地基处理(碎石桩)

沉管法
D r—— 地 基 挤 密 后 要 求 砂 土 达 到 的 相 对 密 实 度 ， 可 取
0.70—0.85。
(二)液化判别 标准贯入试验判别法：
N63.5——标准贯击试验贯入锤击数实测值(未经杆长修正) Ncr ——液化判别标准贯入锤击数临界值 N0 ——液化判别标准贯入锤击数基准值（可查表得到） ds ——饱和土标准贯入点深度(m) ρ0 ——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）
承载力、减少变形和增强抗液化性。
挤密作用
排水减压作用
砂基预震效应
液化地基
3.2 对粘性土加固机理
换土置换
强制置换
强制置换 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、排水、垫层和加 筋的五种作用。
4 设计计算
4.1 一般设计原则
(一)加固范围 大于基底面积。对一般地基，在基础外缘宜扩大1— 2排；对可液化地基，在基础外缘应扩大2—4排桩。
力计算公式，求出满足上述要求的置换率。 b、按碎石桩设计直径，计算出碎石桩截面积。 c、求出一根桩所分担的地基处理面积。 d、求桩间距。
（2）按固结度要求确定
同排水固结法砂井计算。
（二）复合地基承载力
或 pcf——桩极限承载力（kPa） psf——天然地基限承载力（kPa） K1——复合地基中桩实际极限承载力与单桩极限承 载力不同的修正系数。 K2—— 桩间土与天然地基承载力不同的修正系数。
算式，圆孔扩张理论计算式， Wong.H.Y. （ 1975 ）计算式， Hughes和Withers（1974）计算式和被动土压力法等。
（三）沉降计算 1、分层总和法 复合模量
式中桩土应力比m在无实测资料时，对粘性土可取2—
4 ，对粉土可取 1.5—3 ，原土强度低者取大值，原土强度高 者取小值。 目前尚未形成碎石桩复合地基的沉降计算经验系数Ψs。 韩杰(1992)通过对5幢建筑物的沉降观测资料分析得到，Ψs＝
0.43—1.20，平均值为0.93，在没有统计数据时可假定 Ψs＝
1.0。
2．沉降折减法 处理后的沉降量可用下式表示：
(四)固结度计算 Goughnour和Bayuk(1979)认为一般常用的排水砂并理论 也适用于计算复合地基的沉降与时间关系。为了考虑涂抹
作用，Barksdale和Bachus(1983)提出将桩径乘以
振动沉管碎石桩加固地基
(二)冲击成桩法
1．单管法
单管冲击成桩工艺
2、双管法 （1）芯管密实法 芯管密实法成桩工艺
(2)内击沉管法
内击沉管法制桩工艺
6 质量检验
碎石桩施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间方
可进行质量检验。对粘性土地基，间隔时间可取 3—4 周，对
粉土地基可取2—3周。 质量检验可用单桩载荷试验，其圆形压板的直径与桩的直 径相等，可按每200~400根桩随机抽取一根进行检验，但总数 不得少于3根。对砂土或粉土层中碎石桩，除用单桩载荷试验
λ1—— 反映桩的极限承载力发挥程度的系数。 λ2—— 反映桩间土的极限承载力发挥程度的系数。 m——复合地基置换率。 桩周土可能发挥的对桩体的侧限能力对散体材料桩复合地
基极限承载力起关键作用。一般表达式如下：
σru——桩侧土提供的侧向极限应力； Kp——桩体材料的被动土压力系数。
侧向极限应力的计算方法主要有 Brauns （ 1978 ）计
振冲挤密法 沉管法 干振法
置换法 振冲置换法 排土法 振动气冲法 沉管法 强夯置换法 钻孔锤击法
其它方法 水泥碎石桩法 群围碎石桩法 袋装碎石桩法
3 加固机理
3.1 对松散砂土加固机理 疏松的单粒结构，产生较大的沉降，特别在振动力作
用下更为显著，其体积可减少20％。
碎石桩和挤密法加固砂性土地基的主要目的是提高地基
并由下式求得：
式中 ω——与桩土应力比和置换率有关的参数，ω＝mμp，一般
ω＝0.4—0.6。
μp——应力集中系数， 如已知 φsp 和 csp 后，可用常规稳定分析方法计算抗滑安 全系数，或者根据要求的安全系数，反求需要的ω和m。
5 施工工艺
5.1 振冲法
振冲法施工
振冲器构造图
Adding stone in top-feed installation
4.3 用于粘性土设计计算方法
（一）桩间距确定
等边三角形布置时： 正方形布置时：
Ae
Ap m
式中： Ae——一根碎石桩承担的处理面积； Ap——碎石桩的截面积； m——面积置换率，一般为0.10~0.30
（1）按置换要求计算 步骤如下： a、根据所提供的天然地基容许承载力、已确定的砂石桩容
许承载力、要求达到的复合地基承载力，利用复合地基承载
Bottom-feed vibroflot rig
chicago1
CP Rail - CMO Terminal Relocation Marine Work
CP Rail - CMO Terminal Relocation Marine Work b
CP Rail - CMO Terminal Relocation Marine Work c
(二)桩位布置
（a）正方形 （b）矩形
（c）等腰三角形 （d）放射形
(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的
碎石桩复合地基
Stone Column Composition Foundation
南京林业大学土木工程学院
邵光辉
1 概 述
碎石桩(Stone Column) 碎石桩最早在1835年由法国在Bayonne建造兵工厂车间时使用 1937年由德国人发明了振动水冲法(Viborfloatation) (简称振冲法)用 来挤密砂土地基
CP Rail - CMO Terminal Relocation Marine Work d
dunkerque1
duSIR PAJANG CONTAINER TERMINAL (Singapore)
5.2 沉管法 (一)振动成桩法
振动挤密碎石桩施工顺序图
检验外，尚可用标准贯入、静力触探等试验对桩间土进行处理
前后的对比试验。
复合地基承载力检测（载荷试验
振冲碎石桩的动探检测
更多碎石桩施工图片资料
National City Marine Terminal Extension San Diego (US)
振冲法施工
本世纪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
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)桩长不宜短于4m。 目前国外振冲碎石桩加固地基最大深度为 25m，国内振冲 碎石桩加固地基最大深度为 18m ，因此设计时最大桩长不要超
过25m，否则应做专门的试验研究。
(四) 桩径
碎石桩的直径应根据地基土质情况和成桩设 备等因素确定。采用 30kw振冲器成桩时，碎石桩
的桩径一般为 0.70一 1.0m；采用沉管法成桩时，
碎石桩的桩径一般为 0.7m，对饱和粘性土地基宜 选用较大的直径。
4.2 用于砂性土设计计算方法
(一)桩距确定 当正方形布置时：
处理前体积：
处理后体积：
可得
正方形桩位布置计算桩距 故 设桩体直径为d，由于
孔隙比e变化图
代入
当正方形布置时： 当等边三角形布置时：
，并且一般可假定水平渗透系数为垂直渗透系数的3~5倍。 固结系数β β是反映地基因结快慢的重要参数，β值越大，其固结速率 也越快。由分析可知，碎石桩复合地基的β值均大于天然地
基，从而证明了碎石桩加速地基固结的有效性，但淤泥质
土的效果不及粘质粉土。
(五)稳定分析 Priebe(1978) 所提出的方法，采用了 φsp 和 csp 的复合值，