土木工程施工第5章挤密法.ppt

地基处理Foundation Treatment 河南科技大学 规划与建筑工程学院 高笑娟 第5章 挤密法 1、砂桩挤密法(砂桩)(densification by sand Pile) （1）概述 砂桩挤密法是用振动、冲击或打入套管等方法，在地基中形成土孔，然后填入中、粗砂，并予以捣实而形成直径较大的桩，使地基土在较大的深度范围内得以挤密加固。 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。此后，在长时间内由于没有实用的设计计算方法，缺少先进的施工工艺和施工设备而影响了它的发展。 第二次世界大战以后，砂桩法在前苏联得到广泛应用并取得了较大成就。初期，砂桩采用冲孔捣实施工法，以后又采用水冲振动施工法，其缺点都是质量不佳和处理深度较浅。 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法。 随后日本又研究出振动式重复压拔管施工法和控制施工质量的方法，这些方法的应用使砂桩地基处理技术发展到一个新的水平，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。 我国1959年首次在上海重型机器厂采用锤击沉管挤密砂桩法处理地基； 1978年又在宝山钢铁总厂采用振动重复压拔管砂桩施工法处理原料堆场地基。这两项工程为我国在饱和软弱粘性土中采用砂桩，特别是砂桩地基处理方法积累了丰富的经验。 近十多年来，砂桩法在我国工业与民用建筑、交通、水利等工程建设中得到了广泛应用。 （2）加固原理 地基土的土质不同，对砂桩的作用原理也不尽相同 1）在松散砂土中的作用 ①挤密作用； ②振密作用 2）在软粘土中的作用 ①置换作用； ②排水作用； （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。 2、振冲碎石桩 （1）概述 振冲碎石桩(振冲法)适用于处理砂土、粉土、粉质就土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和粘性土和饱和黄土地基。 振冲法对不同性质的土层分别具有置换、挤密和振动密实等作用。对粘性土主要起到置换作用，对中细砂和粉土除置换作用外还有振实挤密作用。 在中、粗砂层中振冲，由于周围砂料能自行塌入孔内，也可以采用不加填料进行原地振冲加密的方法。这种方法适用于较纯净的中、粗砂层，施工简便，加密效果好。 （2）加固机理 1）在松散砂土和粉土地基中的作用 挤密作用。单粒结构在松散状态时，颗粒的排列位置是很稳定的，在动力和静力作用下会重新进行排列，趋于较稳定的状态。即使颗粒的排列接近较稳定的密实状态，在动力和静力作用下也将发生位移，改变其原来的排列位置。松散砂土在振动力作用下，其体积缩小可达20％。 无论采用锤击法还是振动法，在砂土和粉土中沉入桩管时，对其周围土体都产生根大的横向挤压力，桩管将地基中等于桩管体积的砂挤向桩管周围的土层，使其孔隙比减小，密实度增加。此即碎石(砂)桩法的挤密作用。 振密作用 沉管特别是采用垂直振动的激振力沉管时，桩管四周的土体受到挤压，同时，桩管的振动能量以波的形式在土体中传播，引起桩四周土体的振动，在挤压和振动作用下，土的结构逐渐破坏，孔隙水压力逐渐增大。 随着孔隙水压力的进一步增大，达到等于或大于土中上覆土的自重应力时，土的有效应力将为零，土体开始液化成流体状态，流体状态的土变密实的可能性较小，如果有排水通道(砂石桩)，土体中的水此时就沿着排水通道排出地面。随着孔隙水压力的消散，颗粒重新排列、固结，形成新的结构，其密实度得到提高。在砂土和粉土中振密作用比挤密作用要明显，是碎石(砂)桩的主要加固机理。振动成桩过程中，一般形成以桩管为中心的“沉降漏斗”，桩径达(6—9)d(d为桩直径)，并形成多条环状裂隙。 抗液化作用 碎石(砂)桩法形成的复合地基，共抗液化作用主要有两个方面： ①桩间可液化土层受到挤密和振密作用后，土层的密实度增加，结构强度提高，标准贯入锤击数的增加，从而提高土层本身的抗液化能力。 ②碎石(砂)桩在土层中形成良好的排水通道，可以加速挤压和振动作用产生的超孔隙水压力的消散，降低孔隙水压力上升的幅度，因而提高桩间土的抗液化能力。 2）在粘性土地基中的作用 置换作用 碎石(砂)桩齐软弱熟性土中成桩以后与桩间