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砂桩的作用原理

344 2022-05-17 15:08:27

砂 桩

概 述

采用砂桩处理软弱地基的方法,19 世纪 30 年代起源于欧洲。由于长期做少实用的设计计算方法、先进的施工工艺和施工设备,砂桩的应用和发展受到很大影响。第二次世界大战以后,前苏联对砂桩的研究取得了较大进展。最初,砂桩是用于处理松散砂土地基的。如今,在软弱粘性土中也有使用实践。砂桩技术自 20世纪50 年代引进我国以后,在工业、交通、水利等建设工程中都得到了应用。近十年来,在应用砂桩处理可液化的松散砂土地基方面也取得一些成就,解决了一些实际工程问题。砂桩法处理软土地基与排水砂井法有类似之处,但排水砂井法的主要作用在于加速固结,砂桩法的主要作用在于置换。因此砂桩较之于砂井有直径大、排列密、灌砂密度大的特点,所以其用砂量大得多。


作用原理

砂桩法原用于处理松散砂土地基,因施工方法不同可分为挤密砂桩和振密砂桩两种,主要是为了防止地基中砂土液化。应用于软土地基处理.其作用原理是砂桩的置换作用,压密桩间土作用及加速排水固结作用。


1.砂桩在松散砂土中的作用

由于下沉桩管的方法和成桩方法不同,砂桩在施工过程中对周围砂层会产生挤密作用,或同时也产生振密作用。


(1)挤密作用

采用冲击法或振动法往砂层中下沉桩管并采用一次拔管法成桩时,桩管对周围砂层会产生很大的横向挤压力,砂层中与桩管体积相等的砂就挤向桩管周围的砂层,从而使其密度增大,孔隙比减小。这个作用称为"挤密作用"。挤密砂桩的有效挤密影响范围可达3~4 倍桩管直径。成桩后地面一般有不同程度的隆起。


(2)振密作用

采用振动法往砂层中下沉桩管并采用逐步拔管法成桩时,下沉桩管过程会对周围砂层起挤密作用,而逐步拔管成桩过程则对周围砂层起振密作用。有效振密范围可达6 倍桩管直径左右。成桩后地面一般有不同程度的下降。


2.砂桩在软弱粘性土中的作用

在透水性差的饱和粘性土中下沉桩管时,由于产生的超孔隙水压力不能很快消散,所以横向挤压力虽然很大也不能使桩管周围的土体发生瞬时挤密,反而会使其天然结构破坏,强度降低。砂桩施工后需经过1~2个月时间,其周围土体的强度才可能恢复到或稍大于原有值。因此,使用砂桩处理软弱粘性土时主要考虑下述两个作用。


(1)置换作用

砂桩在软弱粘性土中成桩后,地基就变成由砂桩和桩间土共同组成的复合地基。由于密实的砂桩取代了与砂桩体积相等的软土,所以复合地基的承载力就比天然地基的承载力大,其沉降也就比天然地基小。地基荷载试验证明,砂桩地基承受外部压力时会发生压力向砂桩集中的现象,这就表明砂桩承受外部压力的能力要比其周围土层大。压力向砂桩集中,桩间土承受的压力就减小,沉降也就相应减小。复合地基承载力增大率和沉降减小率都与置换率(即1 根砂桩面积与1根砂桩承提的地基处理面积之比)有关,置换率增大,承载力增大率也增大,而沉降减小率却更小。


(2)排水作用

砂桩在软弱粘性土地基中构成排水路径,可以起着排水砂井作用,使土层中的水向砂桩集中并且通过砂桩排走,加快地基固结沉降速率。


3.砂桩用途

在松散砂土中.可用于增大相对密度,防止振动液化。在软弱粘性土中,可用于提高地基承载力,加速固结沉降,改善地基的整体稳定性。

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