第7、8章灰土挤密与砂桩

• 挤密桩地基处理现场
7.4 质量检验
成桩后， 成桩后，应及时抽样检验灰土挤密桩或土挤 密桩处理地基的质量。主要检查施工记录、 密桩处理地基的质量。主要检查施工记录、检测 全部处理深度内桩体和桩间土的干密度， 全部处理深度内桩体和桩间土的干密度，并将其 换算为平均压实系数 平均挤密系数。 平均压实系数和 换算为平均压实系数和平均挤密系数。抽样检验 的数量，对一般工程不应少于桩总数的1％， ％，对 的数量，对一般工程不应少于桩总数的 ％，对 重要工程不应少于桩总数的1.5％。 重要工程不应少于桩总数的 ％。 竣工验收时 灰土挤密桩或土挤密桩地基竣工验收 灰土挤密桩或土挤密桩地基竣工验收时，承 载力检验应采用复合地基载荷试验。检验数量不 载力检验应采用复合地基载荷试验。检验数量不 复合地基载荷试验 应少于桩总数的0.5％，且每项单体工程不应少于 应少于桩总数的 ％，且每项单体工程不应少于 ％， 3点。 点
η c ρ d max s = 0.95d η c ρ d max − ρ d
式中
s
－－桩孔之间的中心距离（ ）； －－桩孔之间的中心距离（m）； 桩孔之间的中心距离
d －－桩孔直径（m）； －－桩孔直径（ ）； 桩孔直径 ρ d max －－桩间土的最大干密度（t/m3）； －－桩间土的最大干密度 桩间土的最大干密度（ ρd －－地基处理前土的平均干密度（t/m3）； －－地基处理前土的平均干密度 地基处理前土的平均干密度（ －－桩间土经成孔挤密后的平均挤密系 ηc －－桩间土经成孔挤密后的平均挤密系 对重要工程不宜小于0.93，对一 数，对重要工程不宜小于 ， 般工程不应小于0.90。 般工程不应小于 。
第7章
灰土挤密桩法 灰土挤密桩法(Lime soil pile) 和 土挤密桩法(Earth 土挤密桩法(Earth pile)
7.1 概述
灰土挤密桩法和土挤密桩法都是利用成孔过 程中的横向挤压作用，桩孔内土被挤向周围， 程中的横向挤压作用，桩孔内土被挤向周围，使桩 间土挤密，然后将灰土或素土（粘性土） 间土挤密，然后将灰土或素土（粘性土）分层填入 桩孔内，并分层夯填密实至设计标高。前者称为灰 桩孔内，并分层夯填密实至设计标高。前者称为灰 土挤密桩法，后者称为土挤密桩法 土挤密桩法。 土挤密桩法，后者称为土挤密桩法。 土挤密桩法是原苏联阿别列夫教授于1934年首 土挤密桩法是原苏联阿别列夫教授于 年首 世纪50年代中期我国西北黄土地区开始进行 创，20世纪 年代中期我国西北黄土地区开始进行 世纪 土挤密桩法的研究和应用。 土挤密桩法的研究和应用。
当复合地基载荷试验的压力－ 当复合地基载荷试验的压力－沉降曲线 压力 上极限荷载能确定， 上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例 界限的2倍时 倍时， 界限的 倍时，可取比例界限作为复合地基 承载力特征值；当其值小于对应比例界限的 承载力特征值； 2倍时，可取极限荷载的一半。 2倍时，可取极限荷载的一半。 倍时 当按相对变形值 相对变形值确定复合地基承载力特 当按相对变形值确定复合地基承载力特 征值时，对土挤密桩复合地基，可取s/b(或 征值时，对土挤密桩复合地基，可取 或 s/d)等于 等于0.012所对应的压力；对灰土挤密桩 所对应的压力； 等于 所对应的压力 复合地基，可取s/b(或s/d)等于 等于0.008所对应的 复合地基，可取 或 等于 所对应的 压力。 压力。
2
桩位布置
对大面积满堂处理， 对大面积满堂处理，桩位宜用等边三角形布 对独立或条形基础， 置，对独立或条形基础，桩位宜用正方形或矩形 布置。 布置。
3 加固深度
加固深度应根据软弱土层的性能、 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： 程要求按下列原则确定： （1）当软土层不厚时，应穿透软土层； ）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， ）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； 许变形值的要求； （3）对按稳定性控制的工程，加固深度应不 ）对按稳定性控制的工程， 小于最危险滑动面的深度； 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 ）在可液化地基中， 抗震处理深度确定； 抗震处理深度确定； （5）桩长不宜小于 。 ）桩长不宜小于4m。
应按下式计算： 桩间土的挤密系数 η c 应按下式计算：
ρd1 ηc = ρ d max
式中 ρd1 －－在成孔挤密深度内，桩间土的平均干 －－在成孔挤密深度内 在成孔挤密深度内， 密度，平均试样数不应少于6组 密度，平均试样数不应少于 组。
（3）布桩范围灰土挤密桩和土挤密桩处理地 ）布桩范围灰土挤密桩和土挤密桩处理地 基的面积， 基的面积，应大于基础或建筑物底层平面的 面积，以保证地基的稳定性。 面积，以保证地基的稳定性。
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。 一般基础，在基础外应扩大1～ 排 式而定。对一般基础，在基础外应扩大 ～3排； 可液化地基， 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； 液化土层厚度的 ，并不应小于 ；对高等级 公路，一般应处理至边缘外1～ 。 公路，一般应处理至边缘外 ～3m。
正方形布置
1 + e0 s = 0.89 ξ d e0 − e1
其中
e1 = emax − Dr1 (emax − emin )
－－砂桩间距 式中 s－－砂桩间距（m）； －－砂桩间距（ ）； d－－砂桩直径（m）； －－砂桩直径 －－砂桩直径（ ）； ξ －－修正系数，当考虑振动下沉 －－修正系数 修正系数， 密实作用时，可取1.1～ ； 密实作用时，可取 ～1.2；不考虑振动 下沉密实作用时，可取1.0； 下沉密实作用时，可取 ； e0－－地基处理前砂土的孔隙比， －－地基处理前砂土的孔隙比 地基处理前砂土的孔隙比， 可按原状土样试验确定， 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； 或静力触探等对比试验确定； e1－－地基挤密后要求达到的孔 －－地基挤密后要求达到的孔 隙比； 隙比；
（4）桩长设计 ）
考虑到5m以内土层加固可采用较为简便的方 考虑到 以内土层加固可采用较为简便的方 法处理，而大于15m的土层加固受成孔设备条件限 法处理，而大于 的土层加固受成孔设备条件限 处理深度一般为 一般为5～ 制，故处理深度一般为 ～15m。 。
（5）桩孔填料 ）
土桩填料多选用与桩间土性质相近的就近挖运 黄土类土。灰土桩填料多采用消石灰与土 消石灰与土的体积 的黄土类土。灰土桩填料多采用消石灰与土的体积 配合比2： 或 ： 。 配合比 ：8或3：7。 桩体的夯实质量宜用平均压实系数 夯实质量宜用 控制。 桩体的夯实质量宜用平均压实系数 λc 控制。 当桩孔内用灰土或素土分层回填、分层夯实时， 当桩孔内用灰土或素土分层回填、分层夯实时，其 值均不应小于0.96。 值均不应小于 。
6 垫层
砂桩施工完毕后，地面应铺设 ～ 砂桩施工完毕后，地面应铺设30～50cm 厚的砂垫层或砂石垫层。 厚的砂垫层或砂石垫层。
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e 可根据挤密后要求达到的孔隙比 1 来确定。 来确定。 等边三角形布置 1 + e0
s = 0.95 ξ d e0 − e1
Biblioteka Baidu 4 桩径
目前国内采用的桩径一般为0.3～ 目前国内采用的桩径一般为 ～0.7m， ， 国外最大达2m。 国外最大达 。
5 材料
宜使用中粗混合砂，含泥量不大于5％。 宜使用中粗混合砂，含泥量不大于 ％。 桩孔填料量应通过现场试验确定， 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 充盈系数1.2～ 确定 确定。 按设计桩孔体积乘以充盈系数 ～1.4确定。
第8 章
砂桩（ 砂桩（Sand Pile） Pile）
8.1 概述
砂桩于19世纪 年代起源于欧洲 砂桩于 世纪30年代起源于欧洲。20 世纪 年代起源于欧洲。 世纪50年代后期 年代后期， 世纪 年代后期，日本产生了振动式和冲 击式的施工方法，处理深度可达30m。砂 击式的施工方法，处理深度可达 。 桩技术自20世纪 年代引进我国后， 世纪50年代引进我国后 桩技术自 世纪 年代引进我国后，在工 业与民用建筑、交通、 业与民用建筑、交通、水利等工程建设中 得到了广泛应用。 得到了广泛应用。
8.2 加固原理
一、在松散砂土中的作用
；（2） （1）挤密作用；（ ）振密作用 ）挤密作用；（
二、在软粘土中的作用
；（2） （1）置换作用；（ ）排水作用 ）置换作用；（
三、砂桩用途
（1）在松散砂土中，可用于增大相对密度， ）在松散砂土中，可用于增大相对密度， 防止振动液化。 防止振动液化。 （2）在软粘土中，可用于提高地基承载力， ）在软粘土中，可用于提高地基承载力， 加速固结沉降，改善地基的整体稳定性。 加速固结沉降，改善地基的整体稳定性。
灰土挤密桩法和土挤密桩法一般采 等边三角形排列桩孔 排列桩孔， 用等边三角形排列桩孔，其设计计算一 般包括下述几方面： 般包括下述几方面： （1）桩孔直径 ） 宜为300～450mm，并可根据所选用 宜为 ～ ， 的成孔设备或成孔方法确定。 的成孔设备或成孔方法确定。 （2）桩孔间距 ） 桩孔间距可为桩孔直径的2.0～ 桩孔间距可为桩孔直径的 ～2.5 倍， 也可按下式估算： 也可按下式估算：
7.2 设计计算
采用灰土挤密桩或土挤密桩处理后形成 承载力特征值， 的复合地基的承载力特征值 的复合地基的承载力特征值，应通过现场单 桩或多桩复合地基载荷试验确定。 桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计 当无试验资料时，可按当地经验确定， 当无试验资料时，可按当地经验确定，但对 灰土挤密桩复合地基的承载力特征值， 灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜 大于处理前的2.0倍 并不宜大于250kPa； 大于处理前的 倍，并不宜大于 ； 对土挤密桩复合地基的承载力特征值， 对土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜 大于处理前的1.4倍 并不宜大于180kPa。 大于处理前的 倍，并不宜大于 。
思考题
（1）灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于 ） 处理何种地基土？ 处理何种地基土？ 2）灰土桩与石灰桩有何区别？ （2）灰土桩与石灰桩有何区别？ （3）灰土挤密桩法和土挤密桩法对于提 ） 高承载力来说哪一个更有效？ 高承载力来说哪一个更有效？ （4）灰土挤密桩法和土挤密桩法复合地 ） 基载荷试验按相对变形值确定复合地基 承载力时，其的沉降比分别取多少？ 承载力时，其的沉降比分别取多少？
灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地 灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地 适用于 下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等 下水位以上的湿陷性黄土、素填土、 地基。可处理地基的深度为5～15m。 地基。可处理地基的深度为 ～ 。 但当地基土的含水量大于24％、 ％、饱和度大 但当地基土的含水量大于 ％、饱和度大 于65％时，不宜选用灰土挤密桩法或土挤密桩 ％ 法。 灰土挤密桩法和土挤密桩法具有原位处理 原位处理、 灰土挤密桩法和土挤密桩法具有原位处理、 深层挤密和以土治土的特点 的特点， 深层挤密和以土治土的特点，在我国西北和华 北地区广泛用于处理深厚湿陷性黄土、 北地区广泛用于处理深厚湿陷性黄土、素填土 和杂填土地基时， 和杂填土地基时，具有较好的经济效益和社会 效益。 效益。
7.3 施工
施工主要包括桩孔成孔和桩孔夯填。 施工主要包括桩孔成孔和桩孔夯填。成 成孔和桩孔夯填 孔方法有沉管法 锤击、振动）、冲击法和 沉管法（ ）、冲击法 孔方法有沉管法（锤击、振动）、冲击法和 爆扩法等 爆扩法等。成孔施工时地基土宜接近最优含 水量，当含水量低于 ％时，宜加水增湿至 当含水量低于12％ 最优含水量。 最优含水量。 夯填施工前应进行夯填工艺试验 夯填工艺试验， 夯填施工前应进行夯填工艺试验，确定 合理的分次填料量和夯击次数。 合理的分次填料量和夯击次数。