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岩土研究院

散体桩的定义与分类

544 2022-03-31 15:53:05

一、散体桩的定义

所调的散体桩是指无粘结强度的桩,由散体桩和桩间土组成的复合地基称散体桩复合地基。同前在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩复合地基都是散体桩复合地基。散体桩可以就地取材,不用三材(钢、木、水泥)甚至可以消纳工业和生活垃圾,因此造价低廉。颇受人们的欢迎。散体桩复合地基能够较充分地发挥柱间土的作用,桩间土的作用是复合地基作用的重要组成部分。因此比传统的桩基理论不考虑桩间土作用,或不能充分考虑桩间土的作用是一个进步。

二、散体桩的分类

散体桩根据桩的材料和施工工艺不同可按以下方法分类∶

(一)碎石桩

1.振冲碎石桩

振冲碎石桩是指利用振冲器成孔和制桩的桩。振冲器有二个功能。一是产生几十到几百kN的水平振动力作用在周围土体;二是从端部及侧面进行射水。振动力是加固地基的主要因素;射水协助振动力在土中钻进成孔。并于成孔后实现清孔及护壁。

2.干振碎石桩

干振碎石桩是指采用不射水的干振器成孔和制桩的碎石桩。利用干振器水平振动力和自重成孔、挤密碎石,该法适用于非饱和松散的粘性土、杂填土圾湿陷性黄土地基。

3.沉管碎石桩

(1)振动沉管法

振动沉管碎石桩是指采用振动打桩机制桩的碎石桩,该法一般采用管内投料,拔管时可以采用匀速拔管法,拔管速度一般不宜大于1.5m/min,在易缩孔的地层拔管速度可适当减慢。另外。为了避免缩径、断桩应适当扩大桩径。可以采用反插法,所谓反插是指在拔管时拔高0.5~1.0m再将桩管沉入0.5~1.0m,再拔1.0-2.0m,再沉管0.5 ~1.0,。该法的缺点是速度慢。对于已经将桩管拔出地面,而填料少于设计值时可以复打,所谓复打是将桩管重新沉人、投料、拔管。振动沉管碎石桩适用于松散的粘性土和砂性土。粘粒含量越大,桩间土的振密和挤密效应越差,所以加固地基效果也越差。桩间土加固前后的标贯击数与粘粒含量的关系如图3-6-1所示,对于粘粒含量大的饱和软粘土采用振动沉管碎石桩时,其桩间土振密和挤密效应小,桩间土对碎石桩的约束作用小,所以桩在垂直荷载作用下,变形大。在此情况下采用振动沉管碎石桩加固效果不理想。

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(2)内击沉管法

内击沉管法是采用具有两个卷场机简易打桩架,一根直径300~400mm 的钢管,长度根据所霉加固地基的深度来确定,管内设一吊锤。其重 10~20kN。该法工艺是首先将桩管立于桩位、并且通过桩管侧面的填料口从地面向桩管内填1.0m左右的碎石,然后用吊锤夯击碎石。靠碎石和桩管之间的摩擦力将桩管带到设计深度,最后分段向桩管投碎石和夯实填料。同时向上提拔桩管。直至拔出桩管,碎石桩成桩止,见图3-6-2。内击沉管碎石桩的特点是有显著的挤密和振密效应,碎石桩密实程度高,形成的复合地基承载力亦高。设备简单,耗能低。缺点是效率比振冲法低,夯锤的钢丝绳易断。

(3)芯管法

芯管法于振碎石桩是采用振动沉管打桩机将桩管和芯管沉入设计标高,然后提出内芯管,向桩管倒入一定高度的碎石,再将芯管放入桩管,边压边拔,重复上述步骤,即可制成一根碎石桩详见图3-6-3。该法的特点是将振动沉管打桩机的激振力和内芯管的压力结合,使桩身密实,避免或减少了断桩的可能性,提高了成桩质量。

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(4)管内取土,锤击填料法

该法是将桩管立于桩位,将管内的土用人工或机具取出,使桩管沉至设计标高,然后向管内倒粒径为2~75mm的级配碎石,每次加料夯实后的桩段不超过2m,加料后用锤夯出填料并将桩管上提1.25m,锤重 15kN,连续夯10击沉降量小于17mm为控制贯入度。印度 Datve 首先开发此法,实践证明,该法制成的碎石桩比振冲法制成的碎石桩,其承载力提高 70%。印度某原油灌直径 79m,高 14m,地下 5m,地基承载力不到50kPa,经采用该法加固,其复合地基承载力提高到 150kPa。

4.强夯置换碎石桩

所谓强夯置换碎石桩是指采用强夯的设备,在夯点夯成一定深度的夯坑。用碎石填满夯坑,再在原坑点上夯击,重复上述步骤,在地基中形成一碎石桩柱,该桩柱与桩间土共同工作形成复合地基。该方法可以在软土中应用、承载力提高的幅度大。

5.射水成孔袋装碎石桩

该法是指采用高压射水成孔。然后向孔中置入袋装碎石形成的碎石桩。该法避免了碎石桩在软土中由于侧向约束力小、而在垂直荷载作用下变形大的缺点,因此袋装碎石桩复合地基比一般碎石桩复合地基承载力高。

(二)渣土桩

所谓渣土桩是指用建筑垃圾、生活垃圾和工业废料形成的无粘结强度的桩。该项技术既可以消纳垃圾又可加固地基,具有显著的社会效益和经济效益。

1.钻孔夯实法

钻孔夯实法是指采用螺旋钻成孔,然后向孔内分段倒人渣土,再在孔内采用10kN 以上的重锤夯击填料,形成渣土桩。为了提高桩身强度可在填料中加添一定比例的水泥或石灰。不过加添料后桩体就有一定强度。就不属于散体桩了。渣土桩与桩间土共同工作形成复合地基。

2.振动沉管法

振动沉管法是指采用振动沉管打桩机成孔,拔出桩管,分段向桩孔中填料,然后来用带有特制的平头托盘的桩管把渣土振动冲压成比桩管直径大的桩。该法适用于地下水以下的软粘土加固。该法由河北省廊坊市建设勘察院等单位开发出来,现已应用于工程实践

3.长锤夯击法

该法系采用圆柱形的长重锤(20~40kN),将其提升至一定高度自由下落,夯击原地基,数击后冲成深达2.0m 以上的孔,向孔中填一定数量的建筑垃圾,再夯击填料,使其密实和挤扩。数击后其贯入度已很少。然后再填料、夯击,直至填满桩孔形成桩体为止。该桩与挤密的桩间十共同工作形成复合地基。其承载力可大幅度提商。该法由河北工程技术高等专科学校等单位开发出来。并且在工程实践中应用,取得了很好的经济效益和社会效益。

(三)功桩法

砂桩法于19世纪30年代起源于欧洲。50年代引进我国。起初砂桩法用于处理松散砂十地基、视施工方法不同。 又可分为挤密砂桩和振感砂桩。加周原理是依靠成桩过程中对周围砂层的挤密和振密作用,提高松散砂土地基的承载力和防止砂土振动液化。后来,也有用来加固软弱粘土地基的,其加固原理为砂桩的置换作用和排水作用。可提高软土地基的稳定性。提高地基的承载力,减少沉降和加快地基固结,用于加固软弱粘性土地基,有成功的经验,也有达不到预期效果的教训。

砂桩苜径国内一般采用30~50cm,最大达70em。国外为 60~80em,最大达 150~200cm。主要取决于施工机械能力。目前国内外常用的成桩方法有振动成桩和冲击成桩法两种。

1.振动成桩法

振动成桩法系采用振动打桩机将桩管沉入土层中。其成桩工艺可分为一次拔管法和反插法。一次拔管法中,先往沉入土层中的桩管内灌砂。边振动使桩管拔出一段高度。然后只振不拔一段时间。再边振边拔一段高度。如此重复进行直至桩管拔出地面。反插法,先向沉入土层中的桩管内灌砂后,边振边拔使桩管拔起一段高度。使砂下落,再将桩管沉下一段距离,使桩径扩大,将砂振密实,如此重复进行直至桩管拔出地面。

2.冲击成桩法

冲击成桩法使用蒸汽或柴油打桩机将桩管打人土层中,其成桩工艺可分为单管法和双管法。在单管法中,将底端焊有活瓣桩靴的桩管打入土层中。然后向桩管内灌砂,再缓慢拔出桩管。在地其中形成砂桩。在双管法中,将有底端开口的外管和底端封口的内管的双层柱管打人土层中,然后拔起内管。再向外管内灌一定高度的砂。再将内管放下到外管中的砂面上。拔起外管使其底面与内管底面齐平,按规定贯人度将内外管一起打下。如此重复进行直至桩管拔出地面,于是在地基中形成比柱管直径大的砂桩。双管法形成的砂桩复合地基比单管法形成的效果好。