地基处理之碎石桩和CFG桩

（4）上部结构对地基变形有严格的要求。对填土、粉砂复合地基的压缩模量要
(6.3-1) (6.3-2)
式中：q——单位长度填料量（m3/m） 0、e1——天然地基土加固前后后孔 ；e w 1——碎石含水量（%） p——碎石桩横截面积（m2） w——水密度（t/m3） p ；A ； ；e ——碎石桩孔隙比；l——桩长。
第六章
碎石桩
6.1 概述 碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法 在软弱地基中成孔后，再将碎石挤入土中形 成大直径的由碎石所构成的密实桩体。按其 制桩工艺分为振冲（湿法）碎石桩和干法碎 石桩两大类。采用振动水冲法施工的碎石桩 称为振冲碎石桩或湿法碎石桩。采用各种无 水冲工艺（如干振、振挤、锤击等）施工的 碎石桩称为干法碎石桩。各类碎石的主要特 性见表6.1-1。
• 7、碎石桩桩体承载力 • 一般在实际工程中，碎石桩桩体的承载 力是通过荷载试验直接测定的。如无实测 资料，也可采用计算法和经验法确定。 • （1）计算法：参照第三章表3.3-1中的有关 公式进行估算。由于各计算公式都有不同 的假定条件，与实际情况有较大差别，因 此计算法确定的承载力不一定准确，在使 用时要根据当地的工程经验来确定碎石桩 的承载力。
（3）桩端未达到相对硬层，桩身下段淤泥超出桩长 2/5 时，不宜采用。 求达到 10MPa，对饱和软粘土复合地基的压缩模量要求达 6MPa 时，不宜采用。 （5）孔内填料量计算采用以下两式：
q g e0 e1 A 1 e0 d s Ap w 1 e p (1 0.01 1 ) l
• 二．干振碎石桩 • 干振碎石桩加固技术是对振冲碎石桩的一种改 进,它可克服施工过程中及其后的一段时间内桩间 土含水量增加,导致强度降低及施工过程中大量排 泥浆,污染环境的缺点。由研究表明干振碎石桩以 挤密加固为主,挤密效果与土的含水量关系密切,当 含水量接近塑限时效果最好,若小于10%或大于 24%时效果很差。单桩的挤密有效影响半径（干 密 度 提 高 5%, 孔 隙 比 降 低 10% 的 区 域 ） 为 0.8m,“显著影响半径”（干密度提高10%,孔隙比 降低20%）为0.6m。有效桩长为6~9倍桩径。复 合地基承载力对杂填土提高1.3~2.5 倍；对粘性 土提高0.9~1.5倍。
• 6、复合地基承载力:复合地基承载力特征 值应按现场复合地基荷载试验确定,也可用 单桩和桩间土的荷载试验,按下式确定： • fsp,k=m·p,k+(1-m)·s,k f f （6.2-1） 式中：fsp,k—复合地基的承载力特征值（kPa）；
fp,k—桩体的承载力特征值（kPa）； fs,k—桩间土的承载力特征值（kPa）； m—面积置换率。
• 2、桩位布置:一般采用正方形或正三角形布置。 对大面积满堂处理，宜采用正三角形布置；对条 形基础，设计时宜先考虑单排桩，若不能满足要 求时，可布2排或3排桩。布桩时对多排桩宜采用 正方形布置，也可布置成矩形或等腰三角形，单 柱柱基内最好布桩不少于3根。 • 3、桩距: 桩的间距一方面要保证复合地基承载 力达到设计要求;另一方面又要避免桩距过小出现 “串桩”,影响正常施工。一般桩距可取1.0~2.5m， 荷载大或原土强度低时,取小值；反之,宜取大值。 对于桩端没达到相对硬层的短桩,应取小值。

（6.2-4） 式中：ssp——复合地基最终沉降量（mm） sp——复合地基沉降计算经验系数，根据 ； 地区沉降观测资料及经验确定， 无统计数据时可取sp =1.0； s——地基沉降计算经验系数， 根据地区沉降观测资料及经验确定，也可查规范中有关表格确定；p0——对应于荷载标准 值时的基底附加压力(kPa)； n——地基沉降计算深度范围内所划分的土层数；其中 1~n0 位 于复合土层内，n0+1~n 位于下卧层内；zi,zi-1——基础底面至第 i 层土、第 i-1 层土底面积距 离（m） ；范附表查用；Esi——下卧层第 i 层土的压缩模量（MPa） spi——第 i 层复合土层 ；E 的压缩模量（MPa） ，可按下式计算：Esp=[1+m(n-1)]·Es; Es——复合土层内桩土的压缩模 量强度低取大值，反之取小值; m——置换率。
• 对小型工程的粘性土地基如无现场荷载试 验资料，也可按以下公式进行计算： • fsp,k=[1+m(n-1)]·s,k f （6.2-2） • 或 fsp,k=[1+m(n-1)]· sv） （6.2-3） （3· • 式中：n — 桩土应力比，无实测资料时可 取2~4，原土强度低取大值，原土强度高取 小值。Sv—桩间土的十字板抗剪强度，也可 用处理前地基土的十字板抗剪强度代替。
• 干振碎石桩适用于加固松散的非饱和粘性 土（含水量w<25%）,素填土,杂填土和二 级以上非自重湿陷性黄土,加固深度6m左右, 不适宜加固砂土和孔隙比e<0.85的饱和粘 性土。 • 施工工艺为：首先用振动成孔器成孔，将 桩孔中的土挤入周围土体，提起振孔器， 向孔内倒入大约1m厚的碎石，再用振孔器 进行捣实，要求达到密实电流并留振 10~15s，然后提起振孔器。如此分段填料 振实，直到形成碎石桩。
6.2
振冲碎石桩
• 振冲法是以起重机吊起振冲器，启动潜水 电机后，带动偏心块，使振冲器产生高频 振动，同时开动水泵，使高压水通过喷咀 喷射高压水流，在边振边冲的联合作用下， 将振冲器沉入到设计深度形成桩孔，再向 桩孔逐段填入碎石并逐渐振密，从而在地 基中形成一根大直径的密实桩体并和原地 基土组成复合地基，使承载力提高，沉降 减少
8、复合地基沉降
碎石桩的沉降包括复合地基加固区沉降和加固区下卧层的沉降：
s sp sp

i 1
n0
n p0 p ( z i a i z i 1 ai 1) s 0 ( z i a i z i 1 ai 1) E spi E si i n 0 1
• 4、桩长:桩的深度一般应达到强度较高的 下卧土层。当相对硬层的埋藏深度不大时， 桩长应按相对硬层埋藏深度确定；当相对 硬层的埋藏深度较大时，应按建筑物地基 的变形容许值确定。桩长不宜短于4m。在 可液化地基中，当可液化土层不厚时，桩 体应穿透整个可液化层；当可液化层较厚 时，应按抗震处理深度确定。 • 5、桩径:碎石桩直径取决于地基土质情况 和成桩设备等因素。采用30kW振冲器成桩 时，桩径一般为0.7~1.0 ；采用75kW振冲 器成桩时，桩径一般为0.8~1.2m。
隙比； A——每根桩影响范围面积； s——碎石相对密度； d g——单位长度填料量 ； （t）
• （二）锤击碎石桩设计要点 • （1）施工前，应在有代表性的场地进行试 打，试打组数不少于两组6根。根据试打结 果对初步设计方案进行修改或调整。 • （2）锤击碎石桩的设计直径取决于导管直 径，对Φ325mm的导管，设计桩径为 Φ500mm；Φ377mm的导管设计桩径为 550~600mm，但不得大于600mm。 • （3）碎石桩的桩距应根据置换率确定，但 不得小于1m。
碎石桩承载力与密实度 Ep(100kPa) <35 35~60 60~90 90~150 >150 fp,k(100kPa) <1.2 1.2~2.0 2.0~3.0 3.0~5.0 >5.0

p
<30° 30° ~33° 33° ~38° 38° ~45° >45°
很密实
注：N63.5 为重型圆锥动力触探锤击数。
在进行具体设计时可遵循以下步骤： （1）确定桩间土和桩体的承载力标准值。 桩间土承载力标准值可由现场原位试验或室内试验确定。 （2）计算置换率： 1）由式（6.2-1）计算置换率 m：
m f sp, k f s , k f p,k f s,k
2）由式（6.2-2）或（6.2-3）计算置换率 m：
器类型、土质条件及当地工程经验确定桩径。 （4）由桩径、置换率确定桩距： 正方形布置 正三角形布置
l 0.886 d m
l 0.957 d m
（6.2-6） （6.2-7）
式中：l——桩距（m） ；d——桩径（m） 。
（6.2-8） 式中：q——单桩填料量（虚方） 3） ——振密系 （m ； 数。30kW 振冲器，对软土一般=1.1~1.3；H——桩长（m） 。 （6）确定桩长。 （7）沉降计算：进行沉降计算时，若沉降量不能满足设 计要求可增加桩长或加大置换率或采取其它措施。
（2）经验法：对中小型工程可根据天然地基土的土质条件、施工工艺特点并按同类土质中的工程实 例来确定碎石桩的承载力。 根据国内工程实践， 对于由振冲法施工形成的质量良好的碎石桩的承载力标 准值，可参考表 6.2-1 和表 6.2-2 选用。 表 6.2-1 不同土质碎石桩承载力标准值的经验值（kPa） 30kW 振冲器 软粘土 300~400 一般粘性土 400~500 可加密粉质粘土 500~700 表 6.2-2 密实度 很松散 松 散 中等密实 密 实 N63.5 <4 4~7 7~10 10~17 >17 软粘土 400~500 7.5kW 振冲器 一般粘土 500~600 可加密粉质粘土 600~900
• （一）锤击碎石桩的适用条件 • 这种方法可用于加固杂填土、粘性土、 粉细砂、粉土、淤泥和淤泥质土。但当存 在以下情况之一时，一般不宜采用，若要 采用，必须进行现场检验其可行性。 • （1）地基中夹有大于2m以上的饱和软粘 土、淤泥和淤泥质土。并且土体的不排水 抗剪强度小于20kPa或承载力基本值小于 70kPa时，不宜采用。 • （2）填土下伏大于1m厚的淤泥或淤泥透 镜体时,不宜采用。
4
（5）计算单桩所需填料量 q： 2 q d H
• 6.3 干法碎石桩 • 干法碎石桩在加固机理和设计计算方面 与振冲碎石桩基本相同，两者的区别主要 在使用的机具和施工工艺等方面。 • 一、锤击碎石桩 • 锤击碎石又称干冲碎石桩和内击沉管法 碎石桩。其施工工艺特点是利用锤内击沉 管并分层击实填料，逐段成桩。