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；
地消散和பைடு நூலகம்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 砂基预震效应 美国 H.B.Seed 等人（ 1975 ）的试验资料表明，相对密 度 Dr=0.54 但受过预震影响的砂样，其抗液能力相当于相对 密度Dr=0.8的未受过预震的砂样。即在一定应力循环次数下， 当两试样的相对密度相同时，要造成经过预震的试样发生液 化，所需施加的应力要比施加未经预震的试样引起液化所需 应力值提高46%。从而得出了砂土液化特性除了与砂土的相 对密度有关外，还与其振动应变史有关的结论。 国外报道中指出只要小于0.074mm的细颗粒含量不超过 10%，都可得到显著的挤密效应。根据经验数据，土中细颗 粒含量超过20%时，振动挤密法对挤密而言不再有效。
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%。
5.1 砂石桩法
1. 概述 碎石桩、砂桩和砂石桩总称为砂石桩，又称粗颗粒土桩， 是指采用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再 将碎石、砂或砂石挤压入已成的孔中，形成砂石所构成的密 实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。 砂石桩适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、 杂填土地基。对饱和粘土地基上对变形控制要求不严的工程 也可采用砂石桩置换。砂石桩也可用于处理可液化地基。
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
② 排水作用 如果在选用砂石桩材料时考虑级配，则所制成的砂石
桩是粘土地基中一个良好的排水通道，它能起到排水砂井的
效能，且大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，加速软土的排 水固结，使沉降稳定加快。
总之，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。国外通常将这类加固归属于 “加筋法”范畴。 不论对疏松砂性土或软弱粘性土，砂石桩的加固作用 有：挤密、置换、排水、垫层和加筋。
3. 设计计算 (1) 处理范围 砂石桩处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件及 基础型式而定，通常都大于基底范围。处置宽度宜在基础 外缘扩大1～3排桩；对可液化地基，在基础外缘扩大宽度 应不小于可液化土层厚度的1/2，并不应小于5m。 (2) 桩位布置 砂石桩桩位宜采用等边三角形或正方形布置。对大面 积满堂处理，桩位宜用等边三角形布置；对独立或条形基
③
对可液化地基，砂石桩桩长应按现行国家标准《建筑
抗震设计规范》（GB50011-2001）的有关规定采用； ④ 桩长不宜短于4m。 (4) 桩径 砂石桩直径可采用300~800mm，可根据地基土质情况或成 桩设备等因素确定。对饱和粘性土地基宜选用较大的直径。 (5) 桩间距
砂石桩间距应通过现场试验确定。对粉土和砂土地基不宜
e1 emax Dr (emax emin )
对挤密砂桩和碎石桩的沉管法或干振法，由于在成 桩过程中桩管对周围砂层产生很大的横向挤压力，桩管 中的砂挤向桩管周围的砂层，使桩管周围的砂层孔隙比 减小，密实度增大，这就是挤密作用。有效挤密范围可 达3～4倍桩直径。 对振冲挤密法，在施工过程中由于水冲使松散砂土 处于饱和状态，砂土在强烈的高频强迫振动下产生液化 并重新排列致密，且在桩孔中填入大量粗骨料后，被强 大的水平振动力挤入周围土中，这种强制挤密使砂土的 密实度增加，孔隙比降低，干密度和内摩擦角增大，土 的物理力学性能改善，使地基承载力大幅度提高，一般 可提高2 ～ 5 倍。同时，由于地基密实度显著提高，其抗 液化的性能也得到改善。
(2) 对粘性土的加固机理 ① 置换作用 密实的砂石桩在软弱粘性土中取代部分软弱粘性土， 形成复合地基，使承载力有所提高，地基沉降减少。载荷试 验和工程实践证明，砂石桩复合地基承受外荷载时，发生压 力向砂石桩集中的现象，使桩周围土层承受的压力减少，沉 降也相应减小。砂石桩复合地基与天然软弱粘性土地基相比， 地基承载力增大率和沉降减小率与置换率成正比关系。根据 日本的经验，地基沉降减少 70%~90% ；根据我国在淤泥质 亚粘土和淤泥质粘土中形成的砂石桩复合地基的载荷试验， 在同等荷载作用下，其沉降可比天然地基减少20%~30%。
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