《地基处理》4.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,碎（砂）石桩法,碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成复合地基加固桩。碎石桩和砂桩等在国外统称为散体桩或租颗粒土桩。所谓散体桩是指无粘结强度桩，由碎石柱或砂桩等散体桩和桩间土组成复合地基亦可称为散体桩复合地基。,当前在国内外广泛应用碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。,1/59,振动水冲法是1937年由德国凯勒企业设计制造出含有当代振冲器雏形机具，用来挤密砂土地基取得成功。20世纪60年代初，振冲法在德国开始用来加固粘性土地基，因为填料是碎石，故称为碎石桩，之后，在各国推广应用。,碎石桩是散体桩一个，按其制桩工艺可分为振冲(湿法)碎石桩和干法碎石桩两大类。采取振动加水冲制桩工艺制成碎石桩称为振冲碎石桩或湿法碎石桩。采取各种无水冲工艺(如干振、振挤、锤击等)制成碎石桩统称为干法碎石桩。当以砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等为填充料制成桩称为砂石桩。,2/59,振冲法施工,3/59,本世纪60年代初，振冲法开始用来加固粘性土地基，并形成碎石桩。,伴随时间推移，各种不一样施工工艺对应产生，如沉管法、振动气冲法、袋装碎石桩法、强夯置换法等。它们虽施工不一样于振冲法，但一样可形成密实碎石桩，人们自觉或不自觉地套用了“碎石桩”名称。,4/59,按施工方法分类及其适用性,振密法,沉管法,干振法,振冲挤密法,5/59,置换法,钻孔锤击法,振冲置换法,排土法,沉管法,强夯置换法,振动气冲法,其它方法,群围碎石桩法,袋装碎石桩法,水泥碎石桩法,6/59,分类,施工方法,成桩工艺,适用土类,振密法,振冲挤密法,采取振冲器振动水成孔，再振动密实填料成桩，并挤密桩间土,沙性土、非饱和粘性土，以炉灰、炉渣、建筑垃圾为主杂填土，涣散素填土,沉管法,采取沉管成桩，振动或锤击密实填料成桩，并挤密桩间土,干振法,采取振孔器成孔，再用振孔器振动密实填料成桩，并挤密桩间土,振冲置换法,采取振冲器振动水冲成孔，再振动密实填料成桩,饱和粘性土,钻孔锤击法,采取沉管切钻孔取土方法成孔，锤击填料成桩,7/59,分类,施工方法,成桩工艺,适用土类,排土法,振动气冲法,采取压缩气体成孔，振动密实填料成桩,饱和粘性土,沉管法,采取沉管成桩，振动或锤击填料成桩,强夯置换法,采取重锤夯击成孔和重锤夯击填料成桩,其它方法,水泥碎石桩法,在碎石内加水泥和膨润土制成桩体,饱和粘性土,裙围碎石桩法,在群桩周围设置刚性（混凝土）裙围来约束桩体侧向膨胀,袋装砂石桩法,将碎石装入土工膜袋而制成桩体，土工膜袋可约束桩体侧向膨胀,8/59,工程实践表明，砂石桩用于处理,涣散砂土和塑性指数不高非饱和粘性土地基,，其,挤密(或振密)效果,很好，不但能够提升地基承载力、降低地基固结沉降，而且能够预防砂土因为振动或地震所产生液化。砂石桩处理,饱和软弱黏性土地基,时，主要是,置换作用,，能够提升地基承载力和降低沉降，同时，还起排水通道作用，能够加速地基固结。,9/59,中华人民共和国行业标准建筑地基处理技术规范(JGJ79-)中要求：“振冲法适合用于处理,砂土,、,粉土,、,粉质粘土,、,素填土,和,杂填土,等地基。对于处理不排水抗剪强度大于20kPa饱和粘性土和饱和黄土地基，应在施工前经过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适合用于处理粘粒含量小于10中砂、粗砂地基。”,10/59,砂桩,当前国内外砂桩惯用成桩方法有,振动成桩法,和,冲击成桩法,。,振动成桩法是使用振动打桩机将桩管沉入土层中，并振动挤密砂料。冲击成桩法是使用蒸汽或柴油打桩机将桩管打入土层中料，实际上这也就是碎石，并用内管夯击密实砂填桩沉管法。所以，砂桩沉桩方法，对于砂性土相当于挤密法，对粘性土则相当于排土成桩法。,砂桩适合用于挤密,涣散砂土,、,粉土,、,粘性土,、,素填土,、,杂填土,等地基。对饱和粘土地基上对变形控制要求不严工程也可采取砂石桩置换处理。砂桩也可用于处理,可液化地基,。,11/59,中小型工业与民用建筑,港湾构筑物：,如码头、护岸等,土工构筑物：,如土石坝、路基等,材料堆置场：,如矿石场、原料场等,其它：,如轨道、滑道、船坞等。,应用范围,12/59,加固机理,对涣散砂土加固机理,疏松单粒结构，产生较大沉降，尤其在振动力作用下更为显著，其体积可降低20。,碎石桩和挤密法加固砂性土地基主要目标是提升地基承载力、降低变形和增强抗液化性。,挤密作用,排水减压作用,砂基预震效应,13/59,液化地基,14/59,挤密作用,不论采取沉管法还是干振法在砂土和粉土中沉入桩管时，对其周围土体都产生很大横向挤压力，桩管将地基中等于桩管体积砂挤向桩管周围土层，使其孔隙比减小，密实度增加。此即砂石桩法挤密作用。有效挤密范围可达34倍桩直径。,依据圆柱形孔扩张理论，在土中沉管时，桩管周围土因受到挤压、扰动而发生变形和重塑，如图所表示。,15/59,从桩管表面到塑性变形区和弹性变形区在挤压应力作用下，土体受到不一样程度压密。受到严重扰动塑性变形区土强度会随休止期增加而渐渐恢复，砂石桩成桩后，伴随超孔隙水压力消散，将加速其强度恢复。,16/59,排水减压作用,对砂土液化机理研究证实，当饱和涣散砂土受到剪切循环荷载作用时，将发生体积收缩和趋于密实，在砂土无排水条件时体积快速收缩将造成超静孔隙水压力来不及消散而急剧上升。当砂土中有效应力降低为零时便形成了完全液化。,碎石桩加固砂土时，桩孔内充填碎石(卵石、砾石)等反滤性好粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好人工竖向排水减压通道，可有效地消散和预防超孔隙水压力增高和砂土产生液化，并可加紧地基排水固结。,17/59,砂基预震效应,在一定应力循环次数下,当两试样相对密度相同时，要造成经过预震试样发生液化，所需施加应力要比施加未经预震试样引发液化所需应力值提升46%。,18/59,对粘性土加固机理,强制置换,1、置换,2、固结排水,19/59,对粘性土地基(尤其是饱和软土)，碎(砂)石桩作用不是使地基挤密，而是,置换,。,碎石桩置换法是一个换土置换，即以性能良好碎石来替换不良地基土；排土法则是一个强制置换，它是经过成桩机械将不良地基土强制排开并置换，而对桩间土挤密效果并不显著，在地基中形成含有密实度高和直径大桩体，它与原粘性土组成复合地基而共同工作。,20/59,侧向约束力,对碎石桩性状影响至关主要，如桩侧土对碎石柱约束力很小，不但形不成应力向桩体集中，而且还影响碎石桩对桩间土挤密作用。,如：假如把碎石置在液体中，因为液体对桩约束力靠近零，所以，在无约束力环境下不能形成碎石桩体而坍塌；假如把碎石置在刚性筒中，因为约束力很大，其模量也很大，桩体变形很小，这么仅靠桩也能负担外载荷。这只是说明桩侧土对碎石桩侧向约束力是影响碎石桩加固效果主要原因。,21/59,因为碎(砂)石桩刚度比桩周粘性土刚度为大，而地基中应力按材料变形模量进行重新分配。所以，大部分荷载将由碎(砂)石桩负担，桩体应力和桩间粘性土应力之比值称为,桩土应力比,，普通为24。,22/59,碎石桩,垫层作用,主要是指在较厚软弱土层中，碎石桩没有打穿该软弱土层，这么，整个碎石桩复合地基对于没有加固下卧层起到垫层作用，经垫层扩散作用将建筑物传到地基上附加应力减小，作用于下卧层附加应力趋于均匀，从而使下卧层附加应力在允许范围之内，这么就提升了地基整体抵抗力，降低了沉降。,23/59,碎石桩,加筋作用,中要是指厚度不大软弱土层，则碎石桩可穿过整个软弱土层到达其下硬层上面。,此时，桩体在外荷载作用下就会产生一定应力集中现象，从而使桩间土负担压力对应减小，其结果与天然地基相比，复合地基承载力会提升，压缩量会减小，稳定性会得到加强，沉降速率会加紧，还可用来改进土体抗剪强度，加固后复合桩土层将能够改进土坡稳定性，这种加固作用即通常所说加筋作用。,24/59,总结：不论对疏松砂性土或软弱粘性土，碎石桩加固作用有：,挤密,置换,、,排水,、,垫层,和,加筋,五种作用。,25/59,设计计算,普通设计标准,(一)加固范围,a、依据建筑物主要性、场地条件、基础形式确定；,b、普通地基，在基础外缘宜扩大13排；,c、对可液化地基，与液化深度相关：在基础外缘扩大宽度应大于液化土层厚度1/2,且5m。,26/59,27/59,(二)桩位布置,（a）正方形 （b）矩形 （c）等腰三角形 （d）放射形,依据基础类型选择不一样布置方式,28/59,(三)加固深度,(1)当相对硬层埋藏深度不大时，应按相对硬层埋藏深度确定；,(2)当相对硬层埋藏深度较大时，对按变形控制工程，加固深度应满足碎石桩复合地基变形不超出建筑物地基允许变形值要求；,(3)对按稳定性控制工程，加固深度应大于最危险滑动面以下2m深度；,(4)在可液化地基中，加固深度应按要求抗震处理深度确定；,(5)桩长不宜短于4m,。,29/59,当前国外振冲碎石桩加固地基最大深度为25m，国内振冲碎石桩加固地基最大深度为18m，所以设计时最大桩长不要超出25m，不然应做专门试验研究。,30/59,碎石桩直径应依据地基土质情况和成桩设备等原因确定。采取30kw振冲器成桩时，碎石桩桩径普通为0.70一1.0m；采取沉管法成桩时，碎石桩桩径普通为0.7m，对饱和粘性土地基宜选取较大直径。,(四)桩径,主要施工方法：,振冲施工,沉管施工,31/59,（五）材料,桩体材料可就地取材，普通采取中、粗混和砂、卵石、碎石、砂砾石等，含泥量小于5，且碎石桩桩体材料允许最大粒径与振冲器外径和功率相关系，普通小于8cm，对碎石，惯用粒径为25cm。,（六）垫层,碎（砂）石桩施工完成后，基础底面应铺设3050cm厚碎（砂）石垫层，垫层应分层铺设，用平板振动器振实。,32/59,设计计算,砂性土,1、桩距确定,2、液化判别,粘性土,1、承载力计算,2、沉降计算,3、固结度计算,4、稳定分析,33/59,设计时应注意事项,1.对黏土颗粒含量大于20%砂性土，应另行计算。,2.对细砂层内有薄粘土夹层情况，在确定贯击数时应考虑“时间效应”，普通要求有一个月时间再进行测试。,3.碎（砂）石桩施工时，在表面12m内，需用其它表层压实方法进行再处理。,34/59,施工工艺,振冲法施工,振冲法,35/59,36/59,振冲法是碎石桩主要施工方法之一，它是以起重机吊起振冲器，开启潜水电机后，带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，使高压水经过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲联合作用下，将振冲器沉到土中设计深度。经过清孔后，就可从地面向孔中逐段填入碎石，每段填料均在振动作用下被振挤密实，到达所要求密实度后提升振冲器，如此重复填料和振密，直至地面，从而在地基中形成一根大直径和很密实桩体。,37/59,振冲器结构图,38/59,39/59,40/59,起重机械普通采取履带吊、汽车吊、自行井架式专用吊机。起重能力和提升高度均应满足施工要求，并需符合起重要求安全值，普通起重能力为1015t。,水压水量按以下标准选择：,1)对强度较低软土，水压要小些；对强度较高土，水压宜大。,2)随深度适当增高，但靠近加固深度1m处应减低，以免底层土扰动。,3)成孔过程中，水压和水量要尽可能大。,4)加料振密过程中，水压和水量均宜小。,41/59,施工次序,对砂土地基，其,施工次序宜从外围或两侧向中间进行。对粘性土地基，其施工次序普通可采取“由里向外”或“一边向另一边”,次序进行，以确保抵达设计要求置换率。,在地基强度较低软粘土地基中施工时，要考虑降低对地基土扰动影响，因而可采取“,间隔跳打,”方法。,当加固区附近有其它建筑物时，,必须先从邻近建筑物一边桩开始施工，然后逐步向外推移,。,42/59,43/59,施工方法,填料方式普通有三种：,第一个是把振冲器提出孔口，往孔内倒入约1m堆高填料，然后再放下振冲器进行振密。每次加料都这么做。,第二种方法是振冲器不提出孔口，只是往上提升约1m左右，然后往下倒料，再放下振冲器进行振密。,第三种是边把振冲器迟缓向上提升，边在孔口连续加料。在粘性土地基中，因为孔道常会被坍塌下来软粘土所堵塞，所以常需进行清孔除泥，故不宜使用连续加料方法。在砂性土地基中，可采取连续加料施工方法。,44/59,“振冲挤密法”施工操作要求：,在中粗地基中使用时可不另外加料。,在粉细砂、粘质粉土中制桩，最好是边振动边填料，以防振冲器提出地面孔内塌方。,施工操作时，其关键是水量大小和留振时间长短。,“,留振时间,”是指振冲器在地基中某一深度处停下振动时间。,45/59,整个加固区施工完后，桩体顶部向下1m左右这一土层，因为上覆压力小，桩密实度难以确保，应予挖除另作垫层，也可另用振动或碾压等密实方法处理。,46/59,“振冲置换法”施工操作要求：,要在成孔后，留有一定时间清孔，使回水把稠泥浆带出地面，降低泥浆密度。,若土层中夹有硬层时，应适当进行扩孔，振冲器应上下往复屡次，使孔径扩大，方便于加碎石料。,加料时宜“,少吃多餐,”，每次往孔内倒入填料数量，约为堆积在孔内1m高，然后用振冲器振密，再继续加料。施工要求填料量大于造孔体积，孔底部分要比桩体其它部分多些,在强度很低软土地基中施工，则要用“,先护壁、后制桩,”方法。,47/59,施工质量控制,施工时检验质量关键是,填料量,、,密实电流,和,留振时间,，这三者实际上是相互联络和确保。,普通来说，在粉性较重地基中制桩，密实电流轻易到达要求值，这时要注意掌握好留振时间和填料量。反之，在软粘土地基中制桩，填料量和留振时间轻易到达要求值，这时要注意掌握好密实电流。,48/59,沉管法施工,振动成桩法,冲击成桩法,一次拔管法,逐步拔管法,单管法,双管法,芯管密实法,内击沉管法,沉管法,这是一个干法施工。沉管法包含振动成桩法和冲击成桩法两种。,49/59,振动成桩法,振动挤密碎石桩施工次序图,50/59,振动沉管碎石桩加固地基,51/59,质量控制,一次拔管法,桩身连续性：用拔出桩管速度控制。拔管速度依据试验确定，在普通情况下拔管1m控制在30秒钟内。,桩直径：用灌碎(砂)石量控制。当实际灌碎(砂)石量未到达设计要求时，可在原位再沉下桩管灌碎(砂)石复打1次或在旁边补加1根桩。,52/59,逐步拔管法,依据试验，每次拔起桩管0.5m，停拔继振20s，可使桩身相对密度到达0.8以上，桩间土相对密度到达0.7以上。,53/59,冲击成桩法,单管法,单管冲击成桩工艺,54/59,双管法,芯管密实法,芯管密实法成桩工艺,55/59,内击沉管法,内击沉管法制桩工艺,56/59,质量控制,单管法,桩身连续性：以拔管速度控制桩身连续性。拔管速度可依据试验确定，在普通土质条件下，每分钟应拔出桩管1.53.0m。,桩直径：以灌砂(碎石)量控制桩直径。当灌砂(碎石)量达不到设计要求时，应在原位再沉下桩管灌砂(碎石)进行复打一次，或在其旁补加一根砂(碎石)桩。,57/59,双管法,芯管密实法,普通按贯入度控制，可确保砂(碎石)桩体连续性、密实性和其周围土层挤密后均匀性。该工艺在有淤泥夹层中能确保成桩，不会发生缩颈和塌孔现象，成桩质量很好。,内击成管法特点,有显著挤土效应，桩密实度高，可适合用于地下水位以下软弱地基；该法是干作业、设备简单、耗能低。缺点是工效较低，夯锤钢丝绳易断。,58/59,质量检验,碎石桩施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间方可进行质量检验。对粘性土地基，间隔时间可取34周，对粉土地基可取23周。,关于碎（砂）石桩施工质量检验，惯用方法有单桩载荷试验和动力触探试验。,对于砂土或粉土层中碎（砂）石桩挤密效果检验，可用标准贯入、静力触探等试验对桩间土进行处理前后对比试验。,对于置换作用为主碎（砂）石桩复合地基，可用单桩复合地基和多桩复合地基大型荷载试验进行复合地基承载力检测。,59/59,