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岩土研究院

砂桩发展起源及施工工艺

314 2022-02-23 16:15:51

砂桩也称为挤密砂桩或砂桩挤密法。是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后再将砂挤入土中,形成大直径的密实砂柱体的加固地基的方法。砂桩属于散体桩复合地基的种。

砂桩法适用于挤密松散砂土、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的工程也可采用砂桩置换处理。砂桩还可用于处理可液化的地基。在用于饱和粘土的处理时,最好是通过现场试验后再确定是否采用。

砂桩在 19世纪 30年代源于欧洲,但是,当时发展很慢,直到 20世纪50年代,砂桩在国内外才得以迅速发展,施工工艺才逐步走向完善和成熟。20世纪 50年代后期,日本成功地研制了振动式和冲击式的砂桩施工工艺,大大提高了工作效率和施工质量,处理进度很快由原来的6m增加到 30余米。砂桩在我国的应用也始于 50年代。起初,砂桩法用于处理松散砂土地基,视施工方法不同,又可分为挤密砂桩和振密砂桩两种,其加固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,防止砂土振(震)动液化。后来,国内外也逐渐将砂桩用来处理软弱粘性土,其加固原理是利用砂桩的置换作用和排水作用提高软弱地基的稳定性。砂桩在软弱地基中可形成砂桩复合地基,如对它再行加载预压,可进一步提高复合地基的承载力,减少地基沉降量,并改善地基的整体稳定性。在我国砂桩用于加固软弱粘性十地基有成功的经验,也有砂桩处理后的软弱粘性土地基在荷载作用下仍发生大的沉降的事例、如果不进行预压使大的沉降预先完成,则难以满足建筑物对沉降的要求。

砂桩自引入我国后.在工业及民用建筑、交通、水利等工程建设中均得到应用。有成功的经验,但也有达不到预期处理效果的情况,尤其在处理软弱粘性土时还缺乏经验,仍按砂土中的砂桩挤密原理进行设计,这显然是不妥当的,也是达不到预期处理效果的根本原因。近 20年来,国内在利用砂桩处理松散砂土、防止砂土液化方面取得了许多成功的经验。解决了-一些工程实际问题。

振动沉管砂桩是近十余年来发展起来的一种砂桩施工新工艺。振动沉管法是在振动机的振动作用下。把套管打入规定的设计深唐。套管入土后.挤密了套管周围的十,然后再投入砂子,排砂于土中,振动密实、振动拔管成桩,多次循环后,就成为挤密砂桩。这种施工工艺处理效果较好,既有挤密作用又有振密作用,使桩与桩间土形成较好的复合地基,提高了地基承载力、防止了砂土液化、增大了软弱地基土的整体稳定性。目前,砂桩材料除单纯用砂子外,还有砂石桩、灰砂桩(灰∶砂=3∶2);用砂石料形成砂石桩,用灰砂料形成灰砂桩。灰砂桩随着时间的增加,土中固化作用提高,桩体强度也不断增加,能起到挤密地基、提高地基承载力的作用。砂石桩比纯砂桩桩身具有更好的颗粒级配、有更大的桩身密实度。单桩强度有所改进。砂桩适用于处理松砂、粉土、素填土、杂填土、粘性土地基等,可用于散料堆场、路堤、码头、油罐、厂房和住宅等工业与民用建筑地基加固工程中。

砂桩的施工工艺和设计理论在不断发展,但还会遇到一些新问题。例如,计算桩距时要不要考虑或如何考虑施工时地面的隆起和下沉问题;在粘性土地基的砂桩设计中.要不要考虑或如何考虑砂桩对桩间土固结排水的影响;扩大桩径时,对设计的桩距有无影响,如果有影响将如何考虑;在软弱粘性土中,是采用大直径、大桩距效果好,还是采用小直径、小桩距效果好;在松散砂土地基中和在软弱粘性土地基中进行设计时,其加固原理和设计方法的异同将如何体现等等,都有待深入研究和探讨,以使砂桩的设计理论、施工工艺及处理效果逐步完麟。