地基處理 第四章砂樁和第五章石灰樁.ppt

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1、第四章砂樁砂樁是指用振動或沖擊荷載在軟弱地基中成孔后，再將砂擠入土中，形成大直徑的密實柱體。砂樁適用于松散砂土、人工填土、粘性土、粉土和雜填土等地基，以提高地基的強度，減少地基的壓縮性，或提高地基的抗震能力，以防止飽和松散砂土地基的振動液化。對加固飽和軟弱土地基則應慎重，如果建筑物以變形為控制條件，則砂樁處理后的軟弱地基需經(jīng)預壓，以消除沉降后才可作為建筑物地基，否則難以滿足建筑物對沉降的要求。根據(jù)國內(nèi)外的使用經(jīng)驗，砂樁適用于中小型工業(yè)與民用建筑物、散料堆場、碼頭、路堤、油罐等工程的地基加固。4.1砂樁的加固機理一、在松散砂土中的加固機理砂土屬單粒結構，可分為疏松和密實兩種極端狀

2、態(tài)。密實的單粒結構，顆粒間的排列已接近最穩(wěn)定狀態(tài)，在動（靜）荷載下，一般不再產(chǎn)生大的變形。而疏松的單粒結構，顆粒間孔隙大，顆粒位置不穩(wěn)定，在動（靜）荷載作用下容易產(chǎn)生位移，因而會產(chǎn)生較大的沉降，特別在動荷載作用下更為顯著，可減少20%，因此必須經(jīng)過人工處理后才可作為建筑物的地基。在砂樁的成樁過程中，因采用振動或沖擊方法，樁管對周圍砂土產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，將地基中等于樁管體積的砂擠向周圍的砂層，這種強制擠密使砂土的相對密度增加，孔隙比降低，干密度和內(nèi)摩擦角增大，土的物理力學性能得到改善，地基承載力大幅度提高，一般可提高2~5倍。當砂土地基被擠密到臨界孔隙比以下時，還可防止砂土振

3、動液化。二、在軟弱粘土中的加固機理砂樁在軟弱粘性土地基中主要起置換作用和排水作用，這樣形成的復合地基，可提高地基的承載力和整體穩(wěn)定性。1、置換作用粘性大多為蜂窩結構，在成樁過程中受擾動后，比具有相同密實度和含水量的原狀土的力學性質(zhì)會降低，不僅很難起到擠密加固作用，甚至會使樁周土體強度出現(xiàn)暫時降低。所以砂樁加固軟弱地基主要利用砂樁本身的強度形成復合地基，提高地基的承載力和地基的整體穩(wěn)定性。2、排水作用一般軟弱地基土的滲透性很小,滲透系數(shù)多在1×10-7~1×10-4cm/s范圍內(nèi)。在軟弱地基中設置砂樁后,減少了軟弱地基土的的排水距離,加快了固結速率,有助于地基土強度的提高。4.2

4、砂樁的設計與計算一、加固范圍加固范圍應根據(jù)建筑物的重要性和場地條件確定，通常砂樁擠密地基的寬度應超出基礎的寬度，每邊放寬不應少于1~3排；當砂樁用于防止砂層液化時，每邊放寬不宜小于處理深度的1/2（并不應小于5m）。當可液化層上覆蓋有厚度大于3m的非液化層時，每邊放寬不宜小于液化層厚度的1/2（并不應小于3m）。二、樁位布置砂樁最常用的布置方式有等邊三角形和正方形兩種。對于砂土地基，砂樁主要起擠密作用，采用等邊三角形更有利，可使地基擠密較為均勻。對于軟粘土地基，采用正方形或等邊三角形均可。三、砂樁直徑砂樁直徑可根據(jù)成樁方法、施工機械能力和置換率確定，多采用300~800mm。對

5、飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。四、砂樁長度砂樁長度應根據(jù)軟弱土層的性能、厚度或工程要求按下列原則確定：(綜合確定)（1）當軟弱土層厚度不大時，砂樁應穿過軟弱土層，以減少地基變形。（2）當軟弱土層厚度較大時，對按穩(wěn)定性控制的工程，砂樁長度應不小于最危險滑動面以下1m（一般為1.5~2.0m）深度；對按變形控制的工程，砂樁長度應滿足砂樁復合地基沉降量不超過建筑物地基容許沉降量要求，并滿足地基軟弱下臥層強度要求。（3）在可液化地基中，樁長應穿透可液化層，或按國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》的有關規(guī)定執(zhí)行。砂樁樁長不宜小于4m。五、樁距計算砂樁在砂性與軟弱粘性土中樁距計算方法有差別，通常

6、樁距是通過現(xiàn)場試驗確定.如無現(xiàn)場試驗資料，也可采用計算方法進行估算。（一）砂性土地基中樁距設計當前砂性土地基中樁距設計方法主要有二種：第一種方法假定擠密后土體顆粒增多而體積不變，由加固后要求的孔隙比計算出砂樁的間距；第二種方法是以灌砂率為參數(shù)，繪出天然地基標貫值、砂樁地基樁土間標貫值之間關系曲線，借以求出砂樁間距和灌砂量。1、根據(jù)孔隙比要求設計設砂樁的布置如圖4.2-1所示。假定在松散砂土中打入砂樁能起到100%的擠密效果,即成樁過程中地面沒有隆起或下沉現(xiàn)象,被加固的砂土沒有流失。設一根砂樁所分擔的加固面積為A,樁截面面積為Ap,樁距為L,單位深度灌砂量為q,原砂土地基單位深度

7、的平均體積為Vo。其中砂固相顆粒體積為Vs,見圖4.2-2。無粘性土緊密狀態(tài)指標——相對密度然而，由于砂土的密實度還與砂粒的形狀、粒徑級配有關（比如，疏松的級配良好的砂土的孔隙比，有時要比緊密的顆粒均勻的砂土的孔隙比?。?，因此僅采用天然孔隙比作為砂土緊密狀態(tài)的分類指標缺乏概括性。緊密狀態(tài)Dr密實0.67-1中密0.33-0.67稍密0.2-0.33松散0-0.2新規(guī)范規(guī)定：砂石樁的間距應通過現(xiàn)場試驗確定，對于粉土和砂土地基不宜大于砂石樁直徑的4.5倍；對于粘性土地基不宜大于砂石樁直徑的3倍，