7软基处理方法复合桩基.ppt

复合桩基 砂桩法是指利用振动或冲击荷载，在软弱地基中成孔后，填入砂并将其挤压入土中，形成较大直径的密实砂桩的地基处理方法，主要包括砂桩置换法、挤密砂桩法等。 砂桩法起源于19世纪30年代的欧洲，用于在海湾沉积软土上建造兵工厂的地基工程中。当时的设计桩长为2m，桩径为0.2m，每根桩承担的荷载为10kN。 20世纪50年代后期，随着振动打桩机的出现，又采用振动式打拔管施工方法，使其施工质量和施工效率均有显著提高，处理深度可达30m左右。 砂桩最初是用于处理松散砂土和人工填土地基的，而在软弱粘性土地基上的应用不太成功。因为软弱粘性土的渗透性小，灵敏度大，成桩过程中产生的超静孔隙水压力不能迅速消散，挤密效果较差，而且因扰动而破坏了土的天然结构，降低了土的抗剪强度。 砂桩+加载预压 根据国外的经验，在软弱粘性土中形成砂桩复合地基后再对其进行加载预压，可提高地基强度和整体稳定性，并减小工后沉降。 国内的实践也表明，如不进行预压，砂桩施工后的地基在荷载作用下仍有较大的沉降变形，对沉降要求较严的建筑物难以满足要求。 因此，使用砂桩构成砂桩复合地基，对它再进行堆载预压，可显著提高地基强度，改善地基的整体稳定性，并减小地基沉降量。 工程实践表明，砂桩法用于处理松散砂土和塑性指数不高的非饱和粘性土地基，其挤密(或振密)效果较好，不仅可以提高地基的承载力、减小地基的沉降，而且可以防止砂土由于振动或地震所产生的液化。 砂桩处理饱和软弱粘性土地基时，主要是置换作用，可以提高地基承载力和减小沉降，同时，还起排水通道作用，能够加速地基的固结。 加固原理 1、在松散砂土中的作用 1）挤密作用 采用冲击法或振动法往砂土中下沉桩管和一次拔管成桩时，由于桩管下沉对周围砂土产生很大的横向挤压力，桩管将地基中同体积的砂挤向周围的砂层，使其孔隙比减小，密度增大，这就是挤密作用，有效挤密范围可达3－4倍桩直径，且地基承载力可提高2～5倍。这就是通常所谓的“挤密砂桩”。 2）振密作用 采用振动法往砂土中下沉桩管和逐步拔出桩管成桩时，下沉桩管对周围砂层产生挤密作用，拔起桩管对周围砂层产生振密作用，有效振密范围可达6倍桩直径左右。振密作用比挤密作用更显著，其主要特点是砂桩周围一定距离内地面发生较大的下沉。采用这种成桩方法的砂桩称为“振密砂桩”。 2、在软粘土中的作用 1）置换作用 密实的砂桩在软弱粘性土中取代了同体积的软弱粘性土（置换作用），形成复合地基，使承载力有所提高，地基沉降也变小。 一般地，砂桩复合地基承受外载荷时，发生压力向砂桩集中的现象，使桩周围土层承受的压力减小，沉降也相应减小。 砂桩复合地基与天然的软弱粘性土地基相比，地基承载力增大率和沉降减小率都与置换率成正比关系。根据载荷试验，在同等载荷作用下，其沉降可比天然地基减小20%－30%。 2）排水作用 在软弱粘性土地基中，砂桩可以像砂井一样起排水作用，从而加快地基的固结沉降速率。 砂桩复合地基与天然地基载荷试验的对比表明，在荷载相同的条件下，前者的沉降稳定时间比后者短得多。 以上海宝山钢铁总厂的对比试验为例，在承压板面积影响范围内为饱和的粉质粘土和淤泥质粉质粘土，在荷载约为160kPa时，砂桩复合地基沉降稳定时间为69－70h，而天然地基为190h，说明砂桩对促进地基固结沉降有十分显著的作用 3、砂桩用途 （1）在松散砂土中，可用于增大相对密度，防止振动液化。 （2）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。 设计计算 1、加固范围 应根据建（构）筑物的重要性和场地条件及基础型式而定。对于一般基础，在基础外应扩大1～3排；对于可液化地基，在基础外缘扩大宽度不应小于可液化土层厚度的1/2，并不应小于5m；对于高等级公路，一般应处理至边缘外1～3m。 2、桩位布置 对大面积满堂处理，桩位宜用等边三角形布置；对于独立或条形基础，桩位宜采用正方形、矩形等腰三角形布置；对圆形或环形基础宜用放射形布置。 3、加固深度 加固深度应根据软弱土层的性能、厚度或工程要求按下列原则确定； （1）当软土层不厚时，应穿透软土层； （2）当软土层较厚时，对按变形控制的工程，加固深度应满足砂桩复合地基变形不超过地基容许变形值并满足下卧层承载力的要求； （3）当软土层厚度较大时，对于按稳定性要求控制的工程，加固深度应不小于最危险滑动面一下2m的深度； （4）在可液化地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定； （5）桩长不宜小于4m。 4、桩径 根据置换率要求、成桩方法、施工机械能力等因素综合考虑确定砂桩直径。在饱和软弱粘性土中尽可能采用较大的直径。目前国内采用的桩径一般为0.3－0.8m，国外最大达2m。 5、材料 宜使用中粗混合砂，含泥量不大于5%。在对砂桩成