地基处理 教学课件 作者 贺建涛 第六章.ppt

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1、6.1概述第六章柱锤冲扩桩法柱锤冲扩桩法是指反复将柱状重锤提到高处使其自由落下冲击成孔，然后分层填料夯实形成扩大桩体，与桩间土组成复合地基的地基处理方法。该法施工简便易行，振动及噪音小。尤其重要的是，当桩身填料使用以建筑垃圾、拆房土为主的碎砖三合土时，不仅避免了建筑垃圾占用土地，而且减少污染、保护环境。目前，这项地基处理新技术已大量应用于工程实践，河北、山东、天津等省市采用该项技术的工程已有几百个，处理面积近100万m2，取得了良好的经济效益和社会效益，1996年列入建设部科技成果重点推广项目。6.1概述第六章柱锤冲扩桩法柱锤冲

2、扩桩法适用于处理杂填土、粉土、粘性土、素填土和黄土等地基，对地下水位以下饱和松软土层应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过6m，复合地基承载力特征值不宜超过160kPa。对大型的、重要的或场地复杂的工程，在正式施工前应在有代表性的场地上进行试验。6.2加固机理第六章柱锤冲扩桩法1.成孔及成桩过程中对原土的动力挤密作用当质量1~8t的柱锤，提升5~10m高自由下落冲击成孔及夯实成桩过程中，其冲击能可达50~80kN·m，较大的夯击能量产生的冲击波和动应力在土中传播，使颗粒破碎或使颗粒产生瞬间的相对运动，导致柱锤底土体被竖

3、向挤密的同时桩周围土体被侧向挤密。与此同时，夯实成桩过程中强大的夯击振动迫使部分碎砖挤入桩周围土中，使桩间土孔隙比减少，土体性质得到改善。6.2加固机理第六章柱锤冲扩桩法2.对原土的动力固结作用对于饱和软土地基，柱锤冲孔时，夯击能使土体产生动力固结。因为饱和土体中一些微小气泡中的气体受到夯击时被排出，土体产生瞬时沉降变形，体积被压缩。当气体体积的百分比接近零时，土体便变得不可压缩。经过多次夯击，土中孔隙水压力迅速升高。当施加到相应于孔隙水压力上升到与覆盖压力相等的能量时，土体局部发生液化并产生触变。当孔隙水压力消散，土触变恢复后

4、，土体固结，桩底及桩间土的强度便得到了提高。在实际施工中，地面开裂，地下水沿裂隙喷冒的现象多次出现，从而证明了动力固结作用的存在。6.2加固机理第六章柱锤冲扩桩法3.冲扩桩充填置换作用柱锤冲扩桩法成桩过程也是柱锤冲扩桩对原有地基进行充填置换的过程。不仅桩身具有一定的强度，桩间土强度也被提高，两者形成柱锤冲扩桩复合地基。这种充填置换作用依软土性状及分布厚度可分为桩式置换和整式置换，当软土厚度不大且坍孔不十分严重时，主要是桩式置换，它主要依靠桩身强度和桩间土体的侧向约束力来维持桩体的平衡。当饱和土层深厚且极其松软时，则主要是整式置换

5、，经施工现场开挖检验，其桩身断面自上而下逐渐加大，至一定深度后，基本连成一体，桩与桩间土已没有明显界限。6.2加固机理第六章柱锤冲扩桩法4.生石灰的水化和胶凝作用对于含水量较高的软土地基，碎砖三合土中的石灰将发挥加固作用。⑴膨胀挤密夯入桩孔侧壁及桩体中的生石灰，遇水后消解成熟石灰。在这一过程中，生石灰固体崩解，孔隙体积增大；同时颗粒表面积增大，表面附着物增多，使固相颗粒体积增大。⑵脱水挤密碎转三合土中的生石灰将使土体产生一定的汽化脱水。同时，碎转三合土中的碎转及土也可吸收一部分桩间土的水分。从而使桩间土中含水量下降，孔隙比减小，

6、土颗粒靠拢挤密，从而达到脱水挤密效果。6.2加固机理第六章柱锤冲扩桩法⑶胶凝作用当成桩一定时间后，桩身填料中的生石灰发生水化反应的部分产物与与土中原有的二氧化硅和氧化铝产生化学反应，生成具有强度和水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙等水化产物。水化物使土粒粘结，土聚集体增大，改变了土的结构，提高了桩身及桩间土的强度，土体的强度将随龄期的增长而增加。此外，石灰与桩间土会产生化学反应，使土体强度具有一定的安全储备。6.3设计第六章柱锤冲扩桩法1.处理范围处理范围应大于基底面积，主要作用在于增强地基的稳定性，防止基底下被处理土层在附加应力作

7、用下产生侧向变形，因此原天然土层越软，加宽的范围应越大。通常按压力扩散角来确定加固范围的宽度。对一般地基，在基础外缘应扩大1~2排桩，并不应小于基底下处理土层厚度的1/2。对可液化地基，处理范围可按上述要求适当加宽。对于上部荷载较小的室内非承重墙及单层砖房可仅在基础范围内布桩。6.3设计第六章柱锤冲扩桩法2.处理深度柱锤冲扩桩法适用于6m以内的浅层处理。地基处理深度的确定应考虑以下因素：⑴软弱土层厚度；⑵可液化土层厚度；⑶地基变形等因素。对相对硬层埋藏较浅的土层，应深达相对硬土层；当相对硬层埋藏较深时，应按下卧层地基承载力及建筑

8、物地基的变形允许值确定；对可液化地基，应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的有关规定确定。6.3设计第六章柱锤冲扩桩法3.桩位布置桩位布置可采用正方形、矩形、三角形布置。常用桩距1.5~2.5m，或取桩径的2~3倍。对于可塑状态粘性土