第4章 碎石桩

当采用矩形布桩时，则计算参数=0.89，
而表达式形式不变。
液化判别
N63.5 Ncr 3
Ncr N0[0.9 0.1(ds dw )] c
标准贯入击数基准值
烈度
7
8
9
近振
6
10
16
远振
8
12
注意事项
1、粘粒含量大于20％的砂砾类土，会影响挤密效果； 2、粘土夹层，检测一般要求大于30天； 3、表层1－2m范围内进行在处理
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。
3 、设计计算 3.1、一般设计原则
1、加固范围(大于基础宽度，P58页)
2、桩位布置(如图) 3、加固深度：桩长不小于4m(P58的五条要求) 4、桩径(据土质和设备而定) 5、材料(视当地材料而定，就地取材) 6、垫层(30-50cm厚度)
（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。
4
2
式中 d－砂石桩直径(m)；
h－振密作用产生的竖向变形(m)，当挤
密下降时，取正值；当隆起上抬时，取负值。
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
l d 1 e0
式中为计算参数
e0 e1
当砂石桩平面布置等边三角形时，=0.95；
适用范围：行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ2002）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”。
碎石桩施工方法分类
分类 施工方法 成桩工艺
振冲挤密
挤密法 沉管法
干振法
振冲器水冲成孔，振动密实填料 沉管成孔，振动密实成桩 振孔器成孔，振孔器密实
振冲置换
置换法
钻孔锤击
式中
V vV0
V
e0 e1 1 e0
则有
V0
3 l2H 2
V e0 e1 3 l 2H 1e 2
砂桩桩设计
1、桩间距
原地面
H s
d/2
d d/2
h H-h
砂石桩加密效果示意图
砂性土的设计计算
砂石桩挤密作用和振密作用产生地基体积 压缩V，根据几何关系可以得到
V 1 d 2 (H h) 3 l 2h
饱和软粘土
二、砂桩
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。
因此，砂桩的成桩方法对于砂性土相当 于挤密法，对粘性土则相当于排土成桩法。
2、加固原理
（一）对松散砂土加固原理 （二）对粘性土加固机理
（一）对松散砂土加固原理
碎石桩和砂桩挤密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。 ➢1 ．挤密作用
对沉管法或干振法，有效挤密范围可达3~4倍桩直径。 对振冲挤密法，使地基承载力大幅度提高，一般可提高2~5 倍。 ➢2 ．排水减压作用
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，可有效地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。 ➢3 ．砂基预振效应
经过预振的试样发生液化，所需施加的应力要比施加 未经预振的试样引起液化所需应力值提高46％。
其中45：0，碎多石数桩取内φ摩p擦=3角80φp可取350～ ［Pp］max： 单桩极限承载力 （2）综合单桩承载力法 经验公式： ［Pp］max=Kpσrl Kp：被动土压系数 σrl 桩体侧向极限应力
最终： ［Pp］max=KpK'CU KpK百度文库 ：根据CU 查表4-4 取
3 、设计计算 3.2、砂性土设计计算
挤密的角度考虑地基加固设计的问题，根据工程对地 基加固的要求（承载力、沉降和抗液化）得到设计的密 实度，孔隙比，部桩形式，桩径和桩间距。
3.2砂性土的设计计算
砂性土的设计计算
砂性土的设计计算
砂石桩应用于松散砂土或粉土地基处理时，
考虑挤密作用和振密作用，桩位按等边三角形平 面布置。因此，加固处理后的土体体积减小V
振冲器振动水冲成孔 沉管且钻孔取土成孔，锤击填料
振动气动 压缩气体成孔，振动或锤击填料
排土法 沉管法
沉管成孔，振动或锤击填料
强夯置换 重锤夯击成孔
其他 方法
水泥碎石桩 碎石内加水泥或膨胀土 裙围碎石桩 裙桩周围设置刚性裙围 袋装碎石桩 碎石带入土工聚合物
适用土类
砂土，非饱和黏土杂 填土 饱和土
饱和软粘土
四、碎（砂）石桩
一、碎石桩
1、概述
碎石桩（Stone Column Pile) 和砂桩（Sand Pile）总称为碎（砂）石桩，国外又称粗颗粒土桩 （Granular Pile） ，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。
4.3.3粘性土地基设计
（4）面积置换率 面积置换率为桩的截面积Ap与其影响面积Ａ之比， 用m表示。 M是表征桩间距的一个指标，m越大，桩间距越小。
面积置换率： 等边三角形： 正方形：
m
d
2
/d
2 e
de 1.05l
de 1.13l
矩形：
de 1.13 l1 • l2
3.3粘性土地基设计
2、单桩承载力 （1） Brauns（布劳恩斯） 法: ［Pp］max=20.75Cu Cu：不排水抗剪强度
4.3.3粘性土地基设计
1、计算用的参数 （1）不排水抗剪强度cu：现场十字板剪切试验测定 由不排水抗剪强度判断加固方法的适用性，还可选定桩的 间距，预估加固后的承载力和施工难易程度。 （2）桩的直径d：一般0.8-1.2m 桩的直径与土类及其强度、桩材粒径、施工机具类型、施 工质量等因素有关 （3）桩体内擦角摩擦角φ 不同材料，桩体内摩擦角取值不一样。