地基處理-第8章--砂樁ppt課件.ppt

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1、第8章砂樁Chapter8SandColumn砂樁法是指利用振動(dòng)或沖擊荷載，在軟弱地基中成孔后，填入砂并將其擠壓入土中，形成較大直徑的密實(shí)砂樁的地基處理方法，主要包括砂樁置換法、擠密砂樁法等。砂樁法起源于19世紀(jì)30年代的歐洲，用于在海灣沉積軟土上建造兵工廠的地基工程中。當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為2m，樁徑為0.2m，每根樁承擔(dān)的荷載為10KN。8.1概述8.1Introduction此后，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)由于沒有實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，缺少先進(jìn)的施工工藝和施工設(shè)備而影響了它的發(fā)展。20世紀(jì)50年代后期，隨著振動(dòng)打樁機(jī)的出現(xiàn)，又采用振動(dòng)式打拔管施工方法，使其施工質(zhì)量和施工效率均有顯著提高，處理深度可達(dá)3

2、0m左右。砂樁最初是用于處理松散砂土和人工填土地基的，而在軟弱粘性土地基上的應(yīng)用不太成功。因?yàn)檐浫跽承酝恋臐B透性小，靈敏度大，成樁過(guò)程中產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力不能迅速消散，擠密效果較差，而且因擾動(dòng)而破壞了土的天然結(jié)構(gòu)，降低了土的抗剪強(qiáng)度。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，在軟弱粘性土中形成砂樁復(fù)合地基后再對(duì)其進(jìn)行加載預(yù)壓，可提高地基強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，并減小工后沉降。國(guó)內(nèi)的實(shí)踐也表明，如不進(jìn)行預(yù)壓，砂樁施工后的地基在荷載作用下仍有較大的沉降變形，對(duì)沉降要求較嚴(yán)的建筑物難以滿足要求。因此，使用砂樁構(gòu)成砂樁復(fù)合地基，對(duì)它再進(jìn)行堆載預(yù)壓，可顯著提高地基強(qiáng)度，改善地基的整體穩(wěn)定性，并減小地基沉降量。我國(guó)1959年

3、首次在上海重型機(jī)器廠采用錘擊沉管擠密砂樁法處理地基，1978年又在寶山鋼鐵總廠采用振動(dòng)重復(fù)壓拔管砂樁施工法處理原料堆場(chǎng)地基。近十多年來(lái)，砂樁法在我國(guó)工業(yè)與民用建筑、交通、水利等工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。工程實(shí)踐表明，砂樁法用于處理松散砂土和塑性指數(shù)不高的非飽和粘性土地基，其擠密(或振密)效果較好，不僅可以提高地基的承載力、減小地基的沉降，而且可以防止砂土由于振動(dòng)或地震所產(chǎn)生的液化。砂樁處理飽和軟弱粘性土地基時(shí)，主要是置換作用，可以提高地基承載力和減小沉降，同時(shí)，還起排水通道作用，能夠加速地基的固結(jié)。地基土的土質(zhì)不同，對(duì)砂樁的作用原理也不盡相同。1、在松散砂土中的作用1）擠密作用采用沖

4、擊法或振動(dòng)法往砂土中下沉樁管和一次拔管成樁時(shí)，由于樁管下沉對(duì)周圍砂土產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管將地基中同體積的砂擠向周圍的砂層，使其孔隙比減小，密度增大，這就是擠密作用，有效擠密范圍可達(dá)3－4倍樁直徑，且地基承載力可提高2～5倍。這就是通常所謂的“擠密砂樁”。8.2加固原理8.2MechanismofReinforcement2）振密作用采用振動(dòng)法往砂土中下沉樁管和逐步拔出樁管成樁時(shí)，下沉樁管對(duì)周圍砂層產(chǎn)生擠密作用，拔起樁管對(duì)周圍砂層產(chǎn)生振密作用，有效振密范圍可達(dá)6倍樁直徑左右。振密作用比擠密作用更顯著，其主要特點(diǎn)是砂樁周圍一定距離內(nèi)地面發(fā)生較大的下沉。采用這種成樁方法的砂樁稱為“振

5、密砂樁”。2、在軟粘土中的作用1）置換作用密實(shí)的砂樁在軟弱粘性土中取代了同體積的軟弱粘性土（置換作用），形成復(fù)合地基，使承載力有所提高，地基沉降也變小。一般地，砂樁復(fù)合地基承受外載荷時(shí)，發(fā)生壓力向砂樁集中的現(xiàn)象，使樁周圍土層承受的壓力減小，沉降也相應(yīng)減小。砂樁復(fù)合地基與天然的軟弱粘性土地基相比，地基承載力增大率和沉降減小率都與置換率成正比關(guān)系。根據(jù)載荷試驗(yàn)，在同等載荷作用下，其沉降可比天然地基減小20%－30%。2）排水作用在軟弱粘性土地基中，砂樁可以像砂井一樣起排水作用，從而加快地基的固結(jié)沉降速率。砂樁復(fù)合地基與天然地基載荷試驗(yàn)的對(duì)比表明，在荷載相同的條件下，前者的沉降穩(wěn)定時(shí)間比后

6、者短得多。以上海寶山鋼鐵總廠的對(duì)比試驗(yàn)為例，在承壓板面積影響范圍內(nèi)為飽和的粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，在荷載約為160kPa時(shí)，砂樁復(fù)合地基沉降穩(wěn)定時(shí)間為69－70h，而天然地基為190h，說(shuō)明砂樁對(duì)促進(jìn)地基固結(jié)沉降有十分顯著的作用3、砂樁用途（1）在松散砂土中，可用于增大相對(duì)密度，防止振動(dòng)液化。（2）在軟弱粘性土中，可用于提高地基承載力，加速固結(jié)沉降，改善地基的整體穩(wěn)定性。1、加固范圍應(yīng)根據(jù)建（構(gòu)）筑物的重要性和場(chǎng)地條件及基礎(chǔ)型式而定。對(duì)于一般基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)外應(yīng)擴(kuò)大1～3排；對(duì)于可液化地基，在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大寬度不應(yīng)小于可液化土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于5m；對(duì)于高等級(jí)公路，一般應(yīng)處理至邊

7、緣外1～3m。8.3設(shè)計(jì)計(jì)算(Design)2、樁位布置對(duì)大面積滿堂處理，樁位宜用等邊三角形布置；對(duì)于獨(dú)立或條形基礎(chǔ)，樁位宜采用正方形、矩形等腰三角形布置；對(duì)圓形或環(huán)形基礎(chǔ)宜用放射形布置。3、加固深度加固深度應(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；（1）當(dāng)軟土層不厚時(shí)，應(yīng)穿透軟土層；（2）當(dāng)軟土層較厚時(shí)，對(duì)按變形控制的工程，加固深度應(yīng)滿足砂樁復(fù)合地基變形不超過(guò)地基容許變形值并滿足下臥層承載力的要求；（3）當(dāng)軟土層厚度較大時(shí)，對(duì)于按穩(wěn)定性要求控制