振冲碎石桩

根据勘察报告：第1、2单元层为液化地层；液化指数7．62— 25．58，综合判定为严重液化场地，液化深度在14．5m以浅。
4.碎石桩设计
•设计参数
1.全部消除地基液化，处理后地基承载力不小于 170kPa（设计要求）；
2.考虑土层条件和施工成本，采用振冲碎石桩法 （见方案选择）； 3.基础埋深：酸站车间基础埋深7.2m（设计要求）；
4.碎石桩设计
•桩径设计
《地基处理技术规范》JGJ79—2002规定：
振冲桩的平均直径可按每根桩所用填料量计算。
根据现场试桩结果，按投料情况分析，桩径在 1.2m~1.4m之间。 桩径初步设计为1.4m （实例中设计为1.2m，但是 计算可知不满足承载力要求）
•桩距设计
4.碎石桩设计
在进行地基处理初步设计时，可按照中华人民共和国行 业ห้องสมุดไป่ตู้准《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2002） 中给出的简化公式考虑施工振密效果
4.碎石桩设计
•设计参数
4.加固深度：持力层选在第3层土，埋深15.2m， 根据基础埋深7.2m，确定有效桩长8m，另外设 置0.5m保护桩长，确定桩长为8.5m； 5.根据规范，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，最大液化土层厚度为11.7m(14.5m-2.8m)， 振冲碎石桩处理范围每边超出基础外缘6m； 6.桩位布置：按正三角形布置；
m：面积置换率
：振冲桩复合地基承载力特征值 ：桩体承载力特征值 ：处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如 无经验，可取天然地基承载力特征值
5.复合地基承载力
对等边三角形布置：
桩体承载力特征值： 取375kPa
5.复合地基承载力
处理后桩间土承载力特征值： 无相关经验： 根据天然地基承载力特征值取值
3.地基处理方案
根据勘察资料可知，该建筑场地严重液化，第1、2 土层为液化土层，根据相关规范，拟建建筑物应对 地基液化进行地基处理 工程上常用的针对地基液化的处理方法主要有换 填法、强夯法、碎石桩法、砂石桩法等，其中碎 石桩法和强夯法相对较为普遍。
3.地基处理方案
场地面积大，第2层液化土层埋深为6.5~14.5m， 显然无法运用换填法。
4.碎石桩设计
•液化判断
此处应用实例没有给出具体计算，只在勘察资料里给出 定性分析。计算时注意按照抗震设计要求选取N0
N cr N 0 [0.9 0.1(d s d w )] 3 c
(ds<=15m) (15>=ds<=20m)
N0 ——标贯锤击数基准值 ds——标贯深度 dw ——地下水位深度 pc——粘粒含量百分率(>=3)
6.沉降计算
第8层面土厚度为 ，计算沉降量为0.078mm
计算深度满足要求 最终沉降量为
查规范，显然满足要求
7.施工要点
(1)放桩：按照桩位平面图实地测放桩位，用钢纤打入地面下 30cm并灌入白灰，插上筷子，防止桩位偏移及便于找桩。
(2)对桩：施工机具就位，使振冲器对准桩位，允许偏差10cm。
(3)成孔：启动水泵，开启振冲器，记录成孔水压、成孔电流及 振冲器下沉速度，成孔至设计深度后，上提振冲器至孔口，再快 速下沉至孔底，重复2—3次。 (4)填料成桩：成孔后，即向孔中填入石料，待密实电流和留振时 间达到要求后，上提振冲器一段距离，继续投料挤密，如此逐段 进行直至成桩。记录成桩水压、密实电流及留振时间。
知识回顾
强夯法
•设计要点： 1. 有效加固深度 2.夯锤重量M和落距h 总夯击能： E—总夯击能量(kN.m) n—总夯击次数 3.夯击点布置及间距 夯击点布置： (1)等边三角形、等腰三角形或正方形； (2)处理范围大于建筑物基础范围，一 般超出基底外缘1/2~1/3，不宜小于 3m 单位夯击能： e—单位夯击能量(kN.m/m2) A—被夯击场地面积(m2) M—夯锤重量（t）； h—落距（m）； 修正系数，范围为0.35～0.7
强夯法一般适用于处理碎石土、砂土、低饱和度 的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土 等地基，该场地地下水稳定水位埋深为2.4~2.9m， 需要处理的液化土层均为接近饱和的粉土、砂土， 强夯法处理该地基的效果不好。
3.地基处理方案
•砂石桩处理难度大，根据工程经验不宜采用。
•振冲碎石桩法可使液化砂土层振实挤密，回填碎 石等粗粒料形成桩柱，桩间土受到振密和挤密作 用，桩和桩间土构成复合地基。该方法成本低、 速度快，形成良好的排水通道，处理效果好，可 提高地基承载力，消除土层液化。
•桩距设计
4.碎石桩设计
此处工程实例 直接根据工程 经验取为3.0m
《基础工程》教材结合工程实际情况指出，75kW振冲器布 桩间距采用1.5~3.0m
桩距设计值取3.0m，相比理论计算偏于安全
•垫层
4.碎石桩设计
振冲碎石桩施工完成后，基础底面铺设40cm厚 的碎石垫层，分4层铺设，用平板振动器振实。 （规范规定在桩顶和基础之间宜铺设一层 300～ 500mm 厚的碎石垫层。 ）。
2.工程地质条件
场地地处黄河中下游冲积平原，原黄河故道。
• 地层以粉砂、细中砂为主，夹薄层粉土，从上至 下分述如下：
①粉砂，上部灰黄、浅黄色，下部灰、浅灰色， 湿～饱和，松散，局部稍密。夹薄层粉土及细砂。 层厚及层底埋深2．8～8．0m。 ②细中砂，灰、浅灰色，饱和，松散一稍密，局 部中密。夹薄层粉砂，局部夹薄层粉土。层厚 3．2 ～ 8．7m，层底埋深6．5 ～ 14．5m。
振冲碎石桩处理液化地基土应 用实例
• • • • • • 工程概况 工程地质条件 地基处理方案 振冲碎石桩设计 施工要点 质量检验
1.工程概况
河南某化纤股份有限公司拟建第二生产基 地征地约3000亩，主要建设连续纺车间、 酸站车间、自备电厂及配套车间项目。其 酸站车间基础埋深7.2m，设计该酸站车间 的地基处理方案。
n——桩土应力比 m——面积置换率
6.沉降计算
地下水位取2.6m
第1层土复合土层压缩模量 第3层土天然压缩模量：27Mpa 查表取沉降系数 为0.2
第2层复合土层土压缩模量
基础宽度b×l=3.5×3.5m，根据规范取
6.沉降计算
层面 号
0 1 2 3 4 5 6 7 8 总沉 降
Zi /m
0 0.8 2.0 3.2 4.4 5.6 6.2 7.3 7.9 0 0.457 1.143 1.829 2.514 3.2 3.54 4.17 4.51 4*0.2500 4*0.2420 4*0.2199 4*0.1810 4*0.1541 4*0.1310 4*0.1230 4*0.1073 4*0.1017 0 0.7744 1.7592 2.3168 2.7122 2.9344 3.0504 3.1332 3.2137
5.地基承载力
碎石桩单桩承载力可根据侧向极限应力方法计算得到理 论值，此处无计算参数，但是单桩载荷实验得出桩体承 载力特征值为375kPa。
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）阐明，振 冲桩复合地基承载力特征值应通过现场地基荷载试验确 定，初步设计也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值 按下式估算：
2.工程地质条件
③细中砂，灰、浅灰色，饱和，中密一密实。夹薄 层粉砂，局部夹薄层粉土。层厚5．0—12．1m， 层底埋深18．3～19．6m。 ④粉土，浅灰、灰色，很湿，中密，粘粒含量高。 层厚O．8—1．7m，层底埋深19．8—20．7m。 ⑤细中砂，灰黄、浅黄色，饱和，密实，夹薄层 粉砂。该层未见底，揭露最大厚度5．2m。
•地下稳定水位埋深2．4—2．9m。
2.工程地质条件
•拟建场地地形较平坦，浅部土层地基承载力较 低，地基土持力层和主要受力层不稳定，均匀 性较差：
土层号 承载力特 征值kPa 1 100 2 120 3 170 4 140 5 260
•第1、2单元层为液化地层；液化指 数7．62—25．58，综合判定为严重 液化场地，液化深度在14．5m以浅。
(5)成桩后，关闭振冲器和水泵，移至下一桩位。
7.施工要点
注意： 填料控制 填料是振冲法施工中的一个关键环节，填料的快慢直接关系到 桩的密实度和经济效益。
填料应注意以下几点： (1)造孔完毕后稍停数秒，然后进行填料，开始不宜过多，防 止堵塞孔口或堵塞返水，以免影响粉砂中的泥土排出。 (2)填料要把握时机，控制速度。
l：桩距 d：桩直径
：天然孔隙比
：砂土的最大最小孔隙比
：修正系数，考虑振动下 沉密实作用，取值1.1~1.2 ：地基挤密后要求达到的 孔隙比 ：地基挤密后要求砂土的 相对密度，可取0.70~0.85
•桩距设计
4.碎石桩设计
实例中土工试验没有给出具体数据，查 阅相关资料及类似案例得到如下取值： 取 =0.80 =0.45 =0.80 取 =1.1
知识回顾
换填法
•适用范围： 淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及 暗沟暗塘的浅层处理，处理深度一般为0.5~3m •垫层材料： 砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、 二灰垫层、干渣垫层、粉煤灰垫层、土工合成材料加 筋垫层、聚苯乙烯板块垫层 •设计要点： •加固机理：挖除基底一定范 围内的软弱土，回填以工程性 能好的碎石、砂等，压密后作 为地基持力层；让垫层承受较 大的上部荷载，软弱层承担较 小的荷载，以满足地基的承载 力和变形要求。 垫层厚度（z）根据垫层底部下卧土层承载力确定
层号 承载力特 征值kPa 1 100 2 120 3 170 4 140 5 260
取120kPa
>170kPa
6.沉降计算
振冲桩碎石桩的沉降计算主要包括 复合地基加固区的沉降 和 加固区下卧层的沉降 均按《建筑地基基础设计规范》(GB50007)计算： 分层总 和法：
6.沉降计算
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007)复合土 层的压缩模量按下式计算：
4.碎石桩设计
•设计参数
7.采用75W功率ZCQ75型号振冲器，起重机械采 用15t履带吊（实例中采用25t汽车吊，查阅资料 15t完全可以满足要求）；
8.振冲碎石桩碎石粒径40~150mm，含泥量不 得大于5%； 9.成孔水压应保持在300~500kPa，成桩水压保 持在300~400kPa，密实电流80~90A，留振时 间10s左右，每次提升振冲器高度为1.0m左右， 每次填料厚度应不大于0.5m。
(3)填料的计量，填料计量不仅仅是为成本分析提供依据，更主 要是落实置换量的大小，置换量随地层地质变化而变化，地质 软硬不同，置换量也就不同，据此，即可粗略计算桩体密实度 的变化，以便掌握和分析碎石桩的实际情况。
8.质量检测
•施工质量检验，采用单桩荷载试验：
•桩间土的检验，采用标贯试验：
结 语
• 对于液化地基的处理方法中，碎石桩法和强夯 法相对较为普遍。在实际工程施工中，只有在 查清场地地形、地貌以及水文地质情况的基础 上，根据不同的工程性质和地质特征比对方案， 对存在液化地基的场地反复研究、精心设计， 才能做出合理、安全、经济的地基处理方案。 • 振冲碎石桩的质量主要取决于造孔和清孔时的 水压，填料成桩时的密实电流和留振时间，以 及每次的填料量，因此在施工中应详细记录、 认真分析总结，发现问题及时处理解决。
层 号
1 2 2 2 2 2 2 3 0.7744 0.9848 0.5576 0.3954 0.2222 0.116 0.083 0.081 18.15 25.93 25.93 25.93 25.93 25.93 25.93 27 0.043 0.038 0.022 0.015 0.009 0.004 0.003 0.003 1.118 0.988 0.572 0.39 0.234 0.104 0.078 0.078 3.562
pz pcz f az
垫层宽度：满足基础底面应力扩散、 防止垫层向两侧挤出
b ' b 2 ztg
知识回顾
强夯法
•适用范围： 碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、 素填土、杂填土等地基。 •优点： 施工简单、加固效果好、使用经济
•加固机理： 动力密实： 加固多空隙、粗颗粒、非饱和土； 动力荷载减小土孔隙，增大强度。 动力固结： 处理细颗粒饱和土； 土体局部液化并产生许多裂隙，增加排水通道； 超孔隙水压力消散，土体固结。 动力置换： 分为整式置换和桩式置换； 整式置换作用效果类似换土垫层，桩式作用效果类似碎石桩。