深層密實(shí)法碎石樁地基處理（65附圖豐富）

第四章深深層密實(shí)實(shí)法第三節(jié)碎（（砂）石樁一.概述碎石樁（StoneColumnPile)和砂樁（SandPile）總稱(chēng)為碎（（砂）石樁，，國(guó)外又稱(chēng)粗顆粒土樁（GranularPile），是指用用振動(dòng)、沖擊擊或水沖等方方式在軟弱地地基中成孔后后，再將碎石石或砂擠壓入入已成的孔中中，形成大直直徑的碎（砂砂）石所構(gòu)成成的密實(shí)樁體體。發(fā)展歷史1835年法國(guó)Bayonne(0.2m，2m)1930s德國(guó)振沖沖法用于河床床砂土的加固固1937年德國(guó)水水沖法（（并開(kāi)始商業(yè)業(yè)化）1956年日本Oda發(fā)明砂樁（SandCompactionPile）專(zhuān)利1960s碎石樁用于粘粘性土加固1970s伊朗首次利用用碎石樁1977年中國(guó)75kN振沖器1984年韓韓國(guó)首次將sandcompactionpile與砂井排水相結(jié)合合用于軟基處處理適用范圍松散砂土、人人工填土、粉粉土和雜填土土等地基。應(yīng)用范圍中小型工民建建、散料堆場(chǎng)場(chǎng)、碼頭、路路堤、油罐等等工程。作用提高地基強(qiáng)度度、減少壓縮縮性、提高抗抗震能力、防防止松散砂土土發(fā)生振動(dòng)液液化。優(yōu)點(diǎn)經(jīng)濟(jì)性好、施施工工藝簡(jiǎn)單單、應(yīng)用范圍圍廣。注意用于飽和軟弱弱土地基應(yīng)謹(jǐn)謹(jǐn)慎，應(yīng)先預(yù)預(yù)壓以消除沉沉降。分類(lèi)施工方法成樁工藝適用土類(lèi)擠密法振沖擠密振沖器水沖成孔，振動(dòng)密實(shí)填料砂土，非飽和黏土雜填土沉管法沉管成孔，振動(dòng)密實(shí)成樁干振法振孔器成孔，振孔器密實(shí)置換法振沖置換振沖器振動(dòng)水沖成孔飽和土鉆孔錘擊沉管且鉆孔取土成孔，錘擊填料排土法振動(dòng)氣動(dòng)壓縮氣體成孔，振動(dòng)或錘擊填料飽和軟粘土沉管法沉管成孔，振動(dòng)或錘擊填料強(qiáng)夯置換重錘夯擊成孔其他方法水泥碎石樁碎石內(nèi)加水泥或膨脹土飽和軟粘土裙圍碎石樁裙樁周?chē)O(shè)置剛性裙圍袋裝碎石樁碎石帶入土工聚合物碎石樁施工方方法砂樁砂樁常用的成成樁方法有振動(dòng)成樁法和沖擊成樁法。振動(dòng)成樁法是使用振動(dòng)打打樁機(jī)將樁管管沉入土層中中，并振動(dòng)擠擠密砂料。沖擊成樁法是使用蒸汽或或柴油打樁機(jī)機(jī)將樁管打人人土層中，并并用內(nèi)管夯擊擊密實(shí)砂填料料，實(shí)際上這這也就是碎石石樁的沉管法法。因此，砂樁的的成樁方法對(duì)對(duì)于砂性土相相當(dāng)于擠密法，對(duì)粘性土則則相當(dāng)于排土成樁法。二、加固原理理（一）對(duì)松散散砂土加固原原理（二）對(duì)粘性性土加固機(jī)理理（一）對(duì)松散散砂土加固原原理碎石樁和砂樁樁擠密法加固固砂性土地基基的主要目的的是提高地基土承承載力、減少少變形和增強(qiáng)強(qiáng)抗液化性。1．?dāng)D密作用對(duì)沉管法或干干振法，有效擠密范范圍可達(dá)3-4倍樁直徑。對(duì)振沖擠密法法，使地基承載載力大幅度提提高，一般可可提高2-5倍。2．排水減壓作作用碎石樁加固砂砂土?xí)r，樁孔孔內(nèi)充填碎石石（卵石、礫礫石）等反濾濾性好的粗顆顆粒料，在地地基中形成滲滲透性能良好好的人工豎向向排水減壓通通道，可有效效地消散和防防止超孔隙水水壓力的增高高和砂土產(chǎn)生生液化，并可可加快地基的的排水固結(jié)。。3．砂基預(yù)震效效應(yīng)經(jīng)過(guò)預(yù)震的試試樣發(fā)生液化化，所需施加加的應(yīng)力要比比施加未經(jīng)預(yù)預(yù)振的試樣引引起液化所需需應(yīng)力值提高高46％。（二）對(duì)粘性性土加固機(jī)理理1.置換作用對(duì)粘性土地基基（特別是飽飽和軟土），，碎（砂）石石樁的作用不是使地基擠擠密，而是置置換。碎石樁置換法法是一種換土置置換，即以性性能良好的碎碎石來(lái)替換不不良地基土；；排土法則是一一種強(qiáng)制置換換，它是通過(guò)成成樁機(jī)械將不不良地基土強(qiáng)強(qiáng)制排開(kāi)并置置換，在地基基中形成具有有密實(shí)度高和和直徑大的樁樁體，它與原原粘性土構(gòu)成成復(fù)合地基而而共同工作。。樁體應(yīng)力和樁樁間粘性土應(yīng)應(yīng)力之比值稱(chēng)稱(chēng)為樁土應(yīng)力力比，一般為為2-4。2.排水作用粘性土的滲透透系數(shù)很小，，設(shè)置砂樁可可縮短排水距距離，加速固固結(jié)，提高強(qiáng)強(qiáng)度。碎（砂）石樁樁作為復(fù)合地地基的加固作作用，除了提高地基承載載力、減少地地基的沉降量量外，還可用來(lái)來(lái)提高土體的抗抗剪強(qiáng)度，增增大土坡的抗抗滑穩(wěn)定性。碎（砂）石樁樁的加固作用用主要有：擠密、置換、、排水、墊層層和加筋五種作用。三、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（一）一般設(shè)設(shè)計(jì)原則1、加固范圍根據(jù)建筑物的的重要性和場(chǎng)場(chǎng)地條件及基基礎(chǔ)形式而定定,通常大于基底底面積。一般般基礎(chǔ),在基礎(chǔ)外緣應(yīng)應(yīng)擴(kuò)大1~3排;對(duì)可液化地基基,在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)擴(kuò)大寬度不應(yīng)應(yīng)小于可液化化土層厚度過(guò)過(guò)1/2,并不應(yīng)小于5m，一般擴(kuò)大2~4排；對(duì)于高速速公路，一般般應(yīng)處理至外外緣1~3m。三、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（一）一般設(shè)設(shè)計(jì)原則2、樁位布置主要布置形式式有：三角形形、正方形、、矩形、等腰腰三角形、放放射形。三、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（一）一般設(shè)設(shè)計(jì)原則3、加固深度（（樁長(zhǎng)）（1）當(dāng)相對(duì)硬層層的埋藏濃度度不大時(shí)，按按相對(duì)硬層埋埋深確定;（2）相對(duì)硬層埋埋藏較深時(shí)，，按變形和下下臥層滿(mǎn)足要要求控制;（3）對(duì)于按穩(wěn)定定性控制的工工程，不小于于最危險(xiǎn)滑動(dòng)動(dòng)面以下2m;（4）對(duì)可液化地地基，按抗震震要求處理;（5）樁長(zhǎng)不宜短短于4m.三、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（一）一般設(shè)設(shè)計(jì)原則4、樁徑根據(jù)機(jī)械設(shè)備備而定，多采采用300~800mm，對(duì)飽和粘性性土地基宜選選擇較大直徑徑。5、材料就地取材，以以砂性或碎石石為主，含泥泥量不大于5%，碎石粒徑為為2~5m。6、墊層主要為砂石墊墊層三、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（二）砂性土土設(shè)計(jì)計(jì)算從擠密的角度度考慮地基加加固設(shè)計(jì)的問(wèn)問(wèn)題，根據(jù)要要求（承載力力、沉降和抗抗液化）得到到設(shè)計(jì)的密實(shí)實(shí)度、孔隙比比、布樁、、樁徑和樁間間距。砂石樁加密效效果示意圖1、樁間距確定定1、樁間距確定定1、樁間距確定定當(dāng)正方形布置置時(shí)：處理前體積處理后體積因此即設(shè)樁體直徑為為d，

當(dāng)正方形形布置時(shí)當(dāng)?shù)冗吶切涡尾贾脮r(shí)加固后的孔隙隙比按地基承承載力要求或或下式確定1、樁間距確定定密實(shí)中密稍密松散礪砂、粗砂、中砂e＜0.600.60≤e≤0.750.75＜e≤0.85e＞0.85細(xì)砂、粉砂e＜0.700.70≤e≤0.850.85＜e≤0.95e＞0.95砂土密實(shí)度參參考表1、樁間距確定定若用重度表示示，正方形布置時(shí)時(shí)等邊三角形布布置時(shí)碎（砂）石樁樁每根樁每米米長(zhǎng)度的填料料q：1、樁間距確定定2、液化判別別烈度789近振61016遠(yuǎn)振812標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)數(shù)基準(zhǔn)值2、液化判別注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)1、標(biāo)貫試驗(yàn)離離散，要求檢檢測(cè)鉆孔大于于5個(gè)，每土層15個(gè)標(biāo)貫以上；2、粘粒含量大大于20％的砂礫類(lèi)土土，會(huì)影響擠擠密效果；3、粘土夾層，，應(yīng)考慮時(shí)間間效應(yīng)，檢測(cè)測(cè)一般要求大大于30天；4、表層1－2m范圍內(nèi)進(jìn)行再再處理（三）粘性土土地基設(shè)計(jì)1、計(jì)算參數(shù)（1）不排水抗剪剪強(qiáng)度Cu，用十字板剪剪切試驗(yàn)確定定（2）樁的直徑0.8~1.2m（3）樁的內(nèi)摩擦擦角對(duì)于碎石樁取取35~45度，對(duì)于砂樁取38度（4）面積置換率率（m）樁的截面積Ap與其影響的面積A之比（三）粘性土土地基設(shè)計(jì)2、承載力計(jì)算算（1）單樁承載力力在荷載的作用用下，樁體常常出現(xiàn)三種破破壞形式鼓出破壞刺入破壞剪切破壞碎石樁大部分分產(chǎn)生鼓出破破壞。目前計(jì)計(jì)算單樁承載載力的主要方方法有：極限應(yīng)力法、、整體剪切破破壞法、球穴穴擴(kuò)張法等。（三）粘性土土地基設(shè)計(jì)2、承載力計(jì)算算（1）單樁承載力力假設(shè)單根樁碎碎（砂）石樁樁的破壞是空空間軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)問(wèn)題，樁周土土體是被動(dòng)破破壞，此時(shí)單單樁極限承載載力：樁體側(cè)向極限限應(yīng)力（三）粘性土土地基設(shè)計(jì)2、承載力計(jì)算算（2）復(fù)合地基承承載力（三）粘性土土地基設(shè)計(jì)2、承載力計(jì)算算（2）復(fù)合地基承承載力假定樁和土各各自面積的作作用應(yīng)力不變變：將樁土應(yīng)力比比n與面積置換率率m代入得：砂樁應(yīng)力集中中系數(shù)樁間土應(yīng)力折折減系數(shù)（三）粘性土土地基設(shè)計(jì)2、承載力計(jì)算算（2）復(fù)合地基承承載力改寫(xiě)成：小型工程，無(wú)無(wú)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資資料時(shí)，可用用十字板剪切切強(qiáng)度代替：：《規(guī)范》計(jì)算方法：（三）粘性土土地基設(shè)計(jì)3、沉降計(jì)算（1）分層總和法法沉降量主要包包括加固區(qū)和和下臥層沉降降計(jì)算均采用規(guī)規(guī)范中的方法法：分層總和法規(guī)范法注意：對(duì)于加加固區(qū)的土體體壓縮模量：：（2）沉降折減法法一般天然粘性性土地基的沉沉降量為：經(jīng)處理后的沉沉降量為：折減系數(shù)：忽略原地基土土的處理效果果，則?。海ㄈ┱承孕酝恋氐鼗O(shè)設(shè)計(jì)（三））粘性性土地地基設(shè)設(shè)計(jì)3、穩(wěn)定定性分分析復(fù)合地地基抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度：：樁間土土的應(yīng)應(yīng)力折折減系系數(shù)：：樁的應(yīng)應(yīng)力增增加系系數(shù)：：（三））粘性性土地地基設(shè)設(shè)計(jì)四.施工方方法砂石樁樁法常常規(guī)施施工可可采用用振動(dòng)成成樁法法(簡(jiǎn)稱(chēng)振振動(dòng)法法)或捶擊擊成樁樁法(簡(jiǎn)稱(chēng)捶捶擊法法)兩種施施工方方法。。工程中中一般般的具具體方方法有有：振沖成成樁法法、干干振擠擠密碎碎石樁樁法、、沉管管碎石石樁法法、夯夯擴(kuò)碎碎石樁樁法、、袋裝裝碎石石樁法法等。。（1）振動(dòng)動(dòng)成樁樁法（（振動(dòng)動(dòng)法））采用振振沖法法在地地基中中以設(shè)設(shè)置碎碎石樁樁加固固地基基的方方法稱(chēng)稱(chēng)為振振沖碎碎石樁樁法。。振沖碎碎石樁樁法適適用于于處理理不排排水抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度不不小于于20kPa的黏土土、粉粉土、、砂土土、飽飽和黃黃土和和人工工填土土地基基。四.施工方方法vibrocasing（2）捶擊擊成樁樁法（（捶擊擊法））捶擊成成樁法法又可可分為為雙管法法和單單管法法兩種種施工工方法法。（3）干振振擠密密碎石石樁法法干法振振動(dòng)成成孔器器四.施工方方法（4）沉管管碎石石樁法法采用沉沉管打打樁機(jī)機(jī)在地地基中中設(shè)置置碎石石樁按按施工工方法法可以以分為為三種種：管管內(nèi)投投料重重錘夯夯實(shí)法法，管管內(nèi)投投料振振動(dòng)密密實(shí)法法，先先拔管管、后后投料料復(fù)打打密實(shí)實(shí)法。。（5）夯擴(kuò)擴(kuò)碎石石樁法法夯擴(kuò)碎碎石樁樁法是是沉管管碎石石樁法法中先先拔管管、后后投料料復(fù)打打密實(shí)實(shí)法的的發(fā)展展。四.施工方方法夯擴(kuò)碎碎石樁樁施工工工藝藝流程程示意意圖五.質(zhì)量檢檢驗(yàn)CPTSPTPlateloadtest(PLT)SASWCross-holeshearwavevelocitytests砂石樁樁施工工結(jié)束束后，，除砂砂土地地基外外，應(yīng)應(yīng)間隔隔一定定時(shí)間間方可可進(jìn)行行質(zhì)量量檢測(cè)測(cè)。對(duì)粘性性土地地基，，間隔隔時(shí)間間可取取3~4周對(duì)粉土土地基基可取取2~3周關(guān)于砂砂石樁樁的施施工質(zhì)質(zhì)量檢檢驗(yàn)，，常用用的方方法有有單樁樁載荷荷試驗(yàn)驗(yàn)和動(dòng)動(dòng)力觸觸探試試驗(yàn)，，復(fù)合合地基基和多多樁復(fù)復(fù)合地地基大大型載載荷試試驗(yàn)等等。單樁載載荷試試驗(yàn)，，可按按照每每200~400根樁隨隨機(jī)抽抽取一一根進(jìn)進(jìn)行檢檢驗(yàn)，，但總總數(shù)量量不得得少于于3根。對(duì)于砂砂土或或粉土土中的的碎石石樁，，除用用單樁樁載荷荷試驗(yàn)驗(yàn)外，，還可可以用用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入入試驗(yàn)驗(yàn)、靜靜力觸觸探試試驗(yàn)等等試驗(yàn)驗(yàn)對(duì)樁樁間土土進(jìn)行行處理理前后后的對(duì)對(duì)比試試驗(yàn)。。對(duì)砂砂樁還還可以以采用用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入入或動(dòng)動(dòng)力觸觸探等等方法法檢測(cè)測(cè)樁的的擠密密質(zhì)量量。試驗(yàn)數(shù)數(shù)量不不應(yīng)少少于總總樁數(shù)數(shù)的0.5%，且每每個(gè)單單體建建筑不不應(yīng)少少于3點(diǎn)。對(duì)大型型的、、重要要的或或者場(chǎng)場(chǎng)地復(fù)復(fù)雜的的碎（（砂））石樁樁應(yīng)該該進(jìn)行行復(fù)合合地基基的處處理效效果檢檢驗(yàn)。。檢驗(yàn)點(diǎn)點(diǎn)數(shù)量量可按按照處處理面面積大大小取取2~4組。擠密碎碎石樁樁、砂砂樁，，液化化土地地基、、液化化土與與軟土土交互互地基基成樁前前后進(jìn)進(jìn)行SASW法、CPT、SPT碎石樁樁（液液化地地基））碎石樁樁（交交互地地基））砂樁(交互地地基）