地基处理 第四章砂桩和第五章石灰桩.ppt

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1、第四章砂桩砂桩是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，再将砂挤入土中，形成大直径的密实柱体。砂桩适用于松散砂土、人工填土、粘性土、粉土和杂填土等地基，以提高地基的强度，减少地基的压缩性，或提高地基的抗震能力，以防止饱和松散砂土地基的振动液化。对加固饱和软弱土地基则应慎重，如果建筑物以变形为控制条件，则砂桩处理后的软弱地基需经预压，以消除沉降后才可作为建筑物地基，否则难以满足建筑物对沉降的要求。根据国内外的使用经验，砂桩适用于中小型工业与民用建筑物、散料堆场、码头、路堤、油罐等工程的地基加固。4.1砂桩的加固机理一、在松散砂土中的加固机理砂土属单粒结构，可分为疏松和密实两种极端状

2、态。密实的单粒结构，颗粒间的排列已接近最稳定状态，在动（静）荷载下，一般不再产生大的变形。而疏松的单粒结构，颗粒间孔隙大，颗粒位置不稳定，在动（静）荷载作用下容易产生位移，因而会产生较大的沉降，特别在动荷载作用下更为显著，可减少20%，因此必须经过人工处理后才可作为建筑物的地基。在砂桩的成桩过程中，因采用振动或冲击方法，桩管对周围砂土产生很大的横向挤压力，将地基中等于桩管体积的砂挤向周围的砂层，这种强制挤密使砂土的相对密度增加，孔隙比降低，干密度和内摩擦角增大，土的物理力学性能得到改善，地基承载力大幅度提高，一般可提高2~5倍。当砂土地基被挤密到临界孔隙比以下时，还可防止砂土振

3、动液化。二、在软弱粘土中的加固机理砂桩在软弱粘性土地基中主要起置换作用和排水作用，这样形成的复合地基，可提高地基的承载力和整体稳定性。1、置换作用粘性大多为蜂窝结构，在成桩过程中受扰动后，比具有相同密实度和含水量的原状土的力学性质会降低，不仅很难起到挤密加固作用，甚至会使桩周土体强度出现暂时降低。所以砂桩加固软弱地基主要利用砂桩本身的强度形成复合地基，提高地基的承载力和地基的整体稳定性。2、排水作用一般软弱地基土的渗透性很小,渗透系数多在1×10-7~1×10-4cm/s范围内。在软弱地基中设置砂桩后,减少了软弱地基土的的排水距离,加快了固结速率,有助于地基土强度的提高。4.2

4、砂桩的设计与计算一、加固范围加固范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，通常砂桩挤密地基的宽度应超出基础的宽度，每边放宽不应少于1~3排；当砂桩用于防止砂层液化时，每边放宽不宜小于处理深度的1/2（并不应小于5m）。当可液化层上覆盖有厚度大于3m的非液化层时，每边放宽不宜小于液化层厚度的1/2（并不应小于3m）。二、桩位布置砂桩最常用的布置方式有等边三角形和正方形两种。对于砂土地基，砂桩主要起挤密作用，采用等边三角形更有利，可使地基挤密较为均匀。对于软粘土地基，采用正方形或等边三角形均可。三、砂桩直径砂桩直径可根据成桩方法、施工机械能力和置换率确定，多采用300~800mm。对

5、饱和粘性土地基宜选用较大的直径。四、砂桩长度砂桩长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：(综合确定)（1）当软弱土层厚度不大时，砂桩应穿过软弱土层，以减少地基变形。（2）当软弱土层厚度较大时，对按稳定性控制的工程，砂桩长度应不小于最危险滑动面以下1m（一般为1.5~2.0m）深度；对按变形控制的工程，砂桩长度应满足砂桩复合地基沉降量不超过建筑物地基容许沉降量要求，并满足地基软弱下卧层强度要求。（3）在可液化地基中，桩长应穿透可液化层，或按国家标准《建筑抗震设计规范》的有关规定执行。砂桩桩长不宜小于4m。五、桩距计算砂桩在砂性与软弱粘性土中桩距计算方法有差别，通常

6、桩距是通过现场试验确定.如无现场试验资料，也可采用计算方法进行估算。（一）砂性土地基中桩距设计当前砂性土地基中桩距设计方法主要有二种：第一种方法假定挤密后土体颗粒增多而体积不变，由加固后要求的孔隙比计算出砂桩的间距；第二种方法是以灌砂率为参数，绘出天然地基标贯值、砂桩地基桩土间标贯值之间关系曲线，借以求出砂桩间距和灌砂量。1、根据孔隙比要求设计设砂桩的布置如图4.2-1所示。假定在松散砂土中打入砂桩能起到100%的挤密效果,即成桩过程中地面没有隆起或下沉现象,被加固的砂土没有流失。设一根砂桩所分担的加固面积为A,桩截面面积为Ap,桩距为L,单位深度灌砂量为q,原砂土地基单位深度

7、的平均体积为Vo。其中砂固相颗粒体积为Vs,见图4.2-2。无粘性土紧密状态指标——相对密度然而，由于砂土的密实度还与砂粒的形状、粒径级配有关（比如，疏松的级配良好的砂土的孔隙比，有时要比紧密的颗粒均匀的砂土的孔隙比小），因此仅采用天然孔隙比作为砂土紧密状态的分类指标缺乏概括性。紧密状态Dr密实0.67-1中密0.33-0.67稍密0.2-0.33松散0-0.2新规范规定：砂石桩的间距应通过现场试验确定，对于粉土和砂土地基不宜大于砂石桩直径的4.5倍；对于粘性土地基不宜大于砂石桩直径的3倍，