未处理液化土层碎石桩桩距计算方法初探

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1、未处理液化土层碎石桩桩距计算方法初探2009-09-1418:01王健  （宿迁学院建筑工程系，江苏宿迁223800）摘要：文章总结了沉管挤密碎石桩处理液化地基的桩距计算方法以及预留未处理液化土层的研究现状，推导出预留未处理液化土层，同时考虑土体侧向、竖向变形和土粒流失的沉管挤密桩桩距的计算方法。关键词：沉管挤密碎石桩；液化地基；桩距计算中图分类号：U416　　　　　　文献标识码：A　　　　　　文章编号：1009-2374（2009）19-0168-02　　　　目前沉管挤密碎石桩已广泛应用于处理液化地基，一些文献通过理论分析和现场实测，对振动沉管挤密碎石桩的竖向加密作用进行

2、了深入研究，定性得出在竖向加密和碎石桩排水作用下，复合地基底部一定厚度的液化土层液化可基本被消除，本文根据目前研究成果结合工程经验，经分析推导得出预留未处理液化土层沉管挤密碎石桩桩距计算方法。　　一、预留未处理液化土层研究现状　　李学宁（1992）利用铝合金多层剪切砂箱对预留液化土层的减震机理进行了室内模型试验，得出“保留2～3m厚、深度在5m以下的液化层对一般房屋是可行的。一方面液化加固深度可减小，甚至可以不加固，从而节约基建投资，另一方面因设计地震力仍按非液化场地一样考虑，从而增加了实际结构的安全度”的结论。　　方磊（2006）通过对碎石桩复合地基的孔压计算分析，得出“

3、由于上部碎石桩体的排水作用，在复合地基底部预留一定厚度的液化土层也可以确保其在地震时不液化”的结论。　　从文献中实测孔隙水压力随振源距的衰减规律及土体的振动加速度随距离衰减规律，可以看出振动沉管施工过程中可对桩下液化土层孔压造成影响，影响范围可达5m，距桩体距离2m以内桩体排水和挤密作用较明显。　　许明军通过计算分析将碎石桩的竖向加密作用和预留液化土层的减震作用，并将其运用在处理高速公路液化地基的优化设计中，并给出了“通常情况下，碎石桩复合地基下0.8～1.2m的范围内受到上部桩体排水影响较大，在地震时基本不会液化，因此，碎石桩可以只要达到距离不液化层顶面0.8～1.2m处

4、就能消除液化的目的”和“在一定范围内可以预留2～3m的液化层，利用液化层液化减震，但要在路堤坡两脚下范围内打穿液化土层以确保液化层的液化侧扩”的有益结论，并结合具体工程给出了算例。　　二、碎石桩处理液化地基的桩距计算方法研究现状　　（一）假定加固土层没有流失、仅发生侧向位移的桩距确定方法　　1．仅考虑振动、挤压等加密作用的计算方法。《建筑地基处理技术规范》（JGJ971-2002），在确定碎石桩桩间距时采用下面的公式：正三角布桩时：L=0.952D■　　　　　　　（1）正方形布桩时：L=0.886D■　　　　　　　  （2）式中：D——碎石桩直径；e0——天然土的初始孔隙比

5、；e1——加固后桩间土要求达到的孔隙比。　　2．考虑碎石桩多种抗液化作用的桩距计算方法。根据文献可知考虑碎石桩复合地基多种抗液化作用时，桩间距的计算公式为：正三角布桩时：L=0.952D■　　　　　　（3）正方形布桩时：L=0.886D■　　　　　　（4）式中：（e1）F——抗液化临界孔隙比，即假设加固处理后桩间土要求达到的孔隙比（e1）F就是土层达到液化临界标贯击数的（Ncr）F孔隙比；其它参数同式（1）、（2）。　　（二）假定加固土层没有流失、发生侧向和竖向位移的桩距确定方法张吉占在文献中提出了同时考虑地面下沉时挤密桩间距的计算方法，公式如下：正方形布桩：L=0.886

6、D■　　　　　（5）正三角形布桩：L=0.952D■                 （6）式中：H——初始加固深度；△S——加固后地面下沉量；其他参数同式（1）、（2）。　　（三）考虑加固土层流失、发生侧向和竖向位移的桩距确定方法　　张吉占在文献提出了考虑加固土层流失和地面下沉时挤密桩间距的计算方法，计算式如下：正方形布桩：L=0.886D■（7）正三角形布桩：L=0.952D■（8）式中：β——土粒流失比，取值0～0.5；■——抗液化挤密桩沉降比，振动沉管取0.03～0.06。其他参数同式（5）、（6）。　　三、预留未穿透液化土层桩距计算公式的推导假定加固后单桩影响范围

7、内桩间土中土粒体积为V1，单桩影响范围内土粒流失体积为△VS，加固后未穿透土层中土粒体积为V2，加固后单桩影响范围内所有桩间土中土粒体积（整个液化土层）为V3，并假定：　　　　　　　　?茁=■                　　　　           （9）式中：?茁为流失比，即流失的土粒体积△V3与桩体范围内原有土粒体积△VS之比。当碎石桩采用正方形布置时，单桩影响范围所有土体体积为：　　　　　　V3=■L2（H+h）     　　　             （10）　　式中：H——加固深度；h——未穿透土层厚