碎石(砂樁)_(NXPowerLite)

1、擠密砂石樁復合地基擠密砂石樁復合地基 Stone Column Composition Foundation1 概 述 碎（砂）石樁(Stone Column) 碎石樁和砂樁碎石樁和砂樁總稱為碎（砂）石樁，又稱粗顆粒土樁。是指用振動、沖擊或水沖等方式在地基土中成孔后，再將碎石或砂充填入孔內，經振動壓實后形成密實的樁體。 根據其受載荷方式，屬于復合地基。 最早出現(xiàn)在最早出現(xiàn)在1935年，直到年，直到1937年由德國人發(fā)年由德國人發(fā)明了明了振動水沖法振動水沖法(Viborfloatation) (簡稱振沖法簡稱振沖法)用來擠密砂土地基用來擠密砂土地基 ；振沖法施工 上世紀60年代初，振沖法開始用來

2、加固粘性土地基，并形成碎石樁。 隨著時間的推移，各種不同的施工工藝相應產生，如沉管法、振動氣沖法、袋裝碎石樁法、強夯置換法等。它們雖施工不同于振沖法，但同樣可形成密實的碎石樁，人們自覺或不自覺地套用了“碎石樁”的名稱。2 按施工方法分類及其適用性 振密法振密法沉管法干振法振沖擠密法置換法置換法鉆孔錘擊法振沖置換法排土法排土法沉管法強夯置換法振動氣沖法其它方法其它方法群圍碎石樁法袋裝碎石樁法水泥碎石樁法3 加固機理 3.1 對松散砂土加固機理對松散砂土加固機理 疏松的單粒結構，產生較大的沉降，特別在振動力作用下更為顯著，其體積可減少20。 碎石樁和擠密法加固砂性土地基的主要目的是提高地基承載力、

3、減少變形和增強抗液化性。 擠密作用排水減壓作用砂基預震效應 美國的H. B. Seed等人（1975）的試驗表明，相對密度較低的砂樣受到預先振動后，其抗液化能力相當于較高相對密實度的砂樣。 即在一定的應力循環(huán)次數下，當兩試樣的相對密度相同時，如果要使經過預振的試樣液化，所需的應力要 比未經液化的試樣液化所需應力大幅度提高（46） 砂土液化特性除與其相對密度有關外，還與其振動應變史有關。 當細粒含量達到一定含量以下時，都可以得到顯著的擠密效果；高于這一量時擠密基本無效（10%)液化地基3.2 對粘性土加固機理對粘性土加固機理強制置換 1、置換2、固結排水 總結：不論對疏松砂性土或軟弱粘性土，碎石

4、樁的加固作用有：擠密、置換、擠密、置換、排水、墊層和加筋排水、墊層和加筋的五種作用。 4 4 設計計算設計計算4.1 一般設計原則一般設計原則(一)加固范圍 a、根據建筑物重要性、場地條件、基礎形式確定； b、一般地基，在基礎外緣宜擴大13排； c、對可液化地基，與液化深度有關：在基礎外緣擴大寬度應不小于液化土層厚度的1/2, 且5m。(二)樁位布置（a）正方形 （b）矩形 （c）等腰三角形 （d）放射形根據基礎類型選擇不同的布置方式(三)加固深度(1)當相對硬層的埋藏深度不大時，應按相對硬層相對硬層埋藏深度確定；(2)當相對硬層的埋藏深度較大時，對按變形控制變形控制的工程，加固深度應滿足碎石

5、樁復合地基變形不超過建筑物地基容許變形值的要求； (3)對按穩(wěn)定性控制穩(wěn)定性控制的工程，加固深度應不小于最危險滑動面以下2m的深度；(4)在可液化地基液化地基中，加固深度應按要求的抗震處理深度確定； (5)樁長不宜短于不宜短于4m4m。 目前國外振沖碎石樁加固地基最大深度為25m，國內振沖碎石樁加固地基最大深度為18m，因此設計時最大樁長不要超過25m，否則應做專門的試驗研究。 碎石樁的直徑應根據地基土質情況和成樁設碎石樁的直徑應根據地基土質情況和成樁設備等因素確定。采用備等因素確定。采用30kw30kw振沖器成樁時，碎石樁振沖器成樁時，碎石樁的樁徑一般為的樁徑一般為0.700.70一一1.0

6、m1.0m；采用沉管法成樁時，；采用沉管法成樁時，碎石樁的樁徑一般為碎石樁的樁徑一般為0.7m0.7m，對飽和粘性土地基宜，對飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。選用較大的直徑。(四四) 樁徑樁徑主要施工方法：振沖施工沉管施工4.2 4.2 用于砂性土設計計算方法用于砂性土設計計算方法(一)樁距確定（設計原則以擠密為主）當正方形布置時：處理前體積： 處理后體積： 可得 正方形樁位布置計算樁距孔隙比e變化圖故設樁體直徑為d，由于 42dAp代入當正方形布置時：當等邊三角形布置時：D r地基擠密后要求砂土達到的相對密實度，可取0.700.85。(二)液化判別1、15m深度范圍內，標準貫入試驗判別法：N

7、63.5標準貫擊試驗貫入錘擊數實測值(未經桿長修正)Ncr 液化判別標準貫入錘擊數臨界值N0 液化判別標準貫入錘擊數基準值（可查表得到）抗震規(guī)范規(guī)定：應用標貫判斷地面下15m深度內的土的液化；當采用樁基或埋深大于5m 的深基礎時，應判斷1520m內的土的液化ds 飽和土標準貫入點深度(m)c 粘粒含量百分牢，當小于3或為砂土時，均采用3dw 地下水位深度(m） 2、1520m深度范圍內液化判斷標準貫入錘擊數臨界深度范圍內液化判斷標準貫入錘擊數臨界值：值：cscrsdNN)1 . 04 . 2(0(15ds20)標準貫入錘擊數基準值注：括號內數值用于設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地

8、區(qū)4.3 4.3 用于粘性土設計計算方法用于粘性土設計計算方法 （一）樁間距確定等邊三角形布置時： eAl08. 1正方形布置時： eAl mAApe式中： Ae一根碎石樁承擔的處理面積； Ap碎石樁的截面積； m面積置換率，一般為0.100.30（1）按置換要求計算）按置換要求計算步驟如下： a、根據所提供的天然地基容許承載力、已確定的砂石樁容許承載力、要求達到的復合地基承載力，利用復合地基承載力計算公式，求出滿足上述要求的置換率。 b、按碎石樁設計直徑，計算出碎石樁截面積。 c、求出一根樁所分擔的地基處理面積。d、求樁間距。 （2）按固結度要求確定）按固結度要求確定同排水固結法砂井計算。

9、（二）復合地基承載力或 sfpfcfpmKmpKp)1 (2211 pcf樁極限承載力（kPa） psf天然地基限承載力（kPa） K1復合地基中樁實際極限承載力與單樁極限承載力不同的修正系數。 K2 樁間土與天然地基承載力不同的修正系數。 1 反映樁的極限承載力發(fā)揮程度的系數。 2 反映樁間土的極限承載力發(fā)揮程度的系數。 m復合地基置換率。 樁周土可能發(fā)揮的對樁體的側限能力對散體材料樁復合地基極限承載力起關鍵作用。一般表達式如下：prupfKpru樁側土提供的側向極限應力；Kp樁體材料的被動土壓力系數。 側向極限應力的計算方法主要有Brauns（1978）計算式，圓孔擴張理論計算式，Wong

10、.H.Y.（1975）計算式，Hughes和Withers（1974）計算式和被動土壓力法等。（三）沉降計算1、分層總和法復合模量 式中樁土應力比m在無實測資料時，對粘性土可取24，對粉土可取1.53，原土強度低者取大值，原土強度高者取小值。 目前尚未形成碎石樁復合地基的沉降計算經驗系數s。韓杰(1992)通過對5幢建筑物的沉降觀測資料分析得到，s0.431.20，平均值為0.93，在沒有統(tǒng)計數據時可假定s1.0。2沉降折減法處理后的沉降量可用下式表示：(四)固結度計算 Goughnour和Bayuk(1979)認為一般常用的排水砂并理論也適用于計算復合地基的沉降與時間關系。為了考慮涂抹作用，

11、Barksdale和Bachus(1983)提出將樁徑乘以，并且一般可假定水平滲透系數為垂直滲透系數的35倍。15121固結系數 是反映地基因結快慢的重要參數，值越大，其固結速率也越快。由分析可知，碎石樁復合地基的值均大于天然地基，從而證明了碎石樁加速地基固結的有效性，但淤泥質土的效果不及粘質粉土。teU 1(五)穩(wěn)定分析 Priebe(1978)所提出的方法，采用了sp和csp的復合值，并由下式求得： 式中 與樁土應力比和置換率有關的參數，mp，一般0.40.6。 p應力集中系數， ) 1(1nmnp 如已知sp和csp后，可用常規(guī)穩(wěn)定分析方法計算抗滑安全系數，或者根據要求的安全系數，反求需

12、要的和m。5 施工工藝振沖法施工5.1 振沖法振沖法振沖器構造圖Adding stone in top-feed installationBottom-feed vibroflot rigchicago1CP Rail - CMO Terminal Relocation Marine WorkCP Rail - CMO Terminal Relocation Marine Work bCP Rail - CMO Terminal Relocation Marine Work cCP Rail - CMO Terminal Relocation Marine Work ddunkerque1dunkerque2dunkerque3PASIR PAJANG CONTAINER TERMINAL (Singapore)沉管法施工振動成樁法沖擊成樁法一次拔管法逐步拔管法單管法雙管法芯管密實法內擊沉管法5.2 沉管法沉管法(一)振動成樁法振動擠密碎石樁施工順序圖振動沉管碎石樁加固地基(二)沖擊成樁法1單管法單管沖擊成樁工藝 2、雙管法 （1）芯管密實法芯管密實法成樁工藝 (2)內擊沉管法內擊沉管法制樁工藝6 質量檢驗 碎石樁施工結束后，除砂土地基外，應間隔一定時間方可進行質量檢驗。對粘性土地基，間隔時間可取34周，對粉土地基可取23周。 質量檢驗