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岩土研究院

柱锤冲扩桩法的设计

350 2022-03-18 10:02:09

1.处理范围的确定

地基处理的宽度应超过基础底面边缘一定范围,主要作用在于增强地基的稳定性,防止基底下被处理的土层在附加应力作用下产生侧向变形.因此原天然土层越软.加宽的范围应越大。通常按压力扩散角θ=30°来确定加固范围的宽度,并不少于1~2排桩。按上述原则,对一般地基,在基础外缘应扩大1~2排桩,并不应小于基底下处理十层厚度的1/2;对可液化地基,处理范围可按上述要求适当放宽;对于上部荷载较小的室内非承重墙及单层砖房可仅在基础范围内布桩。

2.桩位布置及桩距

桩位布置可采用正方形、矩形、三角形布置,对于可塑状态粘性土、黄土等,因靠冲扩桩的挤密作用来提高桩同土的密实度,所以采用等边三角形布桩有利,可使地基挤密均匀。对于软粘土地基,主要靠置换,因而选用任何一种布桩方式均可。考虑到施工方便,以正方形或正方形中间补桩一根(即等腰三角形)的布桩形式最为常用。

桩间距与设计要求的复合地基承载力及原地基土的承载力有关,根据经验,桩中距一般可取1.5~2.5m或取桩径的2~3倍。

3.桩径

柱锤冲扩桩法有以下三个直径∶

(1)柱锤直径。即柱锤实际直径,现已经形成系列,常用直径为 300~500mm,如公称φ377锤,就是377mm 直径的柱锤。

(2)冲孔直径。即在冲孔达到设计深度时,地基被冲击成孔的直径,对于可塑状态粘性土其成孔直径往往比锤直径要大。

(3)桩径。即桩身填料夯实后的平均直径,它比冲孔直径大,如 φ377柱锤夯实后形成的桩径可达600~800mm。因此,桩径不是一个常数,当土层松软时,桩径就大;当土层较密时,桩径就小。

鉴于以上对桩径的讨论,设计桩径可取 500~800mm,桩孔内填料量以及实际桩径应通过施工前现场的工艺试验确定。

4.地基处理深度

地基处理深度的确定应考虑下列因素;软弱土层厚度;可液化土层厚度;地基变形等因素。限于目前的设备条件,柱锤冲扩桩法适用于6m 以内的浅层处理。当相对硬层埋藏较浅时,桩尖应达到相对硬层;当相对硬层埋藏较深时,应按下卧层地基承载力及建筑物地基的变形允许值确定。对可液化地基,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)的有关规定确定。

5.褥垫层的设置

柱锤冲扩桩法是从地下向地表进行加固,由于地表约束减少,加之成桩过程中桩间土隆起造成桩顶及槽底土质松动,因此为保证地基处理效果及扩散基底压力,对低于槽底的松散桩头及松软桩间土应予以清除,换填砂石垫层,厚度为200~300mm。

6.桩体材料

为了降低工程造价,减少杂土丢弃对环境的影响,柱锤冲扩桩的桩体材料推荐采用以拆房土为主组成的碎砖三合土。有条件时,也可以采用级配砂石、矿渣、灰土、水泥混合土等,由于目前尚缺少足够的工程经验,因此当采用其他材料时,应经过试验确定其适用性和配合比等有关参数。

碎砖三合土的配合比(体积比)除设计有特殊要求外,一般可采用1∶2∶4(生石灰∶碎砖∶粘性土)。对地下水位以下流塑状态松软土层。宜适当加大碎砖及生石灰用量。碎砖三合土中的石灰宜来用块状生石灰。CaO含量应在 80%以上。碎砖三合十中的十料.尽量选用就地基坑开挖出的粘性土料,不应含有机物料(如油毡、苇草、木片等),不应使用淤泥质土、盐渍土和冻土。土料含水量对桩身密实度影响较大,因此应采用最佳含水量进行施工,考虑实际施工时土料来源及成分复杂,根据大量工程实践经验,采用目力鉴别,即"手握成团。落地开花"即可。为了保证桩身均匀及触探试验的可靠性,碎砖粒径不宜大于120mm,如条件允许,碎砖粒径控制在60mm左右最佳,成桩过程中严禁使用粒径大于240mm 砖料及混凝土块。

7.复合地基承载力的确定

柱锤冲扩三合土桩属散体材料桩(或柔性桩),桩身密实度及承载力因受桩间土影响而较离散,因此复合地基承载力特征值应通过现场复合地基静载荷试验确定,初步设计时,也可按下列公式估算

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8.地基的变形验算

经柱锤冲扩桩处理后变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)的有关规定执行。初步设计时复合土层的压缩模量可按式(11.2.2)估算,该式是根据复合地基在上部荷载作用下协调变形、应变趋于一致,复合地基中桩和桩间土应力按压缩模量大小分配而导出的。

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