振冲碎石桩在软土地基处理的应用论文.docVIP

振冲碎石桩在软土地基处理的应用探讨

摘要：在沿海地区，普遍存在大量的软粘土，在建筑物建起之初，必须处理好软基，提高地基承载力及减少基础沉降。本文对振冲法在软土地基的加固处理进行探讨，供同行借鉴参考。

关键词：建筑工程;软土地基;振冲碎石桩

前言

随着我国经济建设的开展，对工程建设的投入不断增大，尤其是经济发展较快的沿海地区，正在兴建大量的基础设施和住宅楼、厂房等。在沿海地区，普遍存在有大量的软粘土，必须先处理好软土地基后方可兴建。因振冲碎石桩具有施工简便、承载力高、使用灵活缩短工期特点，近年来被广泛应用于软土地基的处理。采用振冲法加固软土地基构成桩土共同作用的复合地基，以提高地基承载力和减少基础沉降，是目前处理软土地基的一种方法。

一、振冲加固法的适用范围

振冲法砂土颗粒级配曲线范围如图1所示，b区的挤密效果最好，a区及c区从技术或经济效果考虑都不适宜。当振冲法用于加固软粘土地基时(振冲置换)，当粘土现场不排水剪切强度20kpa时就不宜采用振冲法加固。

二、设计方法

1振冲置换碎石桩设计

振冲碎石桩法加固软粘土地基的机理主要是置换部分软土。而这种置换是按工程以及地基土情况的需要，在软土中以碎石、砾石等成桩群。它们与原地基软土共同构成复合地基，以满足工程要求的承载力，并使沉降与不均匀沉降小于工程规定的限值。

设计步骤：

图1适用于振冲挤密的颗粒级配曲线范围

按复合地基的承载力的要求控制设计

(1)掌握有关地质勘测资料、环境条件、建筑基础大小、特性和对地基的要求等。

(2)有关碎石桩的一般设计原则

①布桩范围和布桩形式。振冲法处理土基范围视建筑物的重要性和场地条件确定,一般都大于基底面积。对于多层和高层建筑宜在基础外缘扩大1—2排桩,一般建筑的条形基础或独立基础外缘可扩大1排桩，并视基底面积和桩径大小。可在基底范围内采用单排或网格形或三角形布桩。对于大面积满堂加固处理的地基,在基础范围内可采用网格形或三角形布桩。而对大面积圆形加固面积还可采用放射形布桩方式,并视具体条件在基础范围外布1-4排护桩。对有可能液化的地基，宜在基础外缘扩大2～3排护桩。

②振冲碎石桩桩距的选择。根据荷载大小与土层情况，结合采用振冲器的功率大小综合考虑如下：

30kw振冲器桩距s=1.3m一2.0m：

55kw振冲器桩距s=1.4m一2.5m：

75kw振冲器桩距s=i.6m一3.0m。

荷载大或为粘性土时，宜取较小的桩距；荷载小或为砂性土时宜取较大的桩距：对桩端未达到相对硬层的短桩宜取小桩距。

③关于桩长。当桩相对硬层埋深不大，桩长应按相对硬层埋深确定：当桩相对硬层埋深较大时，按建筑物地基允许沉降值确定，但桩长不宜小于4m；在可液化地基中，桩长应按抗震要求深度确定。

④桩径的选定。依据原地基土的承载力标准值和振冲器的功率由经验数据表l选择如表2：

表1振冲桩桩径的经验数据

原状土 40—80 90—140 150—200

75kw振冲器 1．1—1．0 1．0—0．9 0．9—0．8

30kw振冲器 1．0—0．9 0．9—0．8 0．8—0．7

注：表中桩径单位为m。

表2桩身强度的经验数据

30kw振冲器 75kw振冲器

软粘土 一般粘土 粉质粘土 软粘土 一般粘土 粉质粘土

300—400 400—500 500-700 400—500 500—600 600—900

注：表中单位为kpa

⑤桩体回填料。可采用含泥量不大的碎石、卵石、矿渣或其它性能稳定的硬质材料，禁止使用风化易碎的石料。常用填料粒径为：30kw振冲器2cm---8cm；55kw振冲器3cm一10cm；75kw振冲器4cm一15cm。在软土中施工宜采用较大粒径的碎石或卵石填料。

(3)按设计要求的复合地基承载力标准值计算相应的置换率基于岩土工程勘测资料及碎石桩强度经验数据表2，选取合宜的桩间土及碎石桩的fpk，再结合复合地基要求达到的承载力标准值，计算应满足的碎石置换率m，即

(1)

(4)碎石桩相应的桩距

,(2)

对于等边三角形布桩

(3)

对于正方形布桩

(4)

对于矩形布桩

(5)

(5)小型工程粘性土地基相应的置换率m

(6)

桩土应力比n可取2-4，原土强度低取大值。原土强度高取小值。鉴于桩土应力比n是属正常工作状态下桩土沉降协调的参数，非极限状态下的参数，故最好宜用式(1)求碎石的置换率。

2振冲密石砂桩设计

这里所指的碎石桩是广义的，它包括粗砾砂、卵石、碎石等粗粒填料的桩。

目前关于构筑抗地震液化的碎石桩复合地基，尚无恰当的考虑复合地基各抗液化功效的设计方法，一般仍按承载力的要求，或凭经验进行设计，与抗