碎石桩与砂桩

碎石桩与砂桩
Vo = L2 ×1 = Vs (1 + eo ) 处理前地基土的体积：
处理后地基土的体积：
从式(3-2) 和(3-3) 可以得到：
(3-2) (3-3) (3-4)
V1 = Vs (1 + e1 ) = Vo − Ap
V1 1 + e1 Vo − Ap = = Vo 1 + e0 Vo
2碎石桩与砂桩设计计算 Nhomakorabea粘性土－承载力计算
综合极限承载力法
假设单桩的破坏是空间轴对称问题，桩周土体是被动破坏。
[ pP ]max = K P σ r1
KP—被动土压力系数
K P = tg 2 450 + ϕ P / 2
(
)
φp—碎石料的内摩擦角，取350~450； σr1--桩体侧向极限应力，可以按下式计算 --
c—桩间土的凝聚力； z—自地表算起的计算深度； γp—桩料的重度； ， φp—桩料的内摩擦角； µp—应力集中系数
n µP = 1 + m ( n − 1)
m—面积置换
碎石桩与砂桩
设计计算：稳定分析
如果考虑到由于载荷作用产生固结使凝聚力提高，则：
c = c0 + µ S p U tgϕcu
U—为固结度； φcu—桩间土固结不排水抗剪强度(内摩擦角)； µa—应力降低系数 若
所以：
eo − e1 eo − e1 2 Ap = Vo = L 1 + eo 1 + eo
Ap =
(3-5)
设桩的直径为d，则：
π
4
d2
(1) 当桩按正方形布置时：
1 + eo L = 0.887d eo − e1
1 + eo L = 0.95d eo − e1
碎石桩与砂桩
(2) 当桩按等边三角形布置时：
∆c = µ s p U tgϕcu
则强度增长率为：
∆c = µ s U tgϕcu p
碎石桩与砂桩：施工工艺
碎石桩与砂桩
碎石桩与砂桩
碎石桩与砂桩：施工工序
工程实例
2π [r0 + (r0 + x)] fn = m 2
f m = 2π r0 h
f R = (r0 + x) 2 π − r02π
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 则可以得到：
2cu pro = ps + sin 2δ
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：
e1 = emax − Dr (emax − emin )
碎石桩和砂桩每根桩每米长度的填料量q：
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。
eo − e1 q= A 1 + eo
设计计算：一般设计原则
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。
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 fn方向的的力平衡方程式为
pro f m cos δ = cu f n + ps sin δ
且：
(3-14)
h x = hctgδ m = sin δ
(x―AC长度； m―AB长度)
µp—应力集中系数； µs—应力降低系数。
p=
pP AP + pS ( A − AP )
A = m ( n − 1) + 1 pS
对小型工程，可以按下式简单计算地基承载力标准值
p = m ( n − 1) + 1 3Su
Su—桩间土十字板抗剪强度。
设计计算：沉降计算 (1) 分层总和法：
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
再假设 1)桩的破坏长度
h = 2 r0 tg δ p
r0 为碎石桩的半径
δ P = 450 + ϕ P / 2 2) τ m = 0, p0 = 0
3)不计地基土和桩的自重。
碎石桩与砂桩
如果用加固前后土的重度γo、γ1表示则：
正方形布置：
γ1
等边三角形布置：
L = 0 .8 8 7 d
γ1 − γ o
L = 0 .9 5 d
γ1 − γ o
碎石桩与砂桩
γ1
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：
碎石桩与砂桩
N 63.5 < N cr
N cr = N o [0.9 + 0.1(d s − d w )] 3
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。
碎石桩与砂桩
二、对粘性土的加固机理
置换作用； 排水固结； 加筋作用。
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
碎石桩与砂桩
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 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 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 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
' r
N—桩土模量之比； m—置换率
设计计算：稳定分析
碎石桩与砂桩
利用复合地基的抗剪特性，用圆弧滑动法计算(p94) 假设在复合地基中某深度处，剪切面与水平面的交角为θ，如 果考虑桩与桩间土都发挥抗剪强度，则复合地基的抗剪强度为
τ sP = (1 − m ) c + m ( µ P p + γ P z ) tgϕ P cos 2 θ
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)。
在排水砂井理论的基础上，考虑到应力集中，可以用下式 计算碎石桩或砂桩的固结度
碎石桩与砂桩
∂u du 2 = cr ∇ u + a ∂t dt
cr—是桩间土的径向固结系数； α—与应力集中和变形状态有关的参数， 取决于桩、土模量之比和置换率。 通过简化，可以得到
m c = cr 1 + N 1− m
第四章 碎石桩与砂桩
第一节 第二节 第三节 第四节 概述 加固机理 设计计算 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 碎石桩 砂桩 (Sand Pile，总称粗颗粒桩 (Granular Pile)。
复合土层的压缩模量：
碎石桩与砂桩
EsP = 1 + m ( n − 1) ES
Esp—复合土层的压缩模量； Es—桩间土的压缩模量。
(2)沉降折减法
一般天然粘性土地基沉降量可以用下式计算：
s = mv ∆p H
H—固结土层厚度； ∆p—垂直附加应力平均值； mv—天然地基的体积压缩系数。
设计计算：沉降计算
地基经过处理以后，垂直附加应力，体积压缩系数都 有变化，处理后地基的沉降量应该为：
碎石桩与砂桩
s ' = mv' µ s ∆p H
如果用β作为沉降量折减系数：
' mv ≈ mv
s' β= s
β = µs =
1 1 + ( n − 1) m
则处理后地基的沉降量为：
s' = β s
设计计算：固结度计算
ρc
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)。 近、远震 7 近震 远震 6 8 地震烈度 8 10 12 9 16 --
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