砂桩和碎石桩
砂桩和碎石桩
砂桩和碎石桩作业指导书1 目的明确砂桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范砂桩施工作业。
2 编制依据《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》《客运专线铁路路基工程施工技术指南》3 适用范围砂桩适用于软土、人工填土和松散砂土的挤密加固地基；碎石桩适用于砂性土、粉土、黏性土和湿陷性黄土等地基的加固。
4施工方法4.1施工准备4.1.1清理场地、去除障碍物，平整地表，换填地表软土层，压实换填土达到设计要求。
4.1.2测量放样，并进行桩位编号，合理布置施工场地，按设计要求埋设沉降观测设备。
4.1.3选择符合设计要求的砂（碎石）料。
4.1.4进行成桩试验，确定施工工艺和参数，试桩数量应符合设计要求且不得少于2根。
4.1.5安装、调试机械机具设备。
4.2 施工方法4.2.1单管法冲击式成桩法①施工机具：D3-25冲击成桩机，锤重2.5t，落高2.5m；桩管；装砂料斗；桩靴等。
②施工工艺：桩管就位→将桩管打入土层中到设计深度→用料斗向桩管内灌砂，当灌砂量大时分两次灌砂：第一次灌入三分之二，桩管上拔一半长度后灌剩余砂→按规定的拔出桩管速度从土层中拔出桩管。
1234图4-1 单管法冲击式成桩法施工过程示意图③质量控制：控制拔管速度以保证桩身连续性，拔管速度根据试验确定，一般为1.5~3.0m/min；用灌砂量控制桩直径，当实际灌砂量未达到设计要求时，在原位再将桩管打下灌砂（复打）1次或在旁边补加1根砂桩。
4.2.2双管法冲击式成桩法①施工机具：D3-25冲击成桩机，履带式吊车，桩管（内、外管），装砂料斗等。
②施工工艺：桩管垂直就位→锤击内管和外管下沉到土层中设计深度→拔起内管向外管中灌砂→放下内管到外管中砂面上→拔起外管到与内管底面齐平→锤击内管和外管将砂压实→重复上述步骤直到桩管拔出地面。
1234567图4-3 双管法冲击式成桩法工艺流程框图③质量控制：锤击内管和外管将砂压实时按贯入度控制，以保证桩身连续性，密实性及其周围土层的均匀性；试桩确定灌砂量。
碎(砂)石桩
碎石桩
伸缩履带式桩 机振动锤
履带排钻整机 工作状态
履带式桩架拖行状态
二台GPE120振动锤联动桩锤 二台GPE120振动锤联动桩锤
各种与旋挖钻机配套的钻头、旋挖斗、 长式及短式螺旋钻头、筒状环状钻头、 旋挖扩底钻头等
振冲法施工
（一）碎石桩： 碎石桩： 碎石桩施工方 法按其成桩过程 和作用分为四类
Байду номын сангаас、施工方法
• （一）振冲法 • “振冲挤密” 振冲挤密” • "振冲置换 振冲置换" 振冲置换
（二）沉管法
• 1 振动成桩法
2 冲击成桩法
(1)单管法 (1)单管法 (2)双管法 (2)双管法 1)芯管密实法 1)芯管密实法 2)内击成管法 2)内击成管法
（二）砂桩
砂桩的成桩方法有： 砂桩的成桩方法有：
振动成桩法： 振动成桩法：使用振动打桩机将桩管沉
入土层中，并振动挤密砂料。 入土层中，并振动挤密砂料。
冲击成桩法： 冲击成桩法：使用蒸汽或柴油打桩机将
桩管打入土层中，并用内管夯击密实砂填 桩管打入土层中， 料。 砂桩的沉桩方法对于砂土相当于挤密法， 砂桩的沉桩方法对于砂土相当于挤密法， 对黏性士则相当于排土成桩法 砂桩的适用范围: 砂桩的适用范围:用于松散砂土和人工填土地 软粘土慎用。 基。对 软粘土慎用。
4 砂石桩(碎石桩)解析
1) 成砂桩方式：振动法和冲击法为主；
2) 成碎石桩方式：有振冲法、沉管法、干振法、强夯置换法、 钻孔锤击法等。
3、适用范围： 碎石桩用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土及杂填土地 基。但需注意两点：
1 ）当 处理不排水抗剪强度小于 20kPa 的饱和黏性土和饱
和黄土地基时 ，应在施工前通过现场试验确定其适用性。
第三章 深层密实法
二、加固机理
第三节
砂石桩(碎石桩)
1、松散砂土及粉土的加固机理
① 挤密作用：
a 、对振冲法而言：施工过程中由于水冲使得松散砂土达到饱
和状态，并在高频强迫振动下产生液化、重新排列密实；孔中填
入的粗骨料被强迫振动、密实的同时，桩体半径还不断增大，对 桩周土形成水平挤压作用,甚至有一部分被挤入桩周土中。于是 ， 砂土密实度、孔隙率 ，干密度和内摩擦角，达到力学性 能改善、承载力提高、抗液化性能增强的目的； b 、对沉管法或干振法而言：施工中，桩管对周围砂层产生很
大的水平挤压力，并将桩管处砂子挤向桩管周围的土层中, 桩
管四周砂层孔隙率、密实度 。
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新郑高速公路震动沉管挤密 碎石桩施 工
第三章 深层密实法
二、加固机理
第三节
砂石桩(碎石桩)
1、松散砂土及粉土的加固机理
由于挤压，紧贴于桩周管上的土结构遭到完全破坏。桩管 周围塑性变形区，由于受到挤压和孔隙水压力的共同作用， 强度显著降低。桩管周围塑性变形区(图3-3-2 )半径RP可由下 式确定。
第三节
砂石桩(碎石桩)
1、松散砂土的加固机理
③ 预震抗液化作用: 砂石桩法的预震抗液化作用主要有两个方面： ① 桩间可液化土层受到挤密和振密作用。土层的密实度增 加，结构强度提高，表现在土层标贯击数的增加，从而提高土 层本身的抗液化能力； ② 砂土的液化特性不仅与相对密实度和排水体有关，还与
5碎(砂)石桩法
4、碎石桩和砂桩
4.2.设计计算
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。 振冲碎石桩：桩径一般为0.7~1.0m（30kw） 沉管法：桩径一般为0.3~0.7m。 对饱和粘性土，宜选用较大直径的桩。 6.桩体材料： 填料可采用：中粗混合砂、碎石、卵石、角砾、圆 砾等硬质材料。 填料含泥量不大于5%； 填料粒径不大于80mm。
4、碎石桩和砂桩
4.3.施工工艺 2 施工前准备工作
⑴现场勘察了解场地的地形及周围环境； ⑵了解场地的工程地质条件和地下水情况； ⑶进行振冲试验，确定各项施工参数； ⑷编写施工组织设计，合理布置现场、明确施工顺 序、施工方法以及配备所需施工机械。
4、碎石桩和砂桩
4.3.施工工艺 3 施工组织设计 （1）施工顺序
4、碎石桩和砂桩
4.3.2.设计计算
7.垫层 施工完毕后，应在基础底面铺设300~500mm厚的 碎石（砂石）褥垫层，并用平板振动器密实。在软土 上施工，应在施工前铺设临时垫层。
4、碎石桩和砂桩
4.2.设计计算
二、用于砂性土加固的设计计算 设计思路：砂土加固后被挤密。及砂土加固后质量 不变，密实度和孔隙比发生改变。 1. 桩间距： 根据加固前后质量不变的原理：
4、碎石桩和砂桩
4.4.质量检验
1.检验时间 应在施工结束后，间隔一段时间再进行质量检验。 2.单桩承载力试验 可采用单桩荷载试验，每200～400根取一根，不少 于3根。 3.桩间土承载力试验 可采用标贯试验、静力触探等原位测试。 4.复合地基承载力试验 大型、重要的或复杂场地工程应采取单桩或多桩复合 地基荷载试验。
习题
2、某软土地基采用直径为1.0m的振冲碎石 桩加固，载荷试验测得桩体承载力特征值fpk =250kpa，桩间土承载力特征值fsk=90kpa， 要求处理后的复合地基承载力达到150kpa， 采用等边三角形满堂布桩，求振冲碎石桩的 置换率m，桩间距s。
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
第三章第2节碎石桩资料
一、概述
碎石桩和砂桩总称为碎（砂）石桩， 国外又称为粗颗粒土桩，是指用振动、冲 击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再 将碎石或砂挤压入已成的孔中，形成大直 径的碎（砂）石所构成的密实桩体。
碎石桩
伸缩履带式桩 机振动锤
履带排钻整机 工作状态
履带式桩架拖行状态
二台GPE120振动锤联动桩锤
排水减压作用：桩孔内的碎石等粗颗粒料，
在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压 通道，可有效消散和防止超孔隙水压力的增高 和砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。
砂基预振效应：施工过程中使填土料和地基
土在挤密的同时获得强烈的预振，能够增强砂 土的抗液化能力。
1975年美国H·B·seed等人的试验表明，相对 密实度Dr=54%但受过预振影响的砂样，其 抗液能力相当于相对密实度Dr=80%的未受 过预振的砂样。
碎（砂）石桩作为复合地基的加固作用，
除了提高地基承载力、减少地基的沉降量外， 还可用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的 抗滑稳定性。
三、设计计算
（一）一般设计原则
1、加固范围：对于一般地基，在基础外缘应扩大1－ 3排；对可液化地基，在基础外缘扩大宽度不应小 于可液化土层厚度的1/2，并不应小于5m。
度不小于20Kpa的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在 施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加 密适用于处理黏粒含量不大于10％的中砂、粗砂地 基。”
上海市标准 《地基基础技术规范》(DBJ08-40-94):
“对不排水扰剪强度小于2OkPa的淤泥、淤泥质
土等地基应通过试验确定其适用性、
（二）砂桩
各种与旋挖钻机配套的钻头、旋挖斗、 长式及短式螺旋钻头、筒状环状钻头、
第4章 碎石桩
砂性土的设计计算
整理后得
l d
H h e0 e1 H h 1 e0
一般设计中不考虑振密作用，即h=0，则 式中为计算参数 当砂石桩平面布置等边三角形时，=0.95； 当采用矩形布桩时，则计算参数=0.89， 而表达式形式不变。
l d 1 e0 e0 e1
液化判别
（二）对粘性土加固机理
对粘性土地基（特别是饱和软土），碎（砂）石 桩的作用不是使地基挤密，而是置换。碎石桩置换法 是一种换土置换，即以性能良好的碎石来替换不良地 基土；排土法则是一种强制置换，它是通过成桩机械 将不良地基土强制排开并置换，在地基中形成具有密 实度高和直径大的桩体，它与原粘性土构成复合地基 而共同工作。桩体应力和桩间粘性土应力之比值称为 桩土应力比，一般为2~4。 碎（砂）石桩作为复合地基的加固作用，除了提 高地基承载力、减少地基的沉降量外，还可用来提高 土体的抗剪强度，增大土坡的抗滑稳定性。
2、适用范围：
振冲法适用于处理砂土、粉土、粘性土、填土地基。
3、振冲法施工机具
供水泵
排污系统 振冲器
振冲器
4、 振 冲 法 流 程
清孔，如果不清，泥浆比 重大，碎石下降慢不易密 实。
分 段 成 桩
就位：清理平整施工 场地，布置桩位。振 冲器对准桩位。
成孔：启动水泵和振冲器，水压400～ 600kpa， 水量可用200～400l/min， 成孔速度0.5 ～ 2.0m /min， 直至达到设计处理深度。
稳定性分析
4.4施工工艺
一、施工方法
振冲法 干振法 沉管法 施工方法 振动沉管法 内击沉管法（干冲法） 心管密实法
强夯置换法 射水成孔袋装法
二、施工步骤
振冲法
碎石桩和砂桩施工方案
�层夹弱软无有�匀均否是布分层土�况情质地场现解了�2 �适合否是场料�处泥排无有场现�线压高
无有中空�用使具机工施够否是间空的出留缘边区固加�在存物碍障无有场现解了�1 作工备准工施、一 。法管沉和法冲振是要主�工施的桩砂和桩石碎
。 �表下如�等机桩打锤油柴有还他其。 �图下如�机桩打动振的成组管套动振、斗料 、机动振由是要主械机工施其。桩石碎工施于用始开亦年近�桩砂工施于用要主法管沉 法管沉、三 。法方”打跳隔间“用采可�动扰的土基地对 少减要�时基地土粘软固加在。 ”边一另向边一由“或”外向里由“为般一�序顺工施
。h3m03~02 约量水�aPk006~004 约力压的出喷端孔器动振从水压高。t51~01 为般一力能
成造�量力冲反的大较成形�压风余残的管风部外上加�力压水隙孔的大较生产�时下打管 套是能可这�象现流倒砂泥生产会内管套�石碎�砂排或入打在。压风大加当适�2 �空�打复�时度深定规入打�斗 3�2�石碎�砂投内管套在先�前之土入未管套在�1 。象现桩断泥夹现出会端底桩�石碎�砂�施措个这取采不果如�中土粘软在。次 3�2
。度深固加定确度深理处震抗的求要按应�基地化液可 对�度深的面动滑险危最于小不应度深固加�程工的制控性固稳按对�值形变许容过超不形 变的基地合复使应�时大深埋层土硬当�层土硬达宜�时大不深埋层土硬当�度深固加 。定确算计要距桩。置布形角三腰等 。形矩、形方正用宜础基形条、立独对�置布形角三边等用宜理处积面大对�置布位桩 。桩排 4�2 大扩应缘外础基在�基地化液可对
�排 2~1 大扩宜缘外础基在基地般一对�积面底基于大都常通围范固加的桩石碎和桩砂
。基地合复成形�换置是要主 理机固加的土性粘对 �应效震预和压减水排 、密挤是理机固加的桩石碎和桩砂土性砂对 。性定稳体整的基地土性粘弱软大 增于用可也 �化液动振土砂止防和力载承的基地土砂散松高提于用可样一桩石碎与桩砂 。法桩成土排于当相则上性粘对�法密挤于当相土性砂 于对�法方桩沉的桩砂�此因。法管沉的桩石碎是就也这上际实�料填砂实密去夯管内用并 �中层土入打管桩将机桩打油柴或汽蒸用使是法桩成击冲。料填砂密挤动振并�中层土入沉 管桩将机桩打动振用使是法桩成动振 。法桩成击冲和法桩成动振有法方桩成的用常桩砂
碎石桩和砂桩介绍
4.2.4 碎(砂)石桩1、概述 碎石桩和砂桩总称为碎(砂)石桩，又称粗颗粒土桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成的孔中，形成大直径的碎(砂)石所构成的密实桩体。
(1)碎石桩 目前国内外碎石桩的施工方法多种多样，按其成桩过程和作用可分为四类，如表4.2.4-1所示。
表4.2.4-1 碎石桩施工方法分类分类施工方法成桩工艺适用土类挤振冲挤密法采用振冲器振动水冲成孔，再振动密实填料成桩，并挤密桩间土砂性土、非饱和粘性土，以炉灰、炉密沉管法采用沉管成孔，振动或锤击密实填料成桩，并挤密桩间土渣、建筑垃圾为主的杂填土，松散的法干振法采用振孔器成孔，再用振孔器振动密实填料成桩，并挤密桩间土素填土置换振冲置换法采用振冲器振动水冲成孔，再振动密实填料成桩饱和粘性土法钻孔锤击法采用沉管且钻孔取土方法成孔，锤击填料成桩排振动气冲法采用压缩气体成孔，振动密实填料成桩土沉管法采用沉管成孔，振动或锤击填料成桩饱和粘性土法强夯置换法采用重锤夯击成孔和重锤夯击填料成桩其水泥碎石桩法在碎石内加水泥和膨润土制成桩体它方裙围碎石桩法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饱和粘性土法袋装碎石桩法将碎石装入土工聚合物袋而制成桩体，土工聚合物可约束桩体的侧向鼓胀 中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中规定：“振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。
对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。
不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10％的中砂、粗砂地基。
” (2)砂桩 目前国内外砂桩常用的成桩方法有振动成桩法和冲击成桩法。
振动成桩法是使用振动打桩机将桩管沉入土层中，并振动挤密砂料。
冲击成桩法是使用蒸汽或柴油打桩机将桩管打入土层中，并用内管夯击密实砂填料，实际上这也就是碎石桩的沉管法。
砂桩、碎石桩、地基检测
砂桩、碎石桩、灌注桩规范1）砂桩、碎石桩依据的规范是《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002和《建筑地基基础施工质量验收规范》GB50202-2002.2）灌注桩依据的规范是《建筑桩基技术规程》JGJ94-20083）检测执行标准是《陕西省建设工程人工地基检测技术规程》（陕建监总发【2003】056号）；《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2003。
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002摘录《陕西省建设工程人工地基工程质量监督检测工作管理办法》摘录2 检测单位及个人的资质管理2.1 凡在本省境内从事人工地基工程质量检测的单位，不分隶属关系，必须经省建设行政主管部门进行资质审查，审查合格者，须试检一年。
—年后，经复查合格，发给“陕西省建设工程人工地基工程质量检测资质证”(以下称“资质证”)，方可在规定的业务范围内开展检测工作，未经复查的单位凭省建设行政主管部门批准文件开展试检工作。
2.2 “资质证”有效期为四年。
省总站每两年复查一次，有效期截止前三个月可申请复审，合格者持证继续开展检测工作。
持证单位要将承揽检测工程的情况、存在问题、处理结果等每半年向省总站书面报告一次。
发生重大质量事故的，要及时报告。
2.3 外省、市、自治区的检测单位进入本省境内承担人工地基工程质量检测任务时，须先向省建设行政主管部门提出书面申请，经资质审查合格后，发给“资质证”，方可在规定的业务范围内开展相应的检测工作。
其出具的检测报告亦须加盖省总站的“备案专用章”，否则，检测报告无效。
《陕西省建设工程人工地基检测技术规程》（陕建监总发【2003】056号）摘录——五、各类复合地基工程的检测数量和手段5.0.1 对水泥土搅拌桩复合地基、高压喷射(旋喷)注浆桩复合地基、砂桩地基、振冲桩复合地基、土或灰土挤密桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基及夯实水泥土桩复合地基等，其承载力检验应采用单桩(多桩)复合地基静载荷试验，检测数量为总桩数的0.5—1％，且单体工程不少于3处，地基处理面积在500m2以上的工程，每超出300m2至少增加1处，不足300m2，按300m2计。
砂桩碎石桩
砂桩、碎石桩1.1施工准备1 测量放样，平整地表，清除障碍物。
2 施工前应进行成桩试验，确定施工工艺和参数，试桩数量应符合设计要求且不得少于2根。
3 砂桩桩体用砂应选用一定级配的中、粗、砾砂，含泥量不得大于5%；碎石桩桩体应选用一定级配且未风化的碎石或砾石，粒径宜为20～50mm，含泥量不得大于5%。
1.2成桩施工宜采用振动成桩法或锤击成桩法。
振动成桩法宜采用重复压拔管法，锤击成桩法宜采用双管法。
砂桩、碎石桩施工工艺流程如图1.2所示。
→图1.2 砂桩、碎石桩施工流程图1.3重复压拔管法施工1 机械按设计桩位就位。
2 桩管沉入至设计深度。
3 向桩管内加料。
4 边振动边拔管，拔至设计或试验确定高度。
5 边振动边下压沉管至设计或试验确定高度。
6 停止拔管后应继续振动，一般停拔悬振时间为10～20s。
7 重复循环施工至桩顶。
1.4双管法施工1 机械按设计桩就位。
2 桩管沉入至设计深度。
3 拔起内管，加料至外管内。
4 放下内管至外管内的砂（或碎石）料面上，拔起外管与内管平齐。
5 锤击内外管、压实砂（或碎石）料。
6 重复循环施工至桩顶。
1.5施工控制1 振动法施工应严格控制拔管高度、拔管速度、压管次数和时间、填砂量、电机工作电流，保证桩体连续、均匀、密实。
2 锤击法施工应根据冲击锤的能量，控制拔管高度、分段填砂量、贯入度，保证桩体质量。
3 施工中应选用适宜的桩尖结构。
当选用活瓣桩靴时，砂性土地基宜采用尖锥型，黏性土地基宜采用平底型。
4 当实际灌砂（或碎石）量没有达到设计要求时，应在原位将桩打入，补充灌砂（或碎石）后复打一次，或在旁边补桩。
5 砂（或碎石）桩施工时，砂性土地基应从外围或两侧向中间进行，以挤密为主的桩宜隔排施工。
软弱黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工。
6 质量检测应在施工结束后间隔一定时间进行。
饱和黏性土宜为2周，其它土为3～5d。
7 砂（或碎石）桩处理软弱土地基应检验成桩及复合地基质量，其复合地基的承载力应符合设计要求。
3碎(砂)石桩
3 碎（砂）石桩砂桩和碎石桩统称碎（砂）石桩。
采用振动、冲击沉管和水冲等方式在软弱地基中成孔后，将砂或碎石填入孔中并挤压，形成大直径的碎（砂）石密实柱体，并与原软土地基组成复合地基，共同承当上部结构的作用。
碎（砂）石桩法主要适用于黏性土、粉土、松散砂土、素填土等地基。
对于饱和黏性土地基，对变形的要求不高时可以采用碎（砂）石桩振冲置换处理。
如果建筑物是以变形为控制要求的，碎（砂）石桩处理后的地基需经过预压，达到沉降要求后才可作为建筑物地基。
碎（砂）石桩常采用振冲成桩法和锤击成桩法两种施工方法。
具体的处理技术有：振冲成桩法、干振挤密碎石桩法、沉管碎石桩法、夯扩碎石桩法、袋装碎石桩法等。
3.1 加固机理3.1.1 对松散砂土地基的加固机理碎石桩和砂桩挤密法对砂土地基加固的过程中主要有三种作用，旨在提高地基土承载力、减小变形和提高抗液化能力。
（1）挤密作用。
在成桩过程中，桩管对周围的砂层产生很大的横向挤压力，振动拔管把管中的砂砾挤向管周围的砂层，使砂层的孔隙比减小，密实度增大。
由于地基土的密实度增大，因此抗液化能力得到增强。
（2）排水作用。
往桩孔内充填碎石（卵石、砾石）这类反滤性好的粗颗粒材料，在地基中形成渗透性良好的竖向排水降压通道，不仅可以快速地消散超孔隙水压力，防止砂土液化，而且可以加快地基的排水固结。
（3）砂基预振效应。
碎（砂）石桩在成孔及成桩的过程中，振动器的激振力对地基土和填充料产生作用，受预振的影响，砂土的抗液化能力得到增强。
3.1.2 对黏性土加固的原理对黏性土地基（尤其是饱和地基）来说，碎（砂）石桩起到置换的作用。
振冲法就是用碎石来置换不良地基土。
沉管法以成桩机械沉管对地基土强制排开并置换，对桩间土的挤密作用不显著，主要通过形成较密实的桩体与原地基土形成复合地基。
通过形成复合地基，增强了地基的剪切抵抗，提高了地基承载力并防止地基产生滑移。
同时，桩体良好的排水作用，可提前完成剩余沉降。
3.2 设计计算采用碎（砂）石桩法处理地基时，主要对以下几方面进行复合设计：桩体尺寸、桩位布置和布桩范围。
第五章1砂石桩法)
础，桩位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置；对于圆形
或环形基础（如油罐基础）宜用放射形布置，如图5-1。
(3) 桩长 砂石桩桩长可根据工程要求和工程地质条件通过计算确定： ① 当松软土层厚度不大时，砂石桩桩长宜穿过松软土层； ② 当松软土层厚度较大时，对按稳定性控制的工程，砂石 桩桩长应不小于最危险滑动面以下2m的深度；对按变形控制的 工程，砂石桩桩长应满足处理后地基变形量不超过建筑物地基 的容许变形值并满足下卧层承载力的要求；
② 排水减压作用 对砂土液化机理的研究证明，当饱和松散砂土受到 剪切循环荷载作用时，将发生体积的收缩和趋于密实， 在砂土无排水条件时体积的快速收缩将导致超静孔隙水 压力来不及消散而急剧上升。当砂土中有效应力降低为
零时便形成了完全液化。碎石桩加固砂土时，桩孔内充
填碎石（卵石、砾石）等反滤性好的粗颗粒料，在地基 中形成渗透性能良好的人工竖向排水减压通道，可有效
大于砂石桩直径的 4.5 倍；对粘性土地基不宜大于砂石桩直径 的3倍。初步设计时，砂石桩的间距可按下列公式估算:
① 松散粉土和砂土地基
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定，按下
列公式确定桩间距： 正方形布桩
1 e0 l 0.89d e0 e1
正三角形布桩
l 0.95d 1 e0 e0 e1
e1 emax Dr (emax emin )
2. 加固机理 (1) 对松散砂土和粉土的加固机理 砂石桩法加固砂性土地基的主要目的是提高地基土承载力、 减少变形和增强抗液化性。 砂石桩加固砂土地基抗液化的机理主要有下列三方面作用： ① 挤密作用 砂土和粉土属于单粒结构，其组成单元为松散粒状体，渗 透系数大，一般大于10-4cm/s 。单粒结构在松散状态时，颗粒 的排列位置是极不稳定的，在动力和静力作用下会重新进行排 列，趋于较稳定的状态。即使颗粒的排列接近较稳定的状态， 在动力和静力作用下也将发生位移，改变其原来的排列位置。 松散砂土在振动力作用下，其体积可减少20%。
砂桩、碎石桩锤击法沉管施工安全交底
砂桩、碎石桩锤击法沉管施工安全交底一、背景介绍沉管施工是一种常见的地基处理方法，在建筑、桥梁、隧道等工程中广泛应用。
其中，砂桩、碎石桩锤击法是沉管施工的一种常用技术，具有施工速度快、效果好的优点。
然而，由于施工过程中存在一定的风险，为了确保施工安全，必须进行安全交底，确保相关人员了解施工的安全要求和操作规范。
二、施工过程2.1 准备工作在进行砂桩、碎石桩锤击法沉管施工之前，需进行以下准备工作：•确认施工现场：检查施工场地是否具备安全条件，并清理周边环境，确保施工现场整洁。
•配置设备：准备好所需的钢管、沉箱、碎石等设备，并进行检查和试验，确保设备完好。
•计划施工路线：根据设计要求和实际情况，规划好施工的沉管路线和施工顺序。
2.2 施工操作在进行砂桩、碎石桩锤击法沉管施工时，需要按照以下操作步骤进行：•安装沉箱和钢管：将沉箱平稳放置在施工现场，然后根据设计要求，将钢管安装在沉箱上，确保牢固可靠。
•下沉沉管：使用起重设备将沉箱沉入地下，逐层沉入至设计要求的位置，并及时进行测量，确保沉管的位置正确。
•桩锤安装：将桩锤安装在钢管上，并进行牢固固定，确保桩锤稳定运行。
•锤击操作：根据设计要求和施工方案，确定桩锤的锤击次数和力度，在操作过程中要保证稳定的节奏和正确的力度。
2.3 安全注意事项在砂桩、碎石桩锤击法沉管施工过程中，需要注意以下安全事项：•操作人员应具备相关施工经验，并接受安全培训，熟悉施工操作规范和安全要求。
•在施工现场设置警示标志，确保周围人员远离施工区域，避免发生意外伤害。
•定期检查和维护施工设备，确保设备正常运行，并及时处理设备故障和异常情况。
•在施工操作中严格按照规定的锤击次数和力度进行，避免超出设计要求，导致沉管施工质量下降。
•当发生意外情况或紧急情况时，及时采取应急措施，保护施工人员的安全，并报告相关部门。
•在施工过程中注意环保要求，减少噪音和污染，合理利用施工材料和资源。
三、监督和检查为确保砂桩、碎石桩锤击法沉管施工安全，需要进行监督和检查工作，包括但不限于以下方面：•监督施工人员遵守操作规范和安全要求，确保施工操作的合理性和安全性。
碎石(砂桩) (NXPowerLite)
振冲法施工
上世纪60年代初，振冲法开始用来加固 粘性土地基，并形成碎石桩。 随着时间的推移，各种不同的施工工艺
相应产生，如沉管法、振动气冲法、袋装碎
石桩法、强夯置换法等。它们虽施工不同于
振冲法，但同样可形成密实的碎石桩，人们
自觉或不自觉地套用了“碎石桩”的名称。
2 按施工方法分类及其适用性
振密法
砂土液化特性除与其相对密度有关外，还与其 振动应变史有关。
当细粒含量达到一定含量以下时，都可以得到 显著的挤密效果；高于这一量时挤密基本无效 （<0.074mm含量>10%)
液化地基
3.2 对粘性土加固机理
强制置换
1、置换
2、固结排水
总结：不论对疏松砂性 土或软弱粘性土，碎石桩的
加固作用有：挤密、置换、
（c）等腰三角形 （d）放射形
根据基础类型选择不同的 布置方式
(三)加固深度 (1)当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬层埋藏深度确定； (2)当相对硬层的埋藏深度较大时，对按变形控制的工程，加固
深度应满足碎石桩复合地基变形不超过建筑物地基容许变形值
的要求；
(3)对按稳定性控制的工程，加固深度应不小于最危险滑动面以
ds ——饱和土标准贯入点深度(m) ρc ——粘粒含量百分牢，当小于3或为砂土时，均
采用3
dw ——地下水位深度(m）
2、15～20m深度范围内液化判断标准贯入锤击数临界 值：
N cr N 0 ( 2.4 0.1d s )
s
c
(15≤ds≤20)
标准贯入锤击数基准值 设计地震 分组 第一组 第二、三 组
1.0。
2．沉降折减法 处理后的沉降量可用下式表示：
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砂桩和碎石桩作业指导书
1 目的
明确砂桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范砂桩施工作业。
2 编制依据
《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》
《客运专线铁路路基工程施工技术指南》
3 适用范围
砂桩适用于软土、人工填土和松散砂土的挤密加固地基；碎石桩适用于砂性土、粉土、黏性土和湿陷性黄土等地基的加固。
4施工方法
4.1施工准备
4.1.1清理场地、去除障碍物，平整地表，换填地表软土层，压实换填土达到设计要求。
4.1.2测量放样，并进行桩位编号，合理布置施工场地，按设计要求埋设沉降观测设备。
4.1.3选择符合设计要求的砂（碎石）料。
4.1.4进行成桩试验，确定施工工艺和参数，试桩数量应符合设计要求且不得少于2根。
4.1.5安装、调试机械机具设备。
4.2 施工方法
4.2.1单管法冲击式成桩法
①施工机具：D3-25冲击成桩机，锤重2.5t，落高2.5m；桩管；装砂料斗；桩靴等。
②施工工艺：桩管就位→将桩管打入土层中到设计深度→用料斗向桩管内灌砂，当灌砂量大时分两次灌砂：第一次灌入三分之二，桩管上拔一半长度后灌剩余砂→按规定的拔出桩管速度从土层中拔出桩管。
1234
图4-1 单管法冲击式成桩法施工过程示意图
③质量控制：控制拔管速度以保证桩身连续性，拔管速度根据试验确定，一般为1.5~3.0m/min；用灌砂量控制桩直径，当实际灌砂量未达到设计要求时，在原位再将桩管打下灌砂（复打）1次或在旁边补加1根砂桩。
4.2.2双管法冲击式成桩法
①施工机具：D3-25冲击成桩机，履带式吊车，桩管（内、外管），装砂料斗等。
②施工工艺：桩管垂直就位→锤击内管和外管下沉到土层中设计深度→拔起内管向外管中灌砂→放下内管到外管中砂面上→拔起外管到与内管底面齐平→锤击内管和外管将砂压实→重复上述步骤直到桩管拔出地面。
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图4-3 双管法冲击式成桩法工艺流程框图
③质量控制：锤击内管和外管将砂压实时按贯入度控制，以保证桩身连续性，密实性及其周围土层的均匀性；试桩确定灌砂量。
4.2.3一次拔管法振动式成桩法
①施工机具：DZ75振动沉管桩机（75KW）、DZ60振动沉管桩机、W1001履带式振动成桩机；桩管；移动打桩机架；装砂料斗等。
②施工工艺：桩靴，桩管垂直就位→将桩管沉入土层中到设计深度→将料斗插入桩管→向桩管内灌砂→边振动边拔出桩管到地面。
图4-4 一次拔管法振动式成桩法工艺流程框图
③质量控制：控制拔管速度以保证桩身连续性，拔管速度根据试验确定，一般小于等于0.5min/m；用灌砂量控制桩直径，当实际灌砂量未达到设计要求时，在原位再将桩管沉下灌砂（复打）1次或在旁边补加1根砂桩。
4.2.4逐步拔管法振动式成桩法
①施工机具：DZ75振动沉管桩机（75kW）、DZ60振动沉管桩机、W1001履带式振动成桩机；桩管；移动打桩机架；装砂料斗等。
②施工工艺：桩靴、桩管垂直就位→将桩管沉入土层中到设计深度→将料斗插入桩管→向桩管内灌砂（碎石）→边振动边拔起桩管（每拔起一定长度，停拔继振若干秒。
）→反复进行直拔出地面。
③质量控制：根据试桩确定施工参数，并结合实际情况调整，每次拔起长度
0.5m，停拔继振10~20s，振密电流结合机械性能一般为110-130A，根据实际情况确定终孔标准，一般为桩管下沉量小于10cm/45s。
4.2.5重复压拔管法振动式成桩法
①施工机具：DZ75振动沉管桩机（75kW）、DZ60振动沉管桩机、W1001履带式振动成桩机；特殊桩管；移动打桩机架；装砂料斗；辅助设备（空压机、送气管、喷嘴射水装置和送水管）等。
②施工工艺：桩管垂直就位→将桩管沉入土层中到设计深度，下沉很慢时用喷嘴射水加速下沉→用料斗向桩管内灌砂→按规定的拔起高度拔起桩管，同时向桩管内送入压缩空气使砂容易排出→核定砂的排出情况→按规定的压下高度向下压桩管→将落入桩孔内的砂压实→重复上述步骤直到桩管拔出地面。
图4-5 重复压拔管法振动式成桩法工艺流程框图
③质量控制：测定砂的排出率：桩管拔起到规定高度后，用测锤测定桩管内砂面位置，根据前后两次砂面位置求得排出率；用实际压入比控制压实施工；挤密系数在1.3~1.5；拔管高度根据经验一般为1m，压管高度为0.5~0.6m,喉管式特殊桩管压管高度为0.3~0.5m；振密电流结合机械性能一般为110-130A；停拔悬振时间宜为10~20s。
4.3 施工工序
原地面平整→换填处理→施工放样→机具按设计桩位就位→桩管沉入至设计深度→向桩管内加料→拔管→沉管下压→拔管→机具移位。
→
图4-6 砂桩、碎石桩施工流程图
5 施工要点
5.1施工开始后应及时进行复合地基承载力试验，并确认设计参数。
5.2振动法施工应严格控制拔管高度、拔管速度、压管次数和时间、填砂(或碎石)量、电机工作电流，保证桩体连续、均匀、密实。
5.3锤击法施工应根据冲击锤的能量控制拔管高度、分段填料量、贯入度，保证桩体质量。
5.4施工中应选用适宜的桩尖结构。
当选用活瓣桩靴时，砂性土地基宜采用尖锥型，黏性土地基宜采用平底型。
5.5当实际灌砂（或碎石）量没有达到设计要求时，应在原位将桩打入，补充灌砂（或碎石）后复打一次，或在旁边补桩。
5.6砂（或碎石）桩施工时，砂性土地基应从外围或两侧向中间进行，以挤密为主的桩宜隔排施工。
软弱黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工。
5.7质量检测应在施工结束后间隔一定时间进行。
饱和黏性土宜为2周，其它土为3～5d。
5.8砂（或碎石）桩处理软弱土地基应检验成桩及复合地基质量，其复合地基的承载力应符合设计要求。
砂（或碎石）桩处理后的可液化土地基、桩间土的加固效果应符合设计要求。
≥10），碎石桩桩
5.9砂桩2m深度以下桩身密实度必须大于中密状态（N
63.5
身密实度应符合设计要求。
6 施工质量控制及检验
6.1砂桩应采用一定级配的中、粗、砾砂，碎石桩必须采用未风化的干净碎石或砾石，粒径应满足设计要求，其含泥量均不得大于5%。
用作排水的砂桩其砂的含泥量不得大于3%。
检验数量：同一产地、品种、规格且连续进场的砂（碎石）料，每3000m3为一批，当不足3000m3时也按一批计。
每批抽样检验一组。
检验方法：在料场抽样检验砂子含泥量、筛分试验检验其颗粒级配。
6.2桩的数量、布桩形式应符合设计要求。
检验数量：全部检验。
检验方法：观察、现场清点。
6.3桩长度应满足设计要求。
检验数量：每根桩检验。
检验方法：测量桩管上深度控制线，并检查施工中是否达到此控制标高。
6.4砂桩实际灌砂量和碎石桩实际灌碎石量应满足设计要求。
检验数量：每根桩检验。
检验方法：用砂（或碎石）料计量斗计量实际灌砂（或碎石）量并与设计量比较。
6.5砂桩2m深度以下桩身密度必须大于中密状态(N63.5≥10)，且砂桩和碎石桩桩身密实度应符合设计要求。
检验数量：砂桩数量的2%抽样检验，且每检验批不少于2根。
检验方法：在砂（或碎石）桩施工结束达到规定静置时间后，进行标准贯入或动力触探试验，自桩顶2m以下开始计数。
6.6砂(或碎石)桩处理后的可液化土地基，桩间土的加固效果应满足设计要求。
检验数量：沿线路纵向每100m抽样检验5处。
检验方法：在砂桩施工结束达到规定静置时间后，进行标准贯入、静力触探或动力触探试验，自探头达到地面1m以下开始计数。
6.7砂(或碎石)桩处理后的地基，其复合地基的承载力应满足设计要求。
检验数量：总桩数的2‰，且每检验批不少于3根。
检验方法：平板载荷试验。
6.8砂（或碎石）桩的桩位、桩径、桩身垂直度的允许偏差应符合表4-3的规定。