第8章 砂桩法

思考题 (Problems)


（1）砂桩处理砂土和黏性土时的作用机 理有何不同？ （2）采用砂桩处理地基时，对于砂土地 基和黏性土地基，分别如何确定桩距和 复合地基承载力？ （3）砂桩的施工方法有哪些？ （4）砂桩施工后，必须间歇多长时间方 可进行质量检验？
第 8章 砂
桩 法
8.1 概 述

砂桩法是砂石桩法中一种。
碎石桩、砂桩和砂石桩总称为砂石桩。是采用振 动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再 将砂或碎石挤压入已成的孔中，形成大直径的砂 石所构成的密实状体。
砂石桩用于处理松散砂土、粉土、粘性土、素填 土、杂填土等地基。主要靠桩的挤密和施工中的 振动作用使桩周围土的密度增大，从而使地基的 承载力提高，压缩性降低。

fsk－－处理后桩间土承载力特征（kPa），
宜按当地经验取值，如无经验时，可取天 然地基承载力特征值； m－－桩土面积置换率； d －－桩身平均直径（m）； de－－1根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；


等边三角形布桩 正方形布桩 矩形布桩
n－－桩土应力比。
de＝1.05 s de＝1.13 s

Ae
Ap m


式中 Ap－－砂桩的截面积（m2）； m－－面积置换率。
8 复合地基承载力
砂桩复合地基承载力特征值应通过现 场复合地基载荷试验确定，初步设计时， 也可通过下列方法估算： （1）砂土地基，可根据挤密后砂土的 密实状态，按现行国家标准《建筑地基基 础设计规范》GB 50007的有关规定确定。





4 桩径
目前国内采用的桩径一般为0.3～0.7m， 国外最大达2m。


5 材料
宜使用中粗混合砂，含泥量不大于5％。 桩孔填料量应通过现场试验确定，估算时可 按设计桩孔体积乘以充盈系数1.2～1.4确定。

6 垫层
砂Leabharlann Baidu施工完毕后，地面应铺设30～50cm 厚的砂垫层或砂石垫层。
2 振密作用 采用振动法往砂土中下沉桩管和逐步拔出桩
管成桩时，下沉桩管会对周围砂层产生挤密作用，
拔起桩管会对周围砂层产生振密作用，有效振密
范围可达6倍桩直径左右。振密作用比挤密作用更
显著，其主要特点是砂桩周围一定距离内地面发 生较大的下沉。采用这种成桩方法的砂桩称为 “振密砂桩”。
二、对粘性土地基加固机理
1 置换作用 不是挤密而是置换。即以性能好的碎石或砂 代替了同体积的软弱不良地基土，形成复合地基， 使承载力有所提高，地基沉降也变小。对桩间土 的挤密效果不明显。 2 排水作用 在软弱粘性土地基中，砂桩可以像砂井一样起
排水作用，从而可以加快地基土的固结沉降速率。
8.3 设计计算
1 加固范围
应根据建筑物的重要性和场地条件及基础形式 而定。 对一般基础，在基础外应扩大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； 对高等级公路，一般应处理至边缘外1～3m。



式中 s－－砂桩间距（m）； d－－砂桩直径（m）； －－修正系数，当考虑振动下沉 密实作用时，可取1.1～1.2；不考虑振动 下沉密实作用时，可取1.0； e0－－地基处理前砂土的孔隙比， 可按原状土样试验确定，也可根据动力 或静力触探等对比试验确定； e1－－地基挤密后要求达到的孔 隙比；


（2）对黏性土或粉土地基，可按以下公式计算： 或

f spk mfpk (1 m) f sk
f spk [1 m(n 1)] f sk
md /d
2 2 e

式中 fspk－－砂桩复合地基承载力特征（kPa）； fpk －－桩体承载力特征值（kPa），宜通过 单桩载荷试验确定；


emax、emin－－砂土的最大最小孔隙比，可 按现行国家标准《土工试验方法标准》 GB/T 50123的有关规定确定； Dr1－－地基挤密后要求达到的相对 密实度，可取0.70~0.85。


（2）黏性土地基
s 1.08 Ae 等边三角形布置 s Ae 正方形布置 式中 Ae－－1根砂桩承担的处理面积 （m2）
de 1.13 s1s2
8.4 施工 (Construction)

(1)施工可采用振动沉管、锤击沉管或 冲击成孔等成桩法。当用于消除粉细砂及粉 土液化时，宜用振动沉管成桩法。 (2)施工时桩位水平偏差不应大于0.3倍 套管外径；套管垂直度偏差不应大于1％。

• 重复压拔管法施打振动挤密砂桩施工示意图

8.2 加固原理
一、在松散砂土中的加固原理
处理目的主要是提高地基承载力、减小变形，提高抗液化性能。
1、挤密作用
采用冲击法或振动法往砂土中下沉桩管和一次拔管成桩时， 由于在成桩过程中，桩管对周围砂层，产生很多侧向挤压力， 桩管体积的砂挤向桩管周围的砂层，使桩周围的砂层孔隙比减 小，密实度增大。有效挤密范围可达3—4倍桩直径。这就是通 常所谓的“挤密砂桩”。

7 桩距计算
（1）砂土和粉土地基 可根据挤密后要求达到的孔隙比e1来 确定。 等边三角形布置 1 e0
s 0.95 d e0 e1




正方形布置
1 e0 s 0.89 d e0 e1

其中
e1 emax Dr1 (emax emin )




2

桩位布置
对大面积满堂处理，桩位宜用等边三角形布置， 对独立或条形基础，桩位宜用正方形或矩形布置。

3 加固深度
加固深度应根据软弱土层的性能、厚度或工 程要求按下列原则确定： （1）当软土层不厚时，应穿透软土层； （2）当软土层较厚时，对按变形控制的工程， 加固深度应满足砂桩复合地基变形不超过地基容 许变形值的要求； （3）对按稳定性控制的工程，加固深度应不 小于最危险滑动面的深度； （4）在可液化地基中，加固深度应按要求的 抗震处理深度确定； （5）桩长不宜小于4m。
8.5 质量检验 8.5 Quality Verification Test

（1）对饱和黏性土地基，应间隔28d 后进行质量检验，对粉土、砂土和杂填土 地基，不宜少于7d。


（2）砂桩的施工质量检验可采用单 桩载荷试验，对桩体可采用动力触探试 验检测，对桩间土可采用标准贯入、静 力触探、动力触探或其他原位测试等方 法进行检测。检测数量不应少于桩孔总 数的2％。 （3）砂桩地基竣工验收时，承载力 检验应采用复合地基载荷试验。试验数 量不应少于总桩数的1％，且每个单体建 筑不应少于3点。