地基处理 教学课件 作者 贺建涛 第五章1(砂石桩法）.ppt

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1、第五章挤密桩法挤密桩法是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土（或灰土、二灰、水泥土）、石灰或其它材料，再加以振实而成为直径较大桩体的方法。挤密桩属于柔性桩，而木桩、钢筋混凝土桩和钢桩属于刚性桩，两者的区别如表5-1所示。与后者不同，挤密桩主要靠桩管打入地基时对地基土的横向挤密作用，在一定的挤密功能作用下土粒彼此移动，小颗粒填入大颗粒的孔隙，颗粒间彼此紧靠，孔隙减小，此时土的骨架作用随之增强，从而使土的压缩性减小、抗剪强度提高。由于桩身本身具有较高的承载能力和较大的变形模量，且桩体断面较大，约占松软土加固面积的20%～30%左右，故在粘性土地基加

2、固时，桩体与桩周土组成复合地基，可共同承担建筑物的荷载。第五章挤密桩法5.1砂石桩法1.概述碎石桩、砂桩和砂石桩总称为砂石桩，又称粗颗粒土桩，是指采用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石、砂或砂石挤压入已成的孔中，形成砂石所构成的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。砂石桩适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土地基。对饱和粘土地基上对变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置换。砂石桩也可用于处理可液化地基。第五章挤密桩法5.1砂石桩法2.加固机理(1)对松散砂土和粉土的加固机理砂石桩法加固砂性土地基的主要目的是提高地基土承载力、减

3、少变形和增强抗液化性。砂石桩加固砂土地基抗液化的机理主要有下列三方面作用：①挤密作用砂土和粉土属于单粒结构，其组成单元为松散粒状体，渗透系数大，一般大于10-4cm/s。单粒结构在松散状态时，颗粒的排列位置是极不稳定的，在动力和静力作用下会重新进行排列，趋于较稳定的状态。即使颗粒的排列接近较稳定的状态，在动力和静力作用下也将发生位移，改变其原来的排列位置。松散砂土在振动力作用下，其体积可减少20%。第五章挤密桩法5.1砂石桩法对挤密砂桩和碎石桩的沉管法或干振法，由于在成桩过程中桩管对周围砂层产生很大的横向挤压力，桩管中的砂挤向桩管周围的砂层，使桩管周围的砂层孔隙比

4、减小，密实度增大，这就是挤密作用。有效挤密范围可达3～4倍桩直径。对振冲挤密法，在施工过程中由于水冲使松散砂土处于饱和状态，砂土在强烈的高频强迫振动下产生液化并重新排列致密，且在桩孔中填入大量粗骨料后，被强大的水平振动力挤入周围土中，这种强制挤密使砂土的密实度增加，孔隙比降低，干密度和内摩擦角增大，土的物理力学性能改善，使地基承载力大幅度提高，一般可提高2～5倍。同时，由于地基密实度显著提高，其抗液化的性能也得到改善。第五章挤密桩法5.1砂石桩法②排水减压作用对砂土液化机理的研究证明，当饱和松散砂土受到剪切循环荷载作用时，将发生体积的收缩和趋于密实，在砂土无排水条

5、件时体积的快速收缩将导致超静孔隙水压力来不及消散而急剧上升。当砂土中有效应力降低为零时便形成了完全液化。碎石桩加固砂土时，桩孔内充填碎石（卵石、砾石）等反滤性好的粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水减压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高和砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。第五章挤密桩法5.1砂石桩法③砂基预震效应美国H.B.Seed等人（1975）的试验资料表明，相对密度但受过预震影响的砂样，其抗液能力相当于相对密度的未受过预震的砂样。即在一定应力循环次数下，当两试样的相对密度相同时，要造成经过预震的试样发生液化，所需施加的应力要比施加未经

6、预震的试样引起液化所需应力值提高46%。从而得出了砂土液化特性除了与砂土的相对密度有关外，还与其振动应变史有关的结论。国外报道中指出只要小于0.074mm的细颗粒含量不超过10%，都可得到显著的挤密效应。根据经验数据，土中细颗粒含量超过20%时，振动挤密法对挤密而言不再有效。第五章挤密桩法5.1砂石桩法(2)对粘性土的加固机理①置换作用密实的砂石桩在软弱粘性土中取代部分软弱粘性土，形成复合地基，使承载力有所提高，地基沉降减少。载荷试验和工程实践证明，砂石桩复合地基承受外荷载时，发生压力向砂石桩集中的现象，使桩周围土层承受的压力减少，沉降也相应减小。砂石桩复合地基与

7、天然软弱粘性土地基相比，地基承载力增大率和沉降减小率与置换率成正比关系。根据日本的经验，地基沉降减少70%~90%；根据我国在淤泥质亚粘土和淤泥质粘土中形成的砂石桩复合地基的载荷试验，在同等荷载作用下，其沉降可比天然地基减少20%~30%。第五章挤密桩法5.1砂石桩法②排水作用如果在选用砂石桩材料时考虑级配，则所制成的砂石桩是粘土地基中一个良好的排水通道，它能起到排水砂井的效能，且大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，加速软土的排水固结，使沉降稳定加快。总之，砂石桩作为复合地基的加固作用，除了提高地基承载力、减少地基的沉降量外，还可用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的抗滑

8、稳定性。国