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岩土研究院

砂石桩法设计

393 2022-04-01 09:26:30

(一)概 述

砂石桩法是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后,再将砂石挤压人土中,形成大直径的密实砂石桩加固地基的方法。适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基。对在饱和粘性土地基上主要不以变形控制的工程也可采用砂石桩置换。

对松散砂土地基,在砂石桩的成桩过程中,因采用振动或冲击下沉,桩管对周围砂层产生很大的横向挤压力,将地基中等于桩管体积的砂,挤向桩管周围的砂层,使桩管周围的砂层密实度增大,从而提高了地基的抗剪强度和水平抵抗力∶使砂土地基挤实到临界孔隙比以下,以防止砂土在地震时的液化。由于砂层孔隙比减小,因而促使固结变形的减小,同时,由于施工时的挤密作用,使地基变得十分均匀。

对饱和粘性土地基。由于粘性土多为蜂窝结构。渗透系数小。粘性土一旦受力扰动后,扰动土比具有相同密度与含水量的原状土的力学性质会降低,因而砂石桩在饱和粘性土成桩过程中很难起到挤密加固作用,甚至会使桩周土体强度出现暂时降低。所以砂石桩对饱和粘性土加固的效果正是利用了砂石桩本身的强度及其排水效果。即其加固结作用主要是砂石桩的置换和地基土的排水固结作用。砂石桩与桩间粘性土形成了复合地基,提高了地基的承载力和地基的整体稳定性。由于密实的砂石桩在地基由构成排水路径起着排水砂井的作用,因而加速了固结速率。

砂石桩法起源于19 世纪 30年代的欧洲。第二次世界大战后,前苏联对砂石桩法的研究取得较大进展,使它得到较广泛的应用。本世纪 50年代后期,日本采用振动式和冲击式的施工方法,使砂石桩法的处理深度、施工质量和施工效率都有了较大提高。

砂石桩法在 50年代引进我国,在工业、交通、水利等工程建设中都得到应用。砂石桩法早期应用于砂土和人工填土,而在饱和粘性土中采用砂石桩法,有成功的经验,也有达不到预期效果的教训。因此,在选用砂石桩法加固软土地基时要十分慎重。砂石桩法一般可用于加固路堤、原料堆场、堤防码头及油罐基础的地基。

采用砂石桩法处理地基时,应补充设计、施工所需要的有关资料,包括砂土的相对密实度、砂石料特性、可采用的施工机具及性能等。

(二)砂石桩法设计

1.桩径

砂石桩的直径,应根据地基土质情况和成桩设备等因素确定,可采用 300~800mm。对饱和粘性土地基宜选用较大的直径。

2.桩孔布置及间距

1)砂石桩布置

砂石桩孔位在平面上宜按等边三角形或正方形布置。

(2)砂石桩间距

砂石桩的间距应通过试验确定,但不宜大于砂石桩直径的4倍,一般为1.8~4.0 倍桩直轻。如仅为加速地基下沉。间距可为4一5m。在有经验的地区,砂石桩的间距也可按下式计算∶

①松散砂土地基等边三角形布置

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(2)对于砂石桩处理的砂土地基,应按下列规定执行。

地基在处理后的变形计算也应按国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89的有关规定执行。复合土层的压缩模量可按式(3-6-11)计算,但桩土应力比n在无实测资料时,对砂土可取1.5~3,原土强度低取大值,原土强度高取小值。

(3)对于砂桩处理的砂土地基,应按国家标准《建筑地基基础设计规范》CBJ7-89 的有关规定执行。