1、地基處理 (subgrade Treatment/Improvement)4.1 Dynamic compaction1、IntroductionDefinition of the dynamic compaction是一種將重錘，從幾米到幾十米的高處自由落下，給地基以沖擊和振動能量，從而提高地基的強度并降低其壓縮性，改善地基性能的一種方法。Weight of the hammer 1040tons，Maximum200tonsHeight of the hammer 830m， Maximum40m強夯法定義錘重錘距Dynamic compaction equipment強夯法設(shè)備Chara

2、cteristics of dynamic compaction（1）適用范圍 適用于碎石土、砂土、礫土、低飽和度的粉土、粘性土、濕陷性黃土、雜填土等地基。（2）應(yīng)用到的工程 可應(yīng)用于工業(yè)廠房、民工建筑、設(shè)備基礎(chǔ)、油罐、堆場、公路、鐵路、橋梁、機場跑道、港口碼頭等工程的加固。（3）處理效果明顯，可明顯提高地基承載力、壓縮模量、消除濕陷性、膨脹性、防止振動液化。（4）有效加固深度大 一般能量處理深度為68m，多層強夯處理深度可達2454m。（5）施工機具簡單、施工快捷。（6）節(jié)省材料、工程造價低特點2、Principle of reinforcement（一）Dynamic Compaction

3、（二）Dynamic Consolidation（三）LiquefactionFor the different subgrade soil, the principle of reinforcement can be classified as:加固機理動力密實動力固結(jié)液化(一) Dynamic CompactionPrinciple：土體中大多數(shù)含有以微氣泡形式出現(xiàn)的氣體。強夯時的強大沖擊使氣體壓縮、孔隙水壓力升高，隨后在氣體膨脹、孔隙水排出的同時，孔隙水壓力下降，從而土體中的孔隙減小，土體變得密實。例如：（非飽和土）非飽和土中的空氣被擠出，土顆粒產(chǎn)生相對位移夯實變形效果：夯擊1遍，夯坑為

4、0.61m，承載力提高23倍。對于非飽和土，中等夯能，土中氣體最多可減少60。多孔隙、粗顆粒非飽和土的強夯加固基于動力密實的機理。(二) Dynamic consolidationPrinciple：沖擊能破壞土體結(jié)構(gòu)土體局部液化并產(chǎn)生裂隙加速孔隙水排出土體固結(jié)強度逐漸提高增加排水通道軟土的觸變性Theoretical model of dynamic consolidation：Assumption: 含有少量氣泡的可壓縮液體 固結(jié)時液體排出所通過的小孔，其孔徑是變化的 彈簧剛度為變數(shù) 活塞有摩阻力細顆粒飽和土的強夯加固基于動力固結(jié)原理。Compressibility of unsatura

5、ted soil 根據(jù)基本假定 ，在強夯能量作用下，飽和土氣體體積首先被壓縮，孔隙水排出，超靜孔隙水壓力減少，在強夯瞬間，會產(chǎn)生有效的壓縮沉降。Partial liquefaction 夯擊能加大，氣體的體積百分比接近0，土體不可壓縮，此夯擊能稱為“飽和能”，土體液化，吸附水成為自由水，土的強度下降到最小，說明彈簧常數(shù)是可變的。Alterable permeability coefficient 夯擊瞬間土體產(chǎn)生裂隙，改變排水通道，改變了滲透系數(shù)。Sensibility and recovery of strength 強夯土體結(jié)構(gòu)破壞抗剪強度降低時間推移強度逐漸恢復(fù)非飽和土壓縮性局部液化可變

6、的滲透系數(shù)靈敏性和強度恢復(fù)（三）Liquefaction 在巨大的沖擊應(yīng)力作用下，土中超靜孔隙水壓力迅速提高，導(dǎo)致局部土體液化，土體強度消失，土粒通過自由地重新排列而趨密。設(shè)計參數(shù)主要有： 有效加固深度； 夯擊能； 夯擊擊數(shù)； 夯擊遍數(shù)； 兩遍夯擊的時間間隔； 夯擊點布置、夯擊處理范圍； 墊層鋪設(shè)。3、Design and calculation設(shè)計與計算（一）有效加固深度 反映處理效果參數(shù)，選擇方案的依據(jù)H-加固深度，mW-夯錘重，kNh-落距，mK-有效深度影響系數(shù), 0.340.8，黃土為0.340.5 （一） 有效加固深度（二）夯擊能 單擊夯擊能 單位夯擊能 最佳夯擊能單擊夯擊能不能太

7、小原因：太小，無法使水與土顆粒產(chǎn)生相對流動，水就不能排出，此種情況下，僅僅靠增加夯擊數(shù)不能產(chǎn)生加固效果，甚至可能使地基形成“橡皮土”。在相同單擊夯擊能條件下，重錘低落較輕錘高落，加固效果好。（二） 夯擊能單擊夯擊能夯錘重與落距的乘積，根據(jù)規(guī)范確定。 一般情況下，對于粗顆粒土可取10003000kN/m3；細顆粒土可取15004000kN/m3 之后確定夯錘重量：根據(jù)有效加固深度選用，410m時，選用1018t重錘施工；大于10m時，選擇大于18t的重錘施工； 然后確定夯錘面積：一般填土和非飽和土，34m2，飽和軟土， 46m2 單位夯擊能單位面積上所施加的總夯擊能可通過現(xiàn)場試夯得到；或參照下表

8、。（二） 夯擊能 最佳夯擊能某一夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達到土的上覆土壓力的夯擊能。（二）夯擊能（三）夯擊擊數(shù) 達到最佳夯擊能的夯擊次數(shù)即為夯點每遍的夯擊次數(shù)。 一般通過現(xiàn)場試夯得到夯擊擊數(shù)和夯沉量的關(guān)系曲線確定，且應(yīng)同時滿足下列條件：（1）最后兩擊的平均夯沉量不大于：當單擊夯擊能小于4000kNm時為50mm；當單擊夯擊能為40006000kNm時為200mm；（2）夯坑周圍不應(yīng)發(fā)生大的隆起（3）不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。 （四） 夯擊遍數(shù)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定。一般可采用點夯23遍，最后再以低能量滿夯1遍。對于滲透性弱的細顆粒土地基，減少夯擊擊數(shù)，增加夯擊遍數(shù)。對于粗顆粒土，增

9、加夯擊擊數(shù)，減少夯擊遍數(shù)。（五）兩遍夯擊的時間間隔兩遍夯擊之間應(yīng)有一定的時間間隔，取決于超孔隙水壓力的消散時間。滲透性較差的黏性土地基間隔時間34周，滲透性較好的地基可連續(xù)夯擊。針對滲透性較差的黏性土地基，埋設(shè)袋裝砂井或者塑料排水板，加速孔隙水壓力的消散。（六）夯擊點布置和夯擊范圍 夯擊點布置夯點位置可根據(jù)基礎(chǔ)平面形狀，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點間距可取夯錘直徑的2.53.5倍，第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間。以后各遍夯擊點間距可適當減小。 夯擊點布置（等腰三角形布置方法）保證了橫向承重墻以及縱橫墻交接處墻基下均有夯點。 夯擊處理范圍大于建筑物基礎(chǔ)范圍。每邊超出基礎(chǔ)

10、外緣的寬度宜為設(shè)計處理深度的1/22/3，且不宜小于3m；對于有液化勢態(tài)的地層，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度不宜小于設(shè)計處理的深度。（七）墊層鋪設(shè)對場地地下水位在2.0m以下的砂礫石地基，可直接強夯，無需鋪設(shè)墊層；對地下水位較高的飽和粘性土和易液化流動的飽和砂土，需鋪設(shè)墊層才能強夯；一般墊層厚度為50150cm，墊層材料宜采用粗顆粒的碎石、礦渣、砂礫石，同時粗顆粒粒徑宜小于10cm；例1：某場地表層為松散的砂土，厚度為7.5m，擬用強夯法處理，現(xiàn)有質(zhì)量為20t的夯錘，請選擇起吊高度。對于砂土，有效加固深度78m的單擊能為3000kNm，錘的重力為200kN，則起吊高度為15m。例2：以下陳述與夯擊次

11、數(shù)無關(guān)的是（） A、夯坑夯沉量 B、夯坑側(cè)壁的隆起量 C、孔隙水壓力 D、兩遍夯的間隔時間例3：強夯法處理地基時，其處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍內(nèi)，且每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計處理深度的（），并不小于3m。 A、1/4-3/4 B、1/2-2/3 C、1/5-3/5 D、1/3-1例4：強夯法中，夯點的夯擊次數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場試夯的次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，當單擊能小于4000kNm時，最后兩擊的平均夯沉量不大于（）mm。 A、50 B、80 C、120 D、150例5：強夯法不適用于如下哪種地基土 A、松散砂土 B、雜填土 C、飽和軟粘土 D、濕陷性黃土例6：強夯的加固深度與（）無關(guān) A、地下

12、水位 B、梅那公式的修正系數(shù) C、夯錘底面積 D、夯擊次數(shù)例7：以下陳述與夯擊次數(shù)無關(guān)的是（） A、夯坑夯沉量 B、夯坑側(cè)壁的隆起量 C、孔隙水壓力 D、兩遍夯的間隔時間例8：在確定強夯法處理地基的夯點夯擊次數(shù)時，下列哪一條可以不作為考慮的因素（）A、土中超孔隙水壓力的消散時間 B、最后兩擊的平均夯沉量C、夯坑周圍地基的隆起程度 D、夯擊形成的夯坑深度例9：在強夯法施工中，常用的夯錘重量為（）tA、515 B、1025 C、1530 D、2045例10：強夯加固地基主要是由于強大的夯擊能在地基中產(chǎn)生強烈的（）對土體作用的結(jié)果。（多選題）A、剪應(yīng)力 B、剪切力 C、沖擊波 D、動應(yīng)力例11：某濕

13、陷性黃土地基采用強夯法處理，擬采用圓底夯錘，質(zhì)量12t，落距13m，梅那公式修正系數(shù)0.55，估算強夯處理的有效深度為（）m。A、5.67 B、6.87 C、7.5 D、8.2例12：某建筑場地為砂土場地，采用強夯密實法進行加固，夯錘重量20t，落距離20m，該方法的有效加固深度為（）A、67m B、78m C、89m D、99.5m4、施工及質(zhì)量檢查(1) 施工機具及設(shè)備夯錘 起重設(shè)備 脫鉤裝置夯錘(1) 施工機具及設(shè)備重量：國內(nèi)一般有6、10、12、16、20、25、30、30t等材料：鑄鐵：穩(wěn)定性好，夯坑深時容易造成起錘困難外鋼板內(nèi)混凝土：沖擊后晃動大形狀：圓形、方形，以及氣孔式和封閉式

14、。其中以圓形氣孔式較好。 起重設(shè)備(1) 施工機具及設(shè)備國外常采用履帶式起重機，通常噸位在100t以上；國內(nèi)通常使用小噸位起重機，其中采用滑輪組和脫鉤裝 置來 起落夯錘。 脫鉤裝置(1) 施工機具及設(shè)備施工時將夯錘掛在脫鉤裝置上，一旦達到預(yù)定高度，通過鋼絲繩開啟脫鉤裝置。(2) 施工步驟 清理并平整施工場地； 鋪設(shè)墊層 夯點放線定位標出第一遍夯點位置，并測量場地高程； 起重機就位，夯錘置于夯點位置；測量夯前錘頂高程以及夯點周圍地面標高； 將夯錘起吊到預(yù)定高度，開啟脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程以及夯點周圍的地面標高； 重復(fù)步驟，按設(shè)計規(guī)定夯擊擊數(shù)及控制標準，完成一個夯點

15、的夯擊； 換夯點，重復(fù)步驟至，完成第一遍全部夯點的夯擊； 用推土機將夯坑填平，并測量場地高程，停歇規(guī)定的間歇時間； 在規(guī)定的時間間隔后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場地表層松土夯實，并測量夯后場地高程。(3) 施工要點正式施工前進行試夯；強夯前應(yīng)查明場地范圍內(nèi)地下構(gòu)筑物、管線的情況，采取必要措施來防止施工破壞；設(shè)置隔振溝等隔振或防振措施；宜采取措施，使地下水位低于坑底面以下2m；施工中經(jīng)常對夯錘、脫鉤裝置等關(guān)鍵部件進行檢查；施工順序是先深后淺，即先加固深層土，再加固淺層土；夯錘起落過程中，除司機外，其余人員均需退到安全線外。(4) 施工監(jiān)測開夯前檢查夯錘和落距；校核夯點

16、放線；施工中檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量；施工中對各項參數(shù)和施工情況進行詳細記錄；必要時，可增加深層沉降、水平位移、孔隙水壓力和振動加速度的觀測。(5) 質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查方法原位測試：包括標貫試驗、平板載荷試驗、動力觸探、旁壓試驗、十字板剪切、波速試驗等；室內(nèi)土工試驗 檢查的時間間隔 檢查的時間間隔根據(jù)土的性質(zhì)決定。對于碎石土和砂土地基，間隔取12周；對于低飽和度的粉土和黏性土地基，間隔取24周；竣工驗收承載力檢驗的數(shù)量 根據(jù)場地復(fù)雜程度和建筑物的重要性確定簡單場地上一般建筑物，每個建筑地基的載荷試驗點不少于3點；復(fù)雜場地或重要地基應(yīng)增加檢驗點數(shù)。工程實例茂名30萬t乙烯工程60萬m2

17、礫質(zhì)粘性土回填地基的強夯處理（一）工程概括 回填土地基，一般深度47m，最深達89m?；靥钔临|(zhì)量差，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，密實性差，承載力很低，存在不同程度的濕陷性，不宜作為天然地基持力層。（二）地基處理方案的可行性分析4.2 Dynamic replacement1、 Introduction有效加固深度不超過7m，對淤泥、泥炭等粘性軟弱土層，強夯置換墩應(yīng)穿透軟土層，到達較硬土層。原理：沖擊力強行將砂、碎石擠填到飽和軟土層中，置換原飽和軟土，形成樁柱或密實砂、石層。同時下臥飽和軟土，在動力作用下排水固結(jié)，強度提高。分類：整式置換將碎石整體擠入淤泥中，作用機理類似換土墊層。樁式置換將碎石填筑在

18、土體中，部分碎石樁間隔夯入軟土中。整式置換樁式置換2、Design and calculation(1)單擊夯擊能 E940(H1-2.1) Ew=940(H1-3.3)E單擊夯擊能適宜值；Ew單擊夯擊能最低值(2)夯擊擊數(shù) 通過現(xiàn)場試夯確定，且應(yīng)滿足以下條件：墩體穿透軟弱土層；累計夯沉量為設(shè)計墩長的1.52倍最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當單擊夯擊能較大時，不大于100mm(3)材料 采用塊石、碎石、礦渣、建筑垃圾等堅硬粗顆粒材料，粒徑大于300mm的顆粒含量不宜超過全重的30。形成墩體后，在施工基礎(chǔ)前，墩頂應(yīng)鋪設(shè)一層厚度不小于500mm厚的壓實墊層，墊層材料可與墩體相同，粒徑不宜大于

19、100mm。4.2 碎（砂）石樁（Granular Pile）1、概述碎(砂)石樁碎石樁(stone pile)和砂石樁(sand-gravel pile)總稱為碎(砂)石樁，國外又稱為粗顆粒土樁。碎石樁 施工方法 按成樁過程和作用可分為四類：擠密法、置換法、排土法和其他 方法(袋裝碎石法)。 適用范圍 適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜填土等地基。 對處理不排水抗剪強度不小于20kPa的飽和黏性土和飽和黃土地基，應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。1、概述(2) 砂石樁 施工方法 通常的成樁方法有振動成樁法和沖擊成樁法。 適用范圍 適用于擠密松散砂土、粉土、黏性土、素填土和雜填土等地

20、基，也可以處理可液化地基。2、作用機理(1) 對松散砂土地基加固原理擠密作用 松散單粒結(jié)構(gòu)顆粒排列不穩(wěn)定動力或靜力作用顆粒結(jié)構(gòu)重新排列密實穩(wěn)定狀態(tài)排水減壓作用 增加了人工豎向排水減壓通道?？挂夯饔蒙盎A(yù)振效應(yīng) 樁間可液化土層受到擠密和振密作用； 碎石樁、砂石樁排水通道減壓作用； 振動應(yīng)變歷史作用。碎(砂)石樁加固都具有擠密、置換、排水、墊層和加筋作用。2、作用機理(2) 對黏性土地基加固原理置換作用 用碎石換填不良地基。排水固結(jié)作用 增加了人工豎向排水通道，從而加快地基的固結(jié)。3、碎石樁設(shè)計計算(1) 加固范圍當用于多層建筑和高層建筑，宜在基礎(chǔ)外緣應(yīng)擴大13排樁；當要求消除地基液化時，在基礎(chǔ)

21、外緣寬度不應(yīng)小于可液化土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于5m。(2) 樁位布置大面積滿堂處理，樁位宜用等邊三角形布置；獨立或條形基礎(chǔ)，樁位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置；圓形或環(huán)形基礎(chǔ)宜用放射形布置。(3) 樁長選擇樁長一般不小于4m；當相對硬層的埋藏深度不大時，應(yīng)按相對硬層埋藏深度確定；當相對硬層的埋藏深度較大時，應(yīng)按建筑物容許沉降量確定樁長；對有抗震要求的砂土地基，應(yīng)按抗震加固深度確定樁長；(4) 樁距一般采用1.52.5m；(5) 樁徑選擇30KW振沖器成樁時，碎石樁樁徑一般為7001000mm；沉管法成樁時，碎石樁樁徑為300800mm；處理飽和黏性土地基宜選用較大的樁徑。(6) 樁體填料

22、選擇采用含泥量不大于5的碎石、卵石、碎磚、礦渣等材料；填料粒徑一般不超過80mm；碎石常用的粒徑為550mm。(7) 墊層設(shè)置樁頂鋪設(shè)墊層厚度一般為200500mm。(8) Characteristic value of bearing capacity承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，初步設(shè)計時可采用單樁和處理后樁間土承載力特征值按下式估算：Characteristic value of bearing capacity of stone pile composite subgrade, kPaCharacteristic value of bearing capacity of

23、pile, kPaCharacteristic value of bearing capacity of surrounding soil, kPaPile-soil area replacement ratioDiameter of pileEquivalent diameter承載力特征值等效直徑樁體直徑樁土面積置換率Spacing between piles、 spacing between piles in the horizontal and vertical directions, respectively黏性土地基如無現(xiàn)場載荷試驗資料，初步設(shè)計時復(fù)合地基的承載力特征值也可按下式計

24、算：where：Pile-soil stress ratio, taken as: 2-4Arranged by equilateral triangular pattern:Arranged by square pattern:Arranged by rectangle pattern:等邊三角形布置正方形布置矩形布置4、Designing and calculation of sand-gravel pile(1) 砂土或粉土地基擠密加固的樁距計算根據(jù)要求的孔隙比計算:Arranged by equilateral triangular pattern:Arranged by square

25、 pattern:樁距計算的假設(shè)：根據(jù)擠密作用原理；假定砂樁擠密范圍內(nèi)的土體積擠密前后相等。S砂石樁的設(shè)計與計算式中：spacing between the sand-gravel piles，(m)；diameter of the sand-gravel pile，(m)；modified coefficient，當考慮振動下沉密實作用時，可取1.11.2；不考慮振動下沉密實作用時，可取1.0；natural void ratiorequired void ratio；可按下式計算：void ratio of the soil in the loosest state;required re

26、lative density，generally taken as: 0.70.85。void ratio of the soil in the densest state;樁間距砂石樁樁徑天然孔隙比要求孔隙比修正系數(shù)土體最松散狀態(tài)孔隙比土體最密實狀態(tài)孔隙比要求密實度4、Design and calculation of sand-gravel pile(2) 黏性土地基置換處理的樁距計算根據(jù)置換率進行計算： Determine the area replacement ratio;Characteristic value of bearing capacity of sand-gravel

27、pile composite subgrade;Characteristic value of bearing capacity of sand-gravel pile;Area replacement ratio;so the area replacement ratio can be written as:Characteristic value of bearing capacity of surrounding soil, kPa The diameter of the sand-gravel pile is denoted by d, so the cross-sectional a

28、rea of the sand-gravel pile can be written as: The area replacement ratio can be expressed as:so the treating area corresponding to one sand-gravel pile can be written in the following form:Arranged by equilateral triangular pattern:Arranged by square pattern: The spacing between the sand-gravel pil

29、es can be expressed as:Example1:For a loose sand subgrade, the natural void ratio e0=0.85, the void ratio of the soil in the loosest and densest state, emax=0.90 and emin=0.60, respectively. Now, the sand-gravel pile method is introduced to improve the loose sand subgrade. The required relative dens

30、ity Dr=0.80 and the modified coefficient =1.15. The diameter of the sand-gravel pile d=0.80m and equilateral triangular pattern of sand-gravel pile is adopted. The characteristic value of sand-gravel pile and surrounding soil, fpk=250kPa and fsk=100kPa. Determine the spacing between the sand-gravel

31、piles s and the characteristic value of bearing capacity of sand-gravel composite subgrade, fspk. Solutiona、Determine the required void ratio after subgrade improvement e1From equation,b、Determine the spacing between the sand-gravel piles sExample1:From equation,c、Determine the characteristic value

32、of bearing capacity of composite subgradeExample2:For a soft clay subgrade, the equilateral triangular pattern of stone pile method is adopted to improve the soft subgrade. The characteristic value of bearing capacity of the pile, fpk=250kPa. The characteristic value of bearing capacity of the surro

33、unding soil, fsk=90kPa. The required characteristic value of the composite subgrade, fspk=150kPa. Determine the replacement ratio m and spacing between the stone piles s.Solutiona、Determine the replacement ratio, mb、Determine the spacing between the stone piles sExample2:5、施工及質(zhì)量檢查(Construction and q

34、uality inspection) (1) 振沖法(Vibroflotation method)a、施工機具與設(shè)備(Construction machine and equipment) 振沖器利用自振配合高壓水沖擊進行作業(yè)的工具。 電控系統(tǒng)擔負整個場地的施工供電。 給水設(shè)備一般采用二級供水系統(tǒng)，一級為水源至施工用水箱，二級為由水箱至振沖器。 振沖作業(yè)需要的大量起吊設(shè)備汽車吊，履帶吊或自行井架式專用吊機。 裝載機主要用于裝制樁填料。 排污系統(tǒng)保護環(huán)境。吊機起重系統(tǒng)振動系統(tǒng)b、施工前準備工作(Preparatory work)勘察場地，了解其地形、地物情況；成樁試驗，確定有關(guān)施工參數(shù)。5、施工

35、及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspection) (1) 振沖法(Vibroflotation method)接上節(jié)c、施工步驟(Construction steps)5、施工及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspection) (1) 振沖法(Vibroflotation method)接上節(jié)清理平整施工場地，布置樁位；施工機具就位，振沖器對準樁位；啟動振沖器，使之徐徐沉入土層，直至達到設(shè)計深度。記錄振沖器經(jīng)過各深度的水壓、電流和留振時間；造孔后邊提升振沖器邊沖水直至孔口，再放置孔底，重復(fù)兩三次擴大孔徑并使孔內(nèi)泥漿變稀，開始

36、填料制樁。振沖器提升，填料。將振沖器沉入填料中進行振密制樁，當電流達到規(guī)定的密度電流值和規(guī)定的留振時間后，將振沖器提升3050cm。重復(fù)以上步驟，自下而上逐段制作樁體直至孔口，記錄各段深度的填料量，最終電流值和留振時間，且均符合設(shè)計規(guī)定。關(guān)閉振沖器和水泵。d、施工順序(Construction subsequence)5、施工及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspection) (1) 振沖法(Vibroflotation method)間隔跳打法自中部向邊緣打分區(qū)段同時向外打5、施工及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspecti

37、on) (2) 沉管法(Immersed tube method)主要用于砂石樁的一種干法施工。分為振動成樁法和沖擊成樁法。飽和松散的砂性土，選擇振動成樁法。軟弱黏性土，選擇沖擊成樁法或振動成樁法。a、 施工機具與設(shè)備(Construction machine and equipment)振動沉樁機、帶樁靴的樁管、加料設(shè)備b、振動成樁法的施工步驟(Construction steps)c、沖擊成樁法的施工步驟(Construction steps)沉管法的施工步驟5、施工及質(zhì)量檢查(Construction and quality inspection) (3) 質(zhì)量檢查和工程驗收(Engin

38、eering receiving inspection )一般均應(yīng)間隔一定時間方可進行質(zhì)量檢查；對黏性土地基，間隔時間可取34周；常用的方法有單樁靜載荷試驗和動力觸探試驗。1.靜力載荷試驗 STATIC LOAD TEST 載荷試驗是保持地基土的天然狀態(tài)和模擬建筑物的荷載條件，通過一定面積的承壓板向地基施加豎向荷載，觀察研究地基土變形和強度規(guī)律的一種原位試驗。 平板載荷試驗（PLT）圖1 幾種常用的平板載荷試驗設(shè)備2.靜力觸探試驗CPT觸探主機為液壓傳動式，反力裝置為地錨式3. 標準貫入試驗(SPT)Standard Penetration testSPT in progress.SPT se

39、tupClose up of SPT hammer4.3 Cement Fly-ash Gravel PileCFG在碎石樁基礎(chǔ)上加入適量石灰、粉煤灰和水泥，加水拌和制成的一種具有一定粘結(jié)強度的樁，與周圍地基土體形成復(fù)合地基。CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基。褥墊層是CFG樁和樁間土形成復(fù)合地基的必要條件，是不可缺少的一部分。水泥粉煤灰碎石樁1、Introduction概述樁體混凝土等級：C10-C25。樁頂褥墊層材料：中砂、粗砂、級配砂石或碎石。樁頂褥墊層厚度：150-300mm。1、Introduction概述2、Applied area適用于處理粘性土、粉土、砂土和已

40、自重固結(jié)的素填土等地基。對淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗或通過試驗確定其適用性。適用范圍置換作用（主要作用）擠密作用褥墊層作用3、Principle of reinforcement加固機理 樁中的水泥經(jīng)水解和水化反應(yīng)以及與粉煤灰的凝硬反應(yīng)，生成了不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，使樁具有更高的樁體模量和強度。樁體的置換作用對于砂性土、粉土和塑性指數(shù)較小的粘性土，采用非擠土法施工時，施工對土體的振動或擠密提高了強度。擠密作用褥墊層的作用 保證樁、土共同承擔荷載； 減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中； 褥墊層厚度可以調(diào)整樁土荷載分擔比； 水平荷載作用下褥墊層厚度，可以調(diào)整樁、 土應(yīng)力分布保證樁與土共同承擔荷載褥墊層作用調(diào)整

41、樁與土垂直和水平荷載的分擔作用褥墊層作用調(diào)整樁與土垂直和水平荷載的分擔作用褥墊層作用S 等邊三角形或方形布置 可只在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布置 直徑d 350600mm 樁距s 35d 褥墊層厚度150300mm 褥墊層材料最大粒徑30mm 天然地基承載力較高，復(fù)合地基 承載力提高幅度不大時，可采用大一些的樁距。平面布置、樁徑、樁距4、Designing and calculation設(shè)計與計算承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，初步設(shè)計時可按下式估算：復(fù)合地基的承載力特征值 kPa單樁豎向承載力特征值 kN處理后樁間土承載力的特征值，可取天然地基的承載力特征值 kPa樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地

42、區(qū)經(jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，可取0.750.95，天然地基承載力較高時取大值4、Designing and calculationfsk的取值：1、當采用非擠土成樁工藝時，取天然地基承載力特征值；2、當采用擠土樁成樁工藝時，（1）對可擠密的一般粘性土，取1.1-1.2倍天然地基承載力特征值（2）對不可擠密土，施工速度慢，取天然（3）對不可擠密土，施工速度快，通過現(xiàn)場試驗確定 單樁豎向承載力特征值Ra的取值，應(yīng)符合下列規(guī)定：(1) 當采用單樁荷載試驗時，應(yīng)將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2；當無單樁載荷試驗資料時，可按下式估算：樁體試塊抗壓強度平均值應(yīng)滿足下式要求：Deformation of re

43、inforced soil layerDeformation of subjacent soil layerTherefore, the settlement of the composite subgrade can be expressed as: Calculation of Composite subgrade settlementFor the reinforced soil layer, the corresponding compressive modulus is equal to compressive modulus of the natural soil layer mu

44、ltiplying by Calculation of Composite subgrade settlementBased on the stratified summation method, the settlement of the composite subgrade can be further written as: Calculation of Composite subgrade settlement5、Construction of CFG piles按照施工工藝不同，分為擠土和非擠土兩類振動沉管法施工擠土法螺旋鉆施工非擠土法 長螺旋鉆孔灌注成樁適用于地下水位以上黏土、粉土

45、、素填土、中等密實以上的砂土；穿透力強、低噪聲、無振動、無泥漿污染；要求樁長范圍內(nèi)無地下水；CFG樁的施工(2) 長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁適用于黏土、粉土、砂土以及對噪聲或泥漿污染有嚴格要求的場地；各個性能要優(yōu)于長螺旋鉆孔灌注成樁；施工步驟：樁機就位混合料攪拌鉆進成孔灌注及拔管移機(3) 振動沉管灌注成樁適用于黏土、粉土和素填土地基；施工步驟：樁機就位沉管鉆進成孔投料振動拔管封頂(4) 成樁施工注意事項振動沉管灌注成樁，樁頂浮漿厚度不宜超過200mm;施工樁頂標高宜高出設(shè)計樁頂標高不少于0.5m; 設(shè)計樁頂標高離地面不大于1.5m時，保護樁長可取500700mm，上部用土封頂；樁頂標高離地

46、面較大時，保護樁長可設(shè)置7001000mm，上部用粒狀材料封頂?shù)降乇?。成樁過程中，抽樣做混合料試塊，測定其抗壓強度；褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法；滿堂布樁，均不宜從四周向內(nèi)推進施工；新舊樁施工間隔不小于7天；基槽人工開挖和機械開挖的選擇。Quality control 樁身混合料配合比、塌落度和提拔鉆桿速度、成孔深度、混合料灌入量樁頂位移監(jiān)測；Quality inspection樁間土檢查；(標貫和靜、動力觸探、現(xiàn)場取芯)單樁和復(fù)合地基檢查；(靜載荷試驗)應(yīng)抽取不少于總樁數(shù)10%的樁進行低應(yīng)變動力試驗；5、Quality Control and Inspection of CFG pilesCF

47、G樁質(zhì)量控制和檢查例題1水泥粉煤灰碎石樁直徑為0.5m，樁長為18m，樁身強度為1200kPa，地基承載力100kpa，已知樁側(cè)摩阻力10kpa，樁端阻力150kpa，取=0.5，樁截面面積為0.196m2。求：1、復(fù)合地基承載力達到120kpa時的置換率 2、若置換率為m=0.15，求復(fù)合地基的承載力解：(1) 按照樁長確定單樁的承載力為：(2) 按照樁身強度確定單樁的承載力為：(3) 取較小值，單樁承載力取78.4kN。則置換率為：(4) 已知置換率，求解復(fù)合地基承載力：例題2某場地采用CFG樁處理，樁徑350mm，樁長10m，樁體試塊抗壓強度平均值為3MPa，按樁側(cè)土摩阻力特征值與樁端土

48、的承載力特征值計算樁承載力特征值100kN，單樁豎向承載力特征值為多少？例題3計算CFG樁復(fù)合地基承載力時，樁間土承載力應(yīng)進行折減，這是因為：A、CFG樁施工時樁間土的擾動B、CFG樁樁體變形較小，樁間土承載力不能充分發(fā)揮C、在樁與基礎(chǔ)之間采用了褥墊層，樁體分擔了較多的荷載D、樁的置換率較大，樁間土承擔的荷載較小例題4在工程中，CFG樁的褥墊層厚度一般取為（）cm：A、5-10 B、15-30 C、30-50 D、50-100例題5CFG樁處理地基在竣工驗收時，樁身完整性可采用低應(yīng)變動力試驗法，抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的（）A、5% B、10% C、15% D、20%例題6CFG樁可不配筋（抗水平

49、力）的的緣由為：A、CFG樁主要通過基礎(chǔ)與褥墊層之間的摩擦力來傳遞水平力，褥墊層是散體結(jié)構(gòu)，傳遞到樁體的水平力較小B、CFG樁本身具有很強的抗水平荷載能力C、傳遞到樁體的水平力雖然很大，但是荷載可以擴散D、在荷載作用下，樁承擔較多荷載，隨時間增長，樁體產(chǎn)生一定沉降，但荷載逐漸向樁體轉(zhuǎn)移例題7（多選題）CFG樁主要由（）和水拌合而成。A、石灰 B、水泥 C、粉煤灰 D、碎石例題8（多選題）對CFG樁樁間土承載力，下述說法不正確（）A、采用非擠土法施工時，樁間土承載力等于地基天然承載力B、采用擠土法施工時，樁間土承載力大于地基土天然承載力C、對可擠密的樁間土采用擠土法施工時，樁間土承載力高于地基天

50、然承載力D、對不可擠密的結(jié)構(gòu)性土采用擠土法施工時，樁間土承載力應(yīng)小于地基天然承載力例題9（多選題）CFG樁單樁承載力特征值的影響因素為（）。A、樁體試塊抗壓強度值 B、樁周土側(cè)阻力 C、樁端土承載力 D、樁間土強度例題10（多選題）CFG樁，褥墊層的作用是（）A、保證樁土共同承擔荷載B、調(diào)整樁土荷載分擔作用C、有利于地下水的排出D、減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中4.4 Lime Pile1、IntroductionDefinition of Lime Pile指用人工或機械在土體中成孔，然后灌入生石灰或生石灰與其它活性、非活性材料的混合物，經(jīng)振壓或夯壓后形成的密實樁體。Applied area:飽和黏

51、性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土等地基；特別適用于新填土和淤泥，因為可迅速改變欠固結(jié)狀態(tài)不適用于地下水位以下的砂類土；或地下水的酸性過高。石灰樁2、Reinforcement principle成孔擠密 在粗顆粒土中擠密效果較好。吸水作用 CaO水化需要水，Ca(OH)2的孔隙吸收水，孔隙比減小。(3) 膨脹擠密 生石灰吸水膨脹，產(chǎn)生強大的擠壓力。離子交換 軟土的鈉離子與石灰中的鈣離子發(fā)生置換，在石灰樁表面形成一層硬殼層。置換作用 軟土由強度較高的石灰代替。(6) 減荷作用 石灰樁樁體飽和重度小于天然土體的飽和重度，減小下臥層自重應(yīng)力。 2、Reinforcement principle石

52、灰樁復(fù)合地基工作機理：石灰樁屬于柔性樁樁土變形協(xié)調(diào)，類似于人工墊層沉降主要來自于樁端以下土層，復(fù)合土層的沉降一般為樁長的5-83、Design and calculation(1) 材料固化劑生石灰摻合料粉煤灰、火山灰、爐渣等工業(yè)廢料石灰和摻合料的體積比1：1或1：2當?shù)鼗枰潘ǖ罆r，可在樁頂以上設(shè)200300mm厚的砂石墊層石灰樁留500mm以上的孔口高度，并用含水量適當?shù)恼承酝练饪?，封口材料必須夯實，封口標高?yīng)略高于原地面3、Design and calculation(2) 樁徑、樁距及布樁要求宜選用細而密的布樁方式樁徑300mm-400mm等邊三角形或矩形布樁中心距采用23倍成孔直

53、徑石灰樁可僅布置在基礎(chǔ)底面下3、Design and calculation(3) 地基處理深度當需要加固的軟弱土層不厚時，應(yīng)盡量考慮石灰樁穿過軟弱土層進入較好土層當軟弱土層較厚時，應(yīng)根據(jù)復(fù)合地基承載力及變形的需要確定樁長當采用洛陽鏟成孔，樁長不超過6m當采用機械成孔，樁長不超過8mCharacteristic value of bearing capacity of Lime pile composite subgrade;Limiting ratio value of the compressive strength of Lime pile;Characteristic value of

54、 bearing capacity of the reinforced soil;Area replacement ratio; the diameter of the Lime pile is taken as diameter of pore multiplying 1.11.2.(4) Bearing capacity calculation Bearing capacity of composite subgrade is commonly not higher than160kPa; Bearing capacity of composite subgrade can be esti

55、mated by following formula：3、Design and calculation(5) Settlement calculationCompressive modulus of the Lime-pile composite subgrade can be estimated by the following formula:Compressive modulus of Lime pile composite subgrade;Modified coefficient, often taken as 1.11.3;Pile-soil stress concentratio

56、n factor, often taken as 34;Compressive modulus of natural subgrade soil;Therefore, the settlement of the composite subgrade can be calculated by the requirement of code GB50007-20023、Design and calculation4 Construction of the composite subgrade(1) 成樁工藝與設(shè)備洛陽鏟成孔機械成孔：沉管和螺旋鉆成孔填料時必須分段夯實，人工夯實每段填料不得大于400

57、mm(2) 樁身材料材料選用：新鮮生石灰，有效氧化鈣含量不低于70，粒徑不大于70mm，含消石灰量不超過15。摻合料保持適當?shù)暮?，用粉煤灰或礦渣時含水量為30左右。4 Construction of the composite subgrade施工前進行成樁試驗和材料配比試驗控制施工順序外圍向中間成樁軟土中，采用間隔成樁防止施工過程中由于孔內(nèi)進水引起“沖孔放炮”。嚴格做好封頂。防止樁身向上膨脹而降低樁身強度，封頂長度為500-1000mm。5 Inspection of quality施工質(zhì)量檢驗時間：施工7-10d后進行內(nèi)容：樁間土加固效果、樁端質(zhì)量檢測和復(fù)合地基載荷試驗。方法：靜力觸探

58、、動力觸探或標準貫入試驗竣工質(zhì)量檢驗時間：施工28d后進行內(nèi)容：復(fù)合地基載荷試驗和單樁載荷試驗方法：每200m2左右布置一個點，且每個單體工程的試驗數(shù)量不應(yīng)少于3點。例題1某飽和粘性土地基采用石灰樁法處理，按等邊三角形布樁，樁成孔直徑為0.3m，樁間距為0.75m，樁體強度為400kPa，天然地基承載力為80kPa，壓縮模量為Es4MPa，加固后樁間土承載力為90kPa，樁面積按1.1倍成孔直徑計算，成孔對樁周土的擠密效應(yīng)系數(shù)1.2，計算復(fù)合地基承載力和復(fù)合土層的壓縮模量。解：1、復(fù)合地基承載力 de=1.05s=1.050.75=0.7875m m=(1.1d)2/de2=(1.10.3)2

59、/0.78752=18% fspk=mfpk+(1-m)fsk=0.18400(1-0.18)90=146kPa 2、復(fù)合土層的壓縮模量 n=fpk/fsk=400/90=4.44， 取n4 Esp 1m(n-1)Es=1.21+0.18(4-1)4=7.4MPa例題2（單選題）采用石灰樁處理軟土地基，為了充分發(fā)揮生石灰的膨脹擠密效應(yīng)，宜采用的布樁方式是（）A、細而密 B、細而長、樁長應(yīng)大于8m C、粗而稀 D、粗而長、樁長一般大于6m例題3（單選題）石灰樁施工時，下述（）不正確A、石灰樁應(yīng)采用有效CaO含量不低于70的新鮮生石灰B、摻合料含水量過大時在地下水以下易引起沖孔放炮C、石灰樁施工時

60、不宜采用擠土成孔法D、當?shù)鼗枰潘ǖ罆r，可在樁頂以上設(shè)200-300mm厚的砂墊層例題4（單選題）關(guān)于石灰樁的樁身材料，哪種描述正確（）A、選用純新鮮生石灰 B、選用經(jīng)過熟化消解的，粒徑在10mm以 下的消石灰 C、選用生石灰與摻合料體積比1：1或1：2例題5（單選題）以下描述正確的是（）A、石灰樁施工后，樁頂應(yīng)敞開，以利于石灰消解后，排除水分、氣體B、石灰樁施工后，樁頂應(yīng)用生石灰封頂500mm以上C、石灰樁施工后，樁頂應(yīng)用熟石灰封頂500mm以上D、石灰樁施工后，樁頂應(yīng)用含水量適當?shù)恼惩练忭?00mm以上例題6（單選題）用生石灰法處理地基時，當施工采用機械成孔管外投料時，樁長不宜超過（）