地基處理新技術(shù)5(碎石樁)

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1、碎石樁復(fù)合地基StoneColumnCompositionFoundation南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院邵光輝振沖法施工1概述碎石樁(StoneColumn)碎石樁最早在1835年由法國(guó)在Bayonne建造兵工廠車間時(shí)使用1937年由德國(guó)人發(fā)明了振動(dòng)水沖法(Viborfloatation)(簡(jiǎn)稱振沖法)用來(lái)擠密砂土地基本世紀(jì)60年代初，振沖法開始用來(lái)加固粘性土地基，并形成碎石樁。隨著時(shí)間的推移，各種不同的施工工藝相應(yīng)產(chǎn)生，如沉管法、振動(dòng)氣沖法、袋裝碎石樁法、強(qiáng)夯置換法等。它們雖施工不同于振沖法，但同樣可形成密實(shí)的碎

2、石樁，人們自覺(jué)或不自覺(jué)地套用了“碎石樁”的名稱。2按施工方法分類及其適用性振密法沉管法干振法振沖擠密法置換法鉆孔錘擊法振沖置換法排土法沉管法強(qiáng)夯置換法振動(dòng)氣沖法其它方法群圍碎石樁法袋裝碎石樁法水泥碎石樁法3加固機(jī)理3.1對(duì)松散砂土加固機(jī)理疏松的單粒結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生較大的沉降，特別在振動(dòng)力作用下更為顯著，其體積可減少20％。碎石樁和擠密法加固砂性土地基的主要目的是提高地基承載力、減少變形和增強(qiáng)抗液化性。擠密作用排水減壓作用砂基預(yù)震效應(yīng)液化地基3.2對(duì)粘性土加固機(jī)理?yè)Q土置換不論對(duì)疏松砂性土或軟弱粘性土，碎石樁的加固作用有：

3、擠密、置換、排水、墊層和加筋的五種作用。強(qiáng)制置換強(qiáng)制置換4設(shè)計(jì)計(jì)算4.1一般設(shè)計(jì)原則(一)加固范圍大于基底面積。對(duì)一般地基，在基礎(chǔ)外緣宜擴(kuò)大1—2排；對(duì)可液化地基，在基礎(chǔ)外緣應(yīng)擴(kuò)大2—4排樁。(二)樁位布置（a）正方形（b）矩形（c）等腰三角形（d）放射形(三)加固深度(1)當(dāng)相對(duì)硬層的埋藏深度不大時(shí)，應(yīng)按相對(duì)硬層埋藏深度確定；(2)當(dāng)相對(duì)硬層的埋藏深度較大時(shí)，對(duì)按變形控制的工程，加固深度應(yīng)滿足碎石樁復(fù)合地基變形不超過(guò)建筑物地基容許變形值的要求；(3)對(duì)按穩(wěn)定性控制的工程，加固深度應(yīng)不小于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的深度；(4

4、)在可液化地基中，加固深度應(yīng)按要求的抗震處理深度確定；(5)樁長(zhǎng)不宜短于4m。目前國(guó)外振沖碎石樁加固地基最大深度為25m，國(guó)內(nèi)振沖碎石樁加固地基最大深度為18m，因此設(shè)計(jì)時(shí)最大樁長(zhǎng)不要超過(guò)25m，否則應(yīng)做專門的試驗(yàn)研究。碎石樁的直徑應(yīng)根據(jù)地基土質(zhì)情況和成樁設(shè)備等因素確定。采用30kw振沖器成樁時(shí)，碎石樁的樁徑一般為0.70一1.0m；采用沉管法成樁時(shí)，碎石樁的樁徑一般為0.7m，對(duì)飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。(四)樁徑4.2用于砂性土設(shè)計(jì)計(jì)算方法(一)樁距確定當(dāng)正方形布置時(shí)：處理前體積：處理后體積：可得正方形

5、樁位布置計(jì)算樁距孔隙比e變化圖故設(shè)樁體直徑為d，由于代入當(dāng)正方形布置時(shí)：當(dāng)?shù)冗吶切尾贾脮r(shí)：Dr——地基擠密后要求砂土達(dá)到的相對(duì)密實(shí)度，可取0.70—0.85。(二)液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法：N63.5——標(biāo)準(zhǔn)貫擊試驗(yàn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測(cè)值(未經(jīng)桿長(zhǎng)修正)Ncr——液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值N0——液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值（可查表得到）ds——飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度(m)ρ0——粘粒含量百分牢，當(dāng)小于3或?yàn)樯巴習(xí)r，均采用3dw——地下水位深度(m）4.3用于粘性土設(shè)計(jì)計(jì)算方法（一）樁間距確定等邊三角形布置時(shí)：正方

6、形布置時(shí)：式中：Ae——一根碎石樁承擔(dān)的處理面積；Ap——碎石樁的截面積；m——面積置換率，一般為0.10~0.30（1）按置換要求計(jì)算步驟如下：a、根據(jù)所提供的天然地基容許承載力、已確定的砂石樁容許承載力、要求達(dá)到的復(fù)合地基承載力，利用復(fù)合地基承載力計(jì)算公式，求出滿足上述要求的置換率。b、按碎石樁設(shè)計(jì)直徑，計(jì)算出碎石樁截面積。c、求出一根樁所分擔(dān)的地基處理面積。d、求樁間距。（2）按固結(jié)度要求確定同排水固結(jié)法砂井計(jì)算。（二）復(fù)合地基承載力或pcf——樁極限承載力（kPa）psf——天然地基限承載力（kPa）K1

7、——復(fù)合地基中樁實(shí)際極限承載力與單樁極限承載力不同的修正系數(shù)。K2——樁間土與天然地基承載力不同的修正系數(shù)。λ1——反映樁的極限承載力發(fā)揮程度的系數(shù)。λ2——反映樁間土的極限承載力發(fā)揮程度的系數(shù)。m——復(fù)合地基置換率。樁周土可能發(fā)揮的對(duì)樁體的側(cè)限能力對(duì)散體材料樁復(fù)合地基極限承載力起關(guān)鍵作用。一般表達(dá)式如下：σru——樁側(cè)土提供的側(cè)向極限應(yīng)力；Kp——樁體材料的被動(dòng)土壓力系數(shù)。側(cè)向極限應(yīng)力的計(jì)算方法主要有Brauns（1978）計(jì)算式，圓孔擴(kuò)張理論計(jì)算式，Wong.H.Y.（1975）計(jì)算式，Hughes和With

8、ers（1974）計(jì)算式和被動(dòng)土壓力法等。（三）沉降計(jì)算1、分層總和法復(fù)合模量式中樁土應(yīng)力比m在無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)，對(duì)粘性土可取2—4，對(duì)粉土可取1.5—3，原土強(qiáng)度低者取大值，原土強(qiáng)度高者取小值。目前尚未形成碎石樁復(fù)合地基的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Ψs。韓杰(1992)通過(guò)對(duì)5幢建筑物的沉降觀測(cè)資料分析得到，Ψs＝0.43—1.20，平均值為0.93，在沒(méi)有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)可假定Ψs＝1.