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(shí)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(qiáng)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(yīng)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(yù)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(yàn)，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(jī)理一、在松散砂土中的加固機(jī)理砂土屬單粒結(jié)構(gòu)，可分為疏松和密實(shí)兩種極端狀

2、態(tài)。密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(qiáng)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(xué)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(dāng)砂土地基被擠密到臨界孔隙比以下時(shí)，還可防止砂土振

3、動液化。二、在軟弱粘土中的加固機(jī)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(fù)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(jié)構(gòu)，在成樁過程中受擾動后，比具有相同密實(shí)度和含水量的原狀土的力學(xué)性質(zhì)會降低，不僅很難起到擠密加固作用，甚至?xí)箻吨芡馏w強(qiáng)度出現(xiàn)暫時(shí)降低。所以砂樁加固軟弱地基主要利用砂樁本身的強(qiáng)度形成復(fù)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(shè)置砂樁后,減少了軟弱地基土的的排水距離,加快了固結(jié)速率,有助于地基土強(qiáng)度的提高。4.2

4、砂樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、加固范圍加固范圍應(yīng)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(yīng)超出基礎(chǔ)的寬度，每邊放寬不應(yīng)少于1~3排；當(dāng)砂樁用于防止砂層液化時(shí)，每邊放寬不宜小于處理深度的1/2（并不應(yīng)小于5m）。當(dāng)可液化層上覆蓋有厚度大于3m的非液化層時(shí)，每邊放寬不宜小于液化層厚度的1/2（并不應(yīng)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(jī)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(yīng)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(dāng)軟弱土層厚度不大時(shí)，砂樁應(yīng)穿過軟弱土層，以減少地基變形。（2）當(dāng)軟弱土層厚度較大時(shí)，對按穩(wěn)定性控制的工程，砂樁長度應(yīng)不小于最危險(xiǎn)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(yīng)滿足砂樁復(fù)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(qiáng)度要求。（3）在可液化地基中，樁長應(yīng)穿透可液化層，或按國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。砂樁樁長不宜小于4m。五、樁距計(jì)算砂樁在砂性與軟弱粘性土中樁距計(jì)算方法有差別，通常

6、樁距是通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定.如無現(xiàn)場試驗(yàn)資料，也可采用計(jì)算方法進(jìn)行估算。（一）砂性土地基中樁距設(shè)計(jì)當(dāng)前砂性土地基中樁距設(shè)計(jì)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(jì)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(biāo)貫值、砂樁地基樁土間標(biāo)貫值之間關(guān)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(shè)計(jì)設(shè)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(shè)一根砂樁所分擔(dān)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(biāo)——相對密度然而，由于砂土的密實(shí)度還與砂粒的形狀、粒徑級配有關(guān)（比如，疏松的級配良好的砂土的孔隙比，有時(shí)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(biāo)缺乏概括性。緊密狀態(tài)Dr密實(shí)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(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)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，