碎石桩与砂桩

2、桩位布置
对大面积处理，采用等边三角形
对独立或条形基础，采用矩形、正方形或等腰三角形
对圆形或环形基础，采用放射形
3、加固深度
加固深度应该根据软土层的性能、厚度以及工程要求按照以下原则确定：
(1) 当相对硬层埋深不大时，加固深度应该按相对硬层的埋深确定；
(2) 当相对硬层埋深较大时，对按变形控制的工程，加固深度应该满足碎石桩
eo e1 gL2 1 eo
设桩的直径为d，则：
Ap
Байду номын сангаас
4
d2
(3-5)
(1) 当桩按正方形布置时： L 0.887d 1 eo eo e1
(2) 当桩按等边三角形布置时：
L 0.95d 1 eo eo e1
碎石桩与砂桩
地基挤密后，要求得到的孔隙比e1可以按照工程对地 基承载力的要求或下式求得：
在碎石内加入水泥和膨润土制成桩体 在群桩周围设置刚性的(混凝土) 裙围来约束 桩体的侧向鼓胀
将碎石装入土工聚合物袋而制成桩体，土工 聚合物约束桩体的侧向鼓胀
碎石桩与砂桩 适用土类 砂性土、非饱 和粘性土，以 及炉灰、炉渣、 建筑垃圾为主 的杂填土，松 散素填土
饱和粘性土
饱和软粘土
饱和软粘土
施工方法分类
或砂桩复合地基的变形不超过建筑物地基容许变形值的要求；
(3) 对于按稳定性控制的工程，加固深度应该不小于最危险滑动面的深度；
(4) 在可液化地基中，加固深度应该按抗震处理深度要求确定；
(5) 桩长不宜小于4米。
4、桩径
桩径应该根据地基土质情况和设备因素确定
设计计算：砂性土—桩距
碎石桩与砂桩
设桩的布置如下图(p82)。假设在松散砂土中桩能起 到100%的挤密效果，即成桩过程中地面没有隆起或下 沉，被加固的砂土没有流失。设桩的加固面积为A， 单位深度灌碎石(或砂)量为Ap，原砂土地基单位深度 的平均体积为Vo，其中砂固体颗粒所占体积为Vs；桩 距为L。
e1 emax Dr (emax emin )
emax, emin分别为砂土的最大与 最小孔隙比。地基挤密后要求
达到的相对密实度0.70~0.85。
碎石桩和砂桩每根桩每米长度的填料量q：
q eo e1 gA 1 eo
如果用加固前后土的重度γo、γ1表示则：
正方形布置：
等边三角形布置：
L 0.887d
二、对粘性土的加固机理
置换作用； 排水固结； 加筋作用。
碎石桩与砂桩
设计计算
一、一般设计原则 二、砂性土
1、桩距确定 2、液化判别
三、粘性土
1、承载力计算 2、沉降计算 3、固结度计算 4、稳定分析
碎石桩与砂桩
1、加固范围
设计计算：一般设计原则
碎石桩与砂桩
对于一般地基，在基础外缘加1~2排桩
对可液化地基，在基础外缘加2~4排桩
碎石桩与砂桩
处理前地基土的体积： Vo L2 1 Vs (1 eo ) (3-2)
处理后地基土的体积： V1 Vs (1 e1) Vo Ap
从式(3-2) 和(3-3) 可以得到：
V1 1 e1 Vo Ap
Vo 1 e0
Vo
(3-3) (3-4)
所以：
Ap
eo e1 1 eo
gVo
近、远震
地震烈度
7
8
9
近震
6
10
16
远震
8
12
--
碎石桩与砂桩
设计计算：粘性土－承载力计算 单桩的加固范围及破坏形式
碎石桩与砂桩
设计计算：粘性土－承载力计算 单桩承载力－Brauns极限承载力法
假设单桩的破坏是空间轴对称问题，桩周土体是被动破坏(p86)
fR—地基土极限承载力的作用面积； fn—Cu的作用面积； fm—pro的作用面积 pP—桩顶应力(kPa)； ps—桩间土面上的应力(kPa)； pro—桩对土块的侧向作用力(kPa)； δ—BA面与水平面的夹角； Cu—地基土不排水抗剪强度(kPa)。 碎石桩与砂桩
设计计算：粘性土－承载力计算 单桩承载力－Brauns极限承载力法 假设单桩的破坏是空间轴对称问题，桩周土体是被动破坏
假设碎石桩的内摩擦角为φP，当桩顶应力达 到极限值时，考虑B’BAA’内的土体发生被动 破坏，即土块ABC在桩的侧向力的作用下沿 BA面滑出，桩出现膨胀破坏。
碎石桩与砂桩
成桩方法： 沉管法、振动气冲法、袋装碎石桩法以及强夯置换法等
碎石桩与砂桩
施工方法分类
分类 施工方法
振冲挤密法 挤 密 沉管法 法
干振法
置 振冲置换法 换 法 钻孔锤击法
排 振动气冲法 土 沉管法 法 强夯置换法
水泥碎石桩法 其 它 裙围碎石桩法 方 法 袋装碎石桩法
碎石桩
成桩工艺
采用振冲器振动水冲成孔，再振动密实填料 成桩，并挤密桩间土
砂桩
碎石桩与砂桩
砂桩施工方法主要有两种： 振动成桩法与冲击成桩法。
碎石桩与砂桩
应用范围
中小型工业与民用建筑 港湾构筑物：如码头、护岸等 土工构筑物：如土石坝、路基等 材料堆置场：如矿石场、原料场等 其它：如轨道、滑道、船坞等。
加固机理
一、对松散砂土的加固机理
挤密作用； 排水减压作用； 砂基预振作用。
第四章 碎石桩与砂桩
第一节 概述 第二节 加固机理 第三节 设计计算 第四节 施工工艺
碎石桩与砂桩
方法
用振动、冲击或水冲等方法在 软弱地层中成孔后，再将碎石或 砂挤压入土孔中，形成大直径的 由碎石或砂所构成的密实桩体称 碎石桩(Stone Column)或砂桩 (Sand Pile，总称粗颗粒桩 (Granular Pile)。
采用沉管成孔，振动或锤击密实填料成桩， 并挤密桩间土
采用振孔器成孔，再用振孔器振动密实填料 成桩，并挤密桩间土
采用振冲器振动水冲成孔，再振动密实填料 成桩
采用沉管且钻孔取土成孔，再振动密实填料 成桩
采用压缩气体成孔，振动密实填料成桩
采用沉管成孔，振动或锤击密实填料成桩
采用强夯击成孔，重锤夯击填料成桩
1
1 o
L 0.95d
1 1 o
碎石桩与砂桩
设计计算：砂性土－液化判别
一般对在地下15m范围内的液化土应该符合下面要求：
N63.5 Ncr
Ncr No[0.9 0.1(ds dw )]g
3
c
N63.5--饱和土标准贯入锤击数实测值(未经杆长修正)； Ncr—液化判别标准贯入锤击数临界值； No—液化判别标准贯入锤击数基准值，按下表取值； ds—饱和土标准贯入点深度(m)； ρc—粘粒含量百分率，当小於3或为砂土时，均采用3； dw—地下水位深度(m)。