-400mm的的鋼管，根據(jù)所需地基加固深度確定長(zhǎng)度，管內(nèi)設(shè)一吊錘，其重量為鋼管，根據(jù)所需地基加固深度確定長(zhǎng)度，管內(nèi)設(shè)一吊錘，其重量為10-12kN

24、10-12kN。 將樁管立于樁位，并且通過(guò)樁管仰面的填料口從地面向樁管內(nèi)填將樁管立于樁位，并且通過(guò)樁管仰面的填料口從地面向樁管內(nèi)填1.0m1.0m左左右的碎石，然后用吊錘夯擊碎石，靠碎石和樁管之間的摩擦力將樁管帶到設(shè)右的碎石，然后用吊錘夯擊碎石，靠碎石和樁管之間的摩擦力將樁管帶到設(shè)計(jì)深度，最后分段向樁管投碎石和夯實(shí)填料，同時(shí)向上提拔樁管，直至拔出計(jì)深度，最后分段向樁管投碎石和夯實(shí)填料，同時(shí)向上提拔樁管，直至拔出地面，即成碎石樁。地面，即成碎石樁。 26 芯管干振碎石樁和芯管錘擊碎石樁兩種芯管干振碎石樁和芯管錘擊碎石樁兩種 (1)(1)芯管干振碎石樁芯管干振碎石樁 采用振動(dòng)沉管打樁機(jī)將樁管采用振

25、動(dòng)沉管打樁機(jī)將樁管( (外管外管) )和芯和芯管管( (內(nèi)管內(nèi)管) )沉入設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后提出內(nèi)芯管，沉入設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后提出內(nèi)芯管，向樁管倒入一定高度的碎石，再將芯管放入向樁管倒入一定高度的碎石，再將芯管放入樁管的碎石面上，邊壓邊拔。重復(fù)上述步驟樁管的碎石面上，邊壓邊拔。重復(fù)上述步驟，即可制成，即可制成1 1根碎石樁。根碎石樁。 特點(diǎn)是將振動(dòng)沉管打樁機(jī)的激振力和內(nèi)特點(diǎn)是將振動(dòng)沉管打樁機(jī)的激振力和內(nèi)芯管的壓力相結(jié)合，使樁身密實(shí)，減少斷樁芯管的壓力相結(jié)合，使樁身密實(shí)，減少斷樁的可能性，提高成樁質(zhì)量。的可能性，提高成樁質(zhì)量。27 強(qiáng)夯置換碎石樁強(qiáng)夯置換碎石樁: : 利用強(qiáng)夯設(shè)備和技術(shù)制造的粗而短的利用

26、強(qiáng)夯設(shè)備和技術(shù)制造的粗而短的“矮胖形矮胖形”（碎石（碎石墩墩) )。 施工機(jī)具包括重錘、機(jī)架和升降機(jī)等。施工機(jī)具包括重錘、機(jī)架和升降機(jī)等。 一般為在夯點(diǎn)夯擊一定深度的夯坑，用翻斗車(chē)向境內(nèi)填滿(mǎn)碎石或建筑垃一般為在夯點(diǎn)夯擊一定深度的夯坑，用翻斗車(chē)向境內(nèi)填滿(mǎn)碎石或建筑垃圾等粗粒材料，再在原夯點(diǎn)夯擊，將碎石擊入坑底并擠向旁側(cè)，形成新的夯圾等粗粒材料，再在原夯點(diǎn)夯擊，將碎石擊入坑底并擠向旁側(cè)，形成新的夯坑，然后重復(fù)上述步驟，直到單擊夯沉量達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止，在地基中形成坑，然后重復(fù)上述步驟，直到單擊夯沉量達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止，在地基中形成一碎石樁墩，該樁墩與樁間土共同工作形成復(fù)合地基。一碎石樁墩，該樁墩與樁間

27、土共同工作形成復(fù)合地基。 可以在軟土中應(yīng)用，這時(shí)，承裁力提高的幅度較大?？梢栽谲浲林袘?yīng)用，這時(shí)，承裁力提高的幅度較大。28293031 上海市地基處理技術(shù)規(guī)范上海市地基處理技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)不排水抗剪強(qiáng)規(guī)定，對(duì)不排水抗剪強(qiáng)度小于度小于20kPa的淤泥、淤泥質(zhì)土等地基應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確的淤泥、淤泥質(zhì)土等地基應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。定其適用性。 三、加固機(jī)理三、加固機(jī)理 1 對(duì)松散砂土加固機(jī)理對(duì)松散砂土加固機(jī)理 擠密作用：成孔時(shí)的橫向擠密作用和成樁時(shí)的擠密作用：成孔時(shí)的橫向擠密作用和成樁時(shí)的 橫向擠密作用。橫向擠密作用。 排水減壓作用：排水減壓作用： 形成排水通道，消散孔隙水壓力。形成排水通道，消

28、散孔隙水壓力。 砂基預(yù)震效應(yīng)：砂基預(yù)震效應(yīng)： 實(shí)驗(yàn)證明：砂土的液化性不僅實(shí)驗(yàn)證明：砂土的液化性不僅 和其相對(duì)密度有關(guān)，而且與其和其相對(duì)密度有關(guān)，而且與其 振動(dòng)歷史有關(guān)。振動(dòng)歷史有關(guān)。32 2 對(duì)粘性土加固機(jī)理對(duì)粘性土加固機(jī)理 置換作用：置換作用： 在振動(dòng)力或擠壓力的作用下土中的水不在振動(dòng)力或擠壓力的作用下土中的水不 易排出，所以碎石樁不是使地基擠密，而是置換。易排出，所以碎石樁不是使地基擠密，而是置換。 應(yīng)力集中作用：應(yīng)力集中作用： 在基底壓力的作用下，樁與樁間土在基底壓力的作用下，樁與樁間土 一同承受荷載（形成復(fù)合地基），由于樁體的一同承受荷載（形成復(fù)合地基），由于樁體的Ep遠(yuǎn)大遠(yuǎn)大 于土的

29、于土的Es，在基礎(chǔ)均勻沉降的條件下，樁體應(yīng)承受較，在基礎(chǔ)均勻沉降的條件下，樁體應(yīng)承受較 大的應(yīng)力。大的應(yīng)力。 墊層作用：墊層作用： 在軟弱土層較厚時(shí)，碎石樁可只處理一定在軟弱土層較厚時(shí)，碎石樁可只處理一定 厚度的軟弱土層，這時(shí)的碎石樁復(fù)合地基起墊層的作厚度的軟弱土層，這時(shí)的碎石樁復(fù)合地基起墊層的作 用。用。33四四 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算1）碎石樁的孔位可采用三角形碎石樁的孔位可采用三角形(優(yōu)先優(yōu)先)或正方形布置?；蛘叫尾贾?。2）碎石樁的間距可按下式估算：碎石樁的間距可按下式估算： 松散砂土地基：松散砂土地基： 等邊三角形布置等邊三角形布置 正方形布置正方形布置 修正系數(shù)，考慮振動(dòng)下沉密實(shí)作用時(shí)，

30、取修正系數(shù)，考慮振動(dòng)下沉密實(shí)作用時(shí)，取1.1-1.2; 不考慮時(shí)，取不考慮時(shí)，取1.0 粘性土地基：粘性土地基： 等邊三角形布置等邊三角形布置 正方形布置正方形布置100195.0eeedl100189.0eeedleAl08.1eAl34樁距確定樁距確定 設(shè)碎石樁或砂樁（設(shè)碎石樁或砂樁（單位長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度）如下圖布置。假設(shè)在松散砂土中）如下圖布置。假設(shè)在松散砂土中打入碎石樁能起到打入碎石樁能起到100的擠密效果，亦即成樁過(guò)程中底面沒(méi)有隆的擠密效果，亦即成樁過(guò)程中底面沒(méi)有隆起或下沉，被加固的砂土沒(méi)有流失。起或下沉，被加固的砂土沒(méi)有流失。 V1/V0=(1+e1)/(1+e0)=(V0-Ap)/V

31、0故故 Ap=V0(e0-e1)/(1+e0)=L2(e0-e1)/(1+e0)根據(jù)上式，即可求出根據(jù)上式，即可求出L的大小。的大小。 地基擠密后所要達(dá)到的地基擠密后所要達(dá)到的e1，可按工程對(duì)地基土的承載力要求計(jì)可按工程對(duì)地基土的承載力要求計(jì)算求得。算求得。LA Ap土粒Vs孔隙 VV灌砂Ape1=VV1 / Vs e0=VV / VsLV0Vv1V1353）液化判別液化判別: 采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，液化土應(yīng)符合下式：采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，液化土應(yīng)符合下式： N Nc r 臨界錘擊數(shù)（抗震規(guī)范）：臨界錘擊數(shù)（抗震規(guī)范）：N 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的擊數(shù)cwscrddNN3)(1.09.0036 4）碎石樁復(fù)合地

32、基承載力特征值的確定： 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)法或規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式法 pspk 、p pk 、p sk -復(fù)合地基、 樁、樁間土承載力特征值設(shè)一根樁加固處理的軟弱土面積為A，一根樁的面積為Ap，樁周土的面積為As。面積置換率面積置換率m = Ap/A，總是小于1，一般取20左右； pppsEsEpskpkspkpmpmp)1 ( 375）復(fù)合地基沉降計(jì)算 采用復(fù)合模量用分層總和法計(jì)算： Esp 1m(n1) Es Es樁間土的壓縮模量； n -樁土應(yīng)力比，對(duì)粘性土取2-4；對(duì)粉 土和砂土取1.5-3。38395質(zhì)量檢驗(yàn)質(zhì)量檢驗(yàn)1）樁周土）樁周土 靜力觸探、輕便動(dòng)力觸探、開(kāi)挖、靜力觸探、輕便動(dòng)力觸探、開(kāi)挖

33、、 載荷試驗(yàn)等；載荷試驗(yàn)等；2）樁身）樁身 重型動(dòng)力觸探重型動(dòng)力觸探 3）復(fù)合地基載荷試驗(yàn)）復(fù)合地基載荷試驗(yàn)403.4 土樁、灰土樁和夯實(shí)水泥土樁法土樁、灰土樁和夯實(shí)水泥土樁法 比較成熟，在陜西、甘肅、山西等地廣泛使用。比較成熟，在陜西、甘肅、山西等地廣泛使用。1、加固機(jī)理、加固機(jī)理 采用擠土成孔或非擠土成孔方式在地基中成孔，然采用擠土成孔或非擠土成孔方式在地基中成孔，然后分層回填填料，逐層夯實(shí)成樁。根據(jù)填料的不同，分后分層回填填料，逐層夯實(shí)成樁。根據(jù)填料的不同，分別稱(chēng)為土樁別稱(chēng)為土樁(earth pile)、灰土樁、灰土樁(lime soil pile)和夯實(shí)水和夯實(shí)水泥土樁泥土樁(ramm

34、ed soil pile)。 不僅夯實(shí)樁體，而且擠密了土體，達(dá)到加固地基的不僅夯實(shí)樁體，而且擠密了土體，達(dá)到加固地基的作用。作用。41壓實(shí)原理：壓實(shí)原理： 含水量較小時(shí)，土粒表面的結(jié)合水膜很?。ㄖ饕枯^小時(shí)，土粒表面的結(jié)合水膜很薄（主要是強(qiáng)結(jié)合水），顆粒間很大的分子力阻礙土的壓實(shí)。是強(qiáng)結(jié)合水），顆粒間很大的分子力阻礙土的壓實(shí)。含水量增大時(shí)，結(jié)合水膜逐漸增厚，粒間聯(lián)結(jié)力減小，含水量增大時(shí)，結(jié)合水膜逐漸增厚，粒間聯(lián)結(jié)力減小，水起潤(rùn)滑作用，土粒在相同壓實(shí)功能條件下易于移動(dòng)水起潤(rùn)滑作用，土粒在相同壓實(shí)功能條件下易于移動(dòng)而擠密，所以壓實(shí)效果較好。但當(dāng)含水量增大到一定而擠密，所以壓實(shí)效果較好。但當(dāng)含水

35、量增大到一定程度后，孔隙中就出現(xiàn)了自由水，壓實(shí)時(shí)自由水不易程度后，孔隙中就出現(xiàn)了自由水，壓實(shí)時(shí)自由水不易排出，形成較大的孔隙壓力，阻止土粒移動(dòng)，所以壓排出，形成較大的孔隙壓力，阻止土粒移動(dòng)，所以壓實(shí)效果又趨下降，因而設(shè)計(jì)時(shí)要選擇一個(gè)實(shí)效果又趨下降，因而設(shè)計(jì)時(shí)要選擇一個(gè)“最優(yōu)含水最優(yōu)含水量量”，這就是土的壓實(shí)機(jī)理。，這就是土的壓實(shí)機(jī)理。42 在一定壓實(shí)機(jī)械的功能條件下，土最易被在一定壓實(shí)機(jī)械的功能條件下，土最易被壓實(shí)、并能達(dá)到最大密度時(shí)的含水量，稱(chēng)為壓實(shí)、并能達(dá)到最大密度時(shí)的含水量，稱(chēng)為最最優(yōu)含水量?jī)?yōu)含水量Wop ，相應(yīng)的干密度則稱(chēng)為，相應(yīng)的干密度則稱(chēng)為最大干密最大干密度度d m a x 。 由

36、壓實(shí)曲線(xiàn)確定。由壓實(shí)曲線(xiàn)確定。0 4 8 12 16 20 24 28 含水量含水量w(%)w(%)2.01.81.61.4干密度干密度 d(g/cm3)飽和曲線(xiàn)飽和曲線(xiàn) dmaxWop 432、適用范圍、適用范圍 土樁、灰土樁和夯實(shí)水泥土樁適用于處理土樁、灰土樁和夯實(shí)水泥土樁適用于處理地下水位以地下水位以上上的濕陷性黃土、黏性土、素填土和雜填土等地基，可處的濕陷性黃土、黏性土、素填土和雜填土等地基，可處理地基的深度為理地基的深度為615m。 當(dāng)以消除地基土的濕陷性為主要目的時(shí)，宜選用土樁當(dāng)以消除地基土的濕陷性為主要目的時(shí)，宜選用土樁擠密法。當(dāng)以提高地基土的承載力或增強(qiáng)其擠密法。當(dāng)以提高地基土

37、的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)性水穩(wěn)性為主要為主要目的時(shí)，宜選用灰土擠密樁和夯實(shí)水泥土樁。目的時(shí)，宜選用灰土擠密樁和夯實(shí)水泥土樁。 當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥诋?dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于、飽和度大于65%時(shí)，不時(shí)，不宜選用灰土擠密樁法或土擠密樁法宜選用灰土擠密樁法或土擠密樁法(成孔及拔管過(guò)程中，成孔及拔管過(guò)程中，樁孔及周?chē)菀卓s徑和隆起，擠密效果差）。樁孔及周?chē)菀卓s徑和隆起，擠密效果差）。 443、 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) a. 主要用于消除地基濕陷性時(shí)（土樁、灰土主要用于消除地基濕陷性時(shí)（土樁、灰土樁）：樁）： （1）確定樁徑和樁長(zhǎng)確定樁徑和樁長(zhǎng) 樁徑：樁徑： 一般取一般取300300400mm400mm

38、非自重濕陷性地基：樁長(zhǎng)一般要求至地基非自重濕陷性地基：樁長(zhǎng)一般要求至地基壓縮層下限，或穿過(guò)附加壓力與土自重附加應(yīng)壓縮層下限，或穿過(guò)附加壓力與土自重附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之和大于濕陷起始?jí)毫Φ娜客亮εc自重應(yīng)力之和大于濕陷起始?jí)毫Φ娜客翆?；?duì)自重濕陷性黃土地基，樁長(zhǎng)要求至非濕層；對(duì)自重濕陷性黃土地基，樁長(zhǎng)要求至非濕陷性土層頂面。陷性土層頂面。 樁長(zhǎng)還應(yīng)滿(mǎn)足沉降量控制要求。樁長(zhǎng)還應(yīng)滿(mǎn)足沉降量控制要求。 45(2) 處理范圍處理范圍 灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的面積，灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的面積，應(yīng)大于基礎(chǔ)或建筑物底層平面的面積，并應(yīng)符應(yīng)大于基礎(chǔ)或建筑物底層平面的面積，并應(yīng)符合下列規(guī)定：合下列

39、規(guī)定： 1. 當(dāng)采用局部處理時(shí)，超出基礎(chǔ)底面的寬當(dāng)采用局部處理時(shí)，超出基礎(chǔ)底面的寬度：對(duì)非自重濕陷性黃土、素填土和雜填土等度：對(duì)非自重濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，每邊不應(yīng)小于基底寬度的地基，每邊不應(yīng)小于基底寬度的0.25倍，并不應(yīng)倍，并不應(yīng)小于小于0.50m；對(duì)自重濕陷性黃土地基，每邊不應(yīng)；對(duì)自重濕陷性黃土地基，每邊不應(yīng)小于基底寬度的小于基底寬度的0.75倍，并不應(yīng)小于倍，并不應(yīng)小于1.00m。 2. 當(dāng)采用整片處理時(shí)，超出建筑物外墻基當(dāng)采用整片處理時(shí)，超出建筑物外墻基礎(chǔ)底面外緣的寬度，每邊不宜小于處理土層厚礎(chǔ)底面外緣的寬度，每邊不宜小于處理土層厚度的度的1/2，并不應(yīng)小于，并不應(yīng)小于2

40、m（兼有防滲作用）。（兼有防滲作用）。 46(3) 樁位布置和樁距設(shè)計(jì)樁位布置和樁距設(shè)計(jì) 樁孔宜按等邊三角形布置，樁孔之間的中樁孔宜按等邊三角形布置，樁孔之間的中心距離，可為樁孔直徑的心距離，可為樁孔直徑的2.02.5倍，也可按下倍，也可按下式估算：式估算： 47 樁土間平均擠密系數(shù)樁土間平均擠密系數(shù) ：(4) 樁孔填料選用樁孔填料選用 控制樁孔填料以保證夯實(shí)后樁體平均壓實(shí)控制樁孔填料以保證夯實(shí)后樁體平均壓實(shí)系數(shù)系數(shù) 0.96 48 土樁材料：多選用與樁間土性質(zhì)相近的土。土樁材料：多選用與樁間土性質(zhì)相近的土。 灰土樁材料：多選用石灰與土的體積配合比灰土樁材料：多選用石灰與土的體積配合比 為為2

41、:8或或3:7，也可采用水泥和土的混合材料。，也可采用水泥和土的混合材料。(5) 沉降計(jì)算沉降計(jì)算 分層總和法分層總和法 加固區(qū)壓縮模量加固區(qū)壓縮模量Ec: SpcEmmEE)1 ( 493、 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) b. 主要用于提高地基承載力、減小沉降時(shí)主要用于提高地基承載力、減小沉降時(shí) （灰土樁、夯實(shí)水泥土樁）：（灰土樁、夯實(shí)水泥土樁）： （1）確定樁徑和樁長(zhǎng)確定樁徑和樁長(zhǎng) 樁徑：一般取樁徑：一般取300-600mm300-600mm 樁長(zhǎng)樁長(zhǎng): : 一般要求透軟弱土層或由沉降控制確定。一般要求透軟弱土層或由沉降控制確定。 （2）復(fù)合地基置換率（復(fù)合地基置換率（P50）：）： sfpfsfcfppp

42、pm50 （3）加固范圍和樁位布置：加固范圍和樁位布置： 加固范圍一般可在基礎(chǔ)范圍之內(nèi)。加固范圍一般可在基礎(chǔ)范圍之內(nèi)。 樁位布置可采用等邊三角形或正方形布置。樁位布置可采用等邊三角形或正方形布置。 （4）沉降計(jì)算：沉降計(jì)算： 同上同上4、 施工施工 a. 成孔：成孔： （1）擠土成孔：沉管法、爆破法、沖擊法擠土成孔：沉管法、爆破法、沖擊法 （2）非擠土成孔：挖孔法和鉆孔法非擠土成孔：挖孔法和鉆孔法51 洛陽(yáng)鏟，洛陽(yáng)鏟，又名探鏟，一種又名探鏟，一種考古學(xué)考古學(xué)工具，為一半圓柱形的鐵鏟。工具，為一半圓柱形的鐵鏟。一段有柄，可以接長(zhǎng)的白蠟桿。使用時(shí)垂直向下戳擊地面，可深逾一段有柄，可以接長(zhǎng)的白蠟桿。

43、使用時(shí)垂直向下戳擊地面，可深逾20米，利用半圓柱形的鏟可以將地下的泥土帶出，并逐漸挖出一個(gè)米，利用半圓柱形的鏟可以將地下的泥土帶出，并逐漸挖出一個(gè)直徑約十幾厘米的深井，用來(lái)探測(cè)地下土層的土質(zhì)，以了解地下有直徑約十幾厘米的深井，用來(lái)探測(cè)地下土層的土質(zhì)，以了解地下有無(wú)古代墓葬。無(wú)古代墓葬。 52 4、 施工施工 b. 回填夯實(shí)回填夯實(shí) （1）回填料制備回填料制備 素土宜選用純凈的黃土、一般黏性土或素土宜選用純凈的黃土、一般黏性土或I Ip p大于大于4 4的的 粉土，有機(jī)質(zhì)含量不超過(guò)粉土，有機(jī)質(zhì)含量不超過(guò)5%5%，土塊粒徑不宜大于，土塊粒徑不宜大于15mm15mm。 石灰應(yīng)選用新鮮的消石灰石灰應(yīng)選用新鮮的消石灰Ca(OH)2 ，顆粒直徑不，顆粒直徑不 大于大于5mm5mm，質(zhì)量不低于，質(zhì)量不低于級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，活性級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，活性Ca