挤密桩法(0510)

河南理工大学土木工程学院地基处理技术挤密桩法compactionpileTechnicalofSoilImprovement辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术挤密桩是？以振动，冲击或带套管等方法成孔，然后向孔内填入砂，石，土（灰土，二灰，水泥土），石灰或其他材料，在加以振实而成为直径较大的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。根据填入的材料和工艺的不同可分为砂石桩，土桩（灰土桩），石灰桩，水泥粉煤灰桩，夯实水泥桩。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术7.1土桩及灰土桩第一节概述第二节加固机理第三节设计计算第四节施工工艺辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术土桩及灰土桩利用打入刚套管(或振动成管)在地基中成孔，通过挤压作用使地基得到加密，然后在孔中分层填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰)后夯实成桩。土桩：孔内分层填入素土后夯实成土桩。灰土桩：孔中分层填入灰土后夯实成灰土桩。二灰桩：孔中分层填入粉煤灰加石灰后夯实成二灰桩。应用范围处理地下水位以上湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土和杂填土。不宜应用于饱和度大于65%，含水量大于23%的地基土当以消除黄土的湿陷为主时采用土桩；当以提高地基承载力或水稳定性为主时采用灰土桩辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术土桩及灰土桩主要特点1、土(灰土、二灰)桩挤密属于横向挤密，但可以使桩间土达到设计要求的最大密度指标。2、与土垫层相比，无须开挖回填，比换填法缩短工期约一半。3、处理深度可以达到5-15m左右。4、处理造价比较底。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术一、挤密作用桩间土被强制向侧挤压，使桩周围一定范围内的土层密实度提高。孔壁附近，土的密度可以达到甚至超过最大干密度ρmax，即压实系数λc大于1。一般压实挤密的影响半径可以达到1.5~2.0倍桩径。二、灰土性质作用1、灰土桩石灰与土的比例一般为体积比2：8(或3：7)。灰土混合材料具有水硬性与气硬性。随时间增加，桩体本身强度提高。增加地基强度。2、二灰桩粉煤灰中含SiO2和Al2O3，与石灰及水混合后生成硅铝酸钙和水硬性胶凝物质，充填于粉煤灰颗粒的空隙中，提高桩体强度。增加地基强度。加固机理辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术土桩及灰土桩一、桩径与桩深桩距小有利于桩间土的挤密。桩径一般300~600mm。桩深一般大于3m，在12~15m之间。二、桩距与桩排桩距设计以桩间土的挤密达到一定的平均密实度为目的，即要求桩间土的最小干密度要大于1.5t/m3，平均压实系数λc=0.90~0.93。为了桩间土能够均匀挤密，一般采用等边三角形布桩。有时为了减少桩数，也采用正方形与梅花形桩。设计计算辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术假设按等边三角形布桩(图3-26P61)。桩距为L，排距h。等边三角形ΔABC范围内天然土的平均干密度，挤密后其面积减少正好是半个圆的面积，而减少了面积的干土密度由于桩孔内土的挤入而增大。由此可以得到：maxmax0.95cdcddLd0.866hLcdd—桩孔直径(m)；L—桩间距离(m)；h—桩排间距离(m)；--地基挤密后，桩间土的平均压实系数，一般取0.93--地基土挤密前的平均干密度(t/m3)。ρdmax—桩间土的最大干密度(t/m3)；桩距与桩排辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术土桩及灰土桩处理宽度局部处理时，对非自重湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基，处理面每边超出基础宽度应该不小于0.25b(b为基础短边宽度)且大于0.5m；对于自重湿陷性黄土地基，处理面每边超出基础宽度应该不小于0.75b，且大于1m。整片处理一般用于自重湿陷性黄土地基，处理面每边超出基础宽度应该不小于处理层厚度的一半，且大于2m。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术土桩及灰土桩0.95c灰土回填夯实：0.97c填料与压实系数素土回填夯实：辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术土桩及灰土桩对于重大工程，一般用载荷试验的p~s曲线来确定承载力。如果曲线中无明显直线段，则土桩挤密地基按s/b=0.01~0.015，灰土桩按s/b=0.008(为载荷板宽度)所对应的载荷作为处理地基的承载力设计值。对于一般工程可以参照当地施工经验确定。当无经验参照时，对土桩挤密地基承载力不应大于处理前的1.4倍，且小于180kPa；对于灰土桩，基承载力不应大于处理前的2倍，且小于250kPa。承载力与变形模量地基类别变形模量(kPa)土桩平均值15000范围13000~18000灰土桩平均值32000范围29000~36000地基变形模量可参照下表辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术施工工艺成孔和回填夯实的施工应符合下列要求：(1)成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12％时，宜加水增湿至最优含水量。(2)桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5％。(3)桩孔垂直度偏差不应大于1.5％。(4)对沉管法，其直径和深度应与设计值相同，对冲击法或爆扩法，桩孔直径的误差不得超过设计值的±70mm。桩孔深度不应小于设计深度的0.5m。(5)向孔内境料前，孔底必须夯实，然后用素土或灰土在员优含水量状态下分层回填夯实。回填土料一般采用过筛(筛孔不大于20mm)的粉质糊土，并不得含有有机质的含量；粉煤灰采用含水量为30％一50％湿粉煤灰,石灰用块灰消解(闷透)3—4d后并过筛，其粒径不大于5mm的熟石灰。灰土或二灰应拌和均匀至颜色一致后及时回填夯实。(6)成孔和回垣夯实的施工顺序宜间隔进行，对大型工程可采取分段施工。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术砂(碎)石桩1.概述2.加固机理3.设计计算4.施工5.单桩和复合地基载荷试验6.质量检验辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术1.概述砂（碎）石桩法是指利用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后，再填入砂、砾石、卵石、碎石等材料并将其挤压已成的孔中，形成砂石所构成的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。按制桩工艺分为振冲法（湿法）碎石桩和干法碎石桩。采用振动加水冲工艺制成的碎石桩，称为振冲碎石桩或湿法碎石桩，采用无水工艺（干振，振密，锤击）制造的碎石桩统称干法碎石桩。适用于挤密松软砂土，粉土，粘性土，素填土，杂填土等。砂石桩可采用振冲法，沉管法辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术碎石桩最早在1835年由法国城Bayonne建造兵工厂车间时使用。这个兵工厂座落在海湾沉积的软土上，当时设计桩径为0.2m，桩长2m，每根桩承担荷载10kN。加固后的沉降量只有未加固前，后被人们所遗忘。直到1937年由德国人发明了振动水冲法用来挤密砂土地基，直接形成挤密的砂土地基。我国应用振冲法始于1977年。砂桩在19世纪30年代起源于欧洲，但长期缺少实用的计算方法，先进的施工工艺和施工设备，砂桩的应用和发展受到很大的影响；自本世纪50年代后期，产生了目前日本采用的振动式和冲击式的施工方法，并采用了自动记录装置，提高了施工质量和施工效率，处理深度也有较大幅度的增长。砂桩技术自50年代引进我国后，在工业，交通，水利等建设工程中得到了应用。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术振冲法是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动高压水泵，使高压水由喷嘴射出，在振冲作用下，将振冲器逐渐沉入土中的设计深度。清孔后即从地面向孔内逐段填入碎石。每一填石段为30～50cm，不停地投石振冲，经振挤密实达到设计要求后方提升振冲器，再填筑另一桩段。如此重复填料和振密，直到地面，由此在地基中构成大直径的桩土共同工作的复合地基。一.振冲碎石法（湿法）辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术施工机具砂石桩的主要施工方法之一，所谓“振冲”就是边振动边水冲的意思。施工的主要机具与设备为振冲器、起吊机械、排污系统、填料机械、电控系统和维修机具等。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术振冲器的构造辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术振冲法施工场面辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术振冲法施工碎石桩(StoneColumn)辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术振冲法施工碎石桩(StoneColumn)辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术NationalCityMarineTerminalExtensionSanDiego(US)辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术二.沉管法沉管法过去主要用于砂桩，近年来也开始用于制作碎石桩，是一种干法施工。沉管法包括振动成桩法和锤击沉管法两种。对饱和松散的砂性土，一般选用振动成桩法；而对于软弱粘性土，则选用锤击成桩法，也可以采用振动成桩法。当用于消除粉细砂及粉土液化时。宜采用振动沉管成桩法。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术1）施工机具振动成桩法的主要设备有振动沉拔桩机、下端装有活瓣桩靴的桩管和加料设备。锤击成桩法的主要设备有蒸汽打桩机或柴油打桩机、桩管、加料漏斗和加料设备。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术振动沉管碎石桩加固地基辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术2.作用机理1）对松散砂土地基中的加固原理碎石桩和砂桩挤密法加固砂性土和粉土地基的主要目的是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性，其加固机理主要有三方面的作用。挤密作用排水减压作用抗液化作用辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术液化地基辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术粘性土结构为蜂窝状或絮状结构．颗粒之间的分子吸引力较强，渗透系数小，特别是对于饱和粘性土地基，碎（砂）石桩的主要作用有两个。2）对粘性土加固机理置换作用排水固结作用辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术总之，碎（砂）石桩作为复合地基的加固作用，除了提高地基承载力、减少地基的沉降量外，还可用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的抗滑稳定性。不论是对疏松砂性土或软弱粘性土，碎（砂）石桩的加固作用都有挤密、置换、排水、垫层和加筋的五种。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术3.设计计算1）加固范围2）桩位布置3)处理深度（桩长）的确定4)桩身直径选择5)桩体填料选择6）填料量：7)垫层设置：8)桩间距的计算：9)砂石桩复合地基的承载力特征值：辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术1）加固范围大于基底面积。对一般地基，在基础外缘宜扩大1-2排；对可液化地基，在基础外缘应扩大2-4排桩。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术2）桩位布置（a）正方形（b）矩形（c）等腰三角形（d）放射形桩位布置：对大面积满堂处理，桩位宜用等边三角形布置；对独立或条形基础，桩位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置；对于圆形或环形基础（如油罐基础）宜用放射形布置，如图所示。辽宁科技大学地基处理技术：挤密桩技术1.当松软件土层厚度不大时，砂石桩桩长宜穿过松软土层；2.当松软土层厚度较大时，对按稳定性控制的工程，砂石桩桩长应不小于最危险滑动面以下2m的