換填填法法、、砂砂石石樁樁法法及及強(qiáng)強(qiáng)夯夯法法地地基基處處理理技技術(shù)術(shù)12概述述處理理原原則則和和方方法法分分類類34換填填法法砂石石樁樁法法5強(qiáng)夯夯法法第五五章章地地基基處處理理1概述述第五五章章地地基基處處理理昆明明學(xué)學(xué)院院馮馮博博士士（1）改改善善地地基基的的剪剪切切性性能能、、提高高地地基基承承載載力力及其其穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。（2）改改善善地地基基的的變變形形性性質(zhì)質(zhì)、、減少少其其沉沉降降及及不不均均勻勻沉沉降降變變形形量量。（3）改改善善地地基基的的滲滲透透性性、、加加強(qiáng)強(qiáng)其其滲滲透透穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。（4）改改善善地地基基的的動(dòng)動(dòng)力力特特性性、、提提高高其其抗抗震震性性能能。。（5）改改善善地地基基的的不不良良特特性性、、滿滿足足其其工工程程的的需需要要。。5.1概述述一、、地地基基處處理理的的目目的的淤泥泥和和淤淤泥泥質(zhì)質(zhì)土土、、軟軟粘粘土土、、人人工工填填土土、、細(xì)細(xì)粉粉砂砂土土和和粉粉土土、、濕濕陷陷性性土土、、有有機(jī)機(jī)質(zhì)質(zhì)土土和和膨膨脹脹土土、、多多年年凍凍土土、、巖巖溶溶、、土土洞洞和和山山區(qū)區(qū)地地基基等等。。5.1概述述二、、處處理理對(duì)對(duì)象象1、淤淤泥泥土土與與淤淤泥泥質(zhì)質(zhì)土土淤泥泥土土與與淤淤泥泥質(zhì)質(zhì)土土簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱軟軟土土淤泥泥:孔隙隙比比e>1.5,w>wl(Il>1.0)淤泥泥質(zhì)質(zhì)土土:孔隙隙比比e=1.0~1.5,w>wl(Il>1.0)土性性*高高含含水水量量=40~90%甚至至>100%*高壓壓縮縮性性a>0.5~3.0MPa-1*高流流變變性性:次固固結(jié)結(jié)量量隨隨時(shí)時(shí)間間增增加加*低低強(qiáng)強(qiáng)度度Cu<30kPa*低滲滲透透性性10-6~10-8cm/s，固固結(jié)結(jié)過過程程長(zhǎng)長(zhǎng)5.1概述述雜填填土土：建筑筑垃垃圾圾，，衛(wèi)衛(wèi)生生填填埋埋，，不不均均勻勻，，不不穩(wěn)穩(wěn)定定泥炭炭,泥炭炭質(zhì)質(zhì)土土：泥炭炭e>1.5,w>wl(Il>1.0)，有機(jī)機(jī)含含量量30%泥炭炭質(zhì)質(zhì)土土e=1.0~1.5,有機(jī)機(jī)含含量量10-30%*強(qiáng)度度低低、、壓壓縮縮性性很很大大2、粉細(xì)細(xì)砂砂、、粉粉土土和和粉粉質(zhì)質(zhì)土土：易震震陷陷、、液液化化3、砂土土、、砂砂礫礫石石等等：透水水性性大大、、抗抗?jié)B滲、、防防止止管管涌涌和和流流土土4、其其他他類類土土濕陷陷性性黃黃土土：消除除濕濕陷陷膨脹脹土土：脹縮縮性性巖溶溶：塌陷陷5.1概述述2處理理原原則則和方方法法分分類類第五五章章地地基基處處理理地基基處處理理方方法法的的分分類類可可有有多多種種多多樣樣。。如：：按時(shí)時(shí)間間可分分為為臨臨時(shí)時(shí)處處理理和和永永久久處處理理；；按處處理理深深度度可分分為為淺淺層層處處理理和和深深層層處處理理；；按處處理理土土性性對(duì)對(duì)象象可分分為為砂砂性性土土處處理理和和粘粘性性土土處處理理，，飽飽和和土土處處理理和和非非飽飽和和土土處處理理；；按地地基基處處理理作作用用機(jī)機(jī)理理可分分為為置置換換、、夯夯實(shí)實(shí)、、擠擠密密、、排排水水、、膠膠結(jié)結(jié)、、加加筋筋等等處處理理方方法法。。地基基處處理理方方法法分分類類及及應(yīng)應(yīng)用用范范圍圍5.2處理理原原則則和和方方法法分分類類地基基處處理理方方法法選選用用原原則則技術(shù)術(shù)先先進(jìn)進(jìn)、經(jīng)濟(jì)濟(jì)合合理理、安全全適適用用、確保保質(zhì)質(zhì)量量地基基條條件件處理理要要求求（（處處理理后后地地基基應(yīng)應(yīng)達(dá)達(dá)到到的的各各項(xiàng)項(xiàng)指指標(biāo)標(biāo)、、處處理理的的范范圍圍、、工工程程進(jìn)進(jìn)度度等等））工程程費(fèi)費(fèi)用用材料料、、機(jī)機(jī)具具來來源源5.2處理理原原則則和和方方法法分分類類3換填填法法第五五章章地地基基處處理理當(dāng)軟軟弱弱土土地地基基的的承承載載力力和和變變形形滿滿足足不不了了設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求，，而而軟軟弱弱土土層層的厚厚度度又又不不是是很很大大時(shí)時(shí)，，將將基基礎(chǔ)礎(chǔ)底底面面下下處處理理范范圍圍內(nèi)內(nèi)的的軟軟弱弱土土層層部部分或或全全部部挖挖除除，，然然后后分分層層換換填填強(qiáng)強(qiáng)度度較較大大的的砂砂（（碎碎石石、、素素土土、、灰灰土、、爐爐渣渣、、粉粉煤煤灰灰））或或其其他他性性能能穩(wěn)穩(wěn)定定、、無無侵侵蝕蝕性性的的材材料料，，并并壓壓實(shí)至至要要求求的的密密實(shí)實(shí)度度為為止止，，這這種種地地基基處處理理方方法法稱稱為為墊層層法法。5.3換填填法法1墊層層法法定定義義通常?；涌娱_開挖挖后后，，利利用用分分層層回回填填壓壓實(shí)實(shí)，，也也可可處處理理較較深深的的軟軟弱弱土土層，，但但經(jīng)經(jīng)常常由由于于地地下下水水位位高高而而需需要要采采用用降降水水措措施施；；坑坑壁壁放放坡坡占占地面面積積大大或或需需要要基基坑坑支支護(hù)護(hù)；；以以及及施施工工土土方方量量大大，，棄棄土土多多等等因因素，，從從而而使使處處理理費(fèi)費(fèi)用用增增高高，，工工期期延延長(zhǎng)長(zhǎng)，，因因此此換換填填法法的的處處理理深深度度通常常宜宜控控制制在在3米以以內(nèi)內(nèi)。。但但也也不不應(yīng)應(yīng)小小于于0.5米，，因因?yàn)闉閴|墊層層太太薄薄，，則換換土土墊墊層層的的作作用用也也不不顯顯著著。。在在濕濕陷陷性性黃黃土土地地區(qū)區(qū)或或土土質(zhì)質(zhì)較較好好場(chǎng)場(chǎng)地，，一一般般坑坑壁壁可可直直立立或或邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定時(shí)時(shí)，，處處理理深深度度可可限限制制在在5米以以內(nèi)內(nèi)。。“軟弱弱土土層層的的厚厚度度又又不不很很大大””----到底底是是多多少少米米？？在在實(shí)實(shí)際際工工程程中中，，什什么么情情況況下下優(yōu)優(yōu)先先選選用用該該法法？？適用用性性：：5.3換填填法法深厚厚軟軟土土深厚厚軟軟土土軟土土地地基基沉降降太太大大、、強(qiáng)強(qiáng)度度不不足足墊層層法法地地基基處處理理過程程示示意意5.3換填填法法2墊層層的的類類型型按常常用用的的墊墊層層材材料料，，可可分分為為砂墊墊層層碎石石墊墊層層素土土墊墊層層灰土土墊墊層層5.3換填填法法3換土土墊墊層層的的作作用用（1）提提高高持持力力層層的的承承載載力力；；（2）減減少少沉沉降降量量；；（3）加加速速軟軟弱弱土土層層的的排排水水固固結(jié)結(jié)；；（4）防防止止凍凍脹脹；；（5）消消除除膨膨脹脹土土的的脹脹縮縮作作用用。。5.3換填填法法墊層層的的作作用用：：(1)提高高地地基基承承載載力力。。淺基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的地地基基承承載載力力與與持持力力層層的的抗抗剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度有有關(guān)關(guān)。。如如果果以以抗抗剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度較較高高的的砂砂或或其其它它填填筑筑材材料料代代替替軟軟弱弱的的土土，，可可提提高高地地基基的的承承載載力力，，避避免免地地基基破破壞壞。。(2)減少少沉沉降降量量。。一般般地地基基淺淺層層部部分分沉沉降降量量在在總總沉沉降降量量中中所所占占的的比比例例是是比比較較大大的的。。以以條條形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)為為例例，，在在相相當(dāng)當(dāng)于于基基礎(chǔ)礎(chǔ)寬寬度度的的深深度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)的的沉沉降降量量約約占占總總沉沉降降量量50%左右右。。如如以以密密實(shí)實(shí)砂砂或或其其它它填填筑筑材材料料代代替替上上部部軟軟弱弱土土層層，，就就可可以以減減少少這這部部分分的的沉沉降降量量。。由由于于砂砂墊墊層層或或其其它它墊墊層層對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)力力的的擴(kuò)擴(kuò)散散作作用用，，使使作作用用在在下下臥臥層層土土上上的的壓壓力力較較小小，，這這樣樣也也會(huì)會(huì)相相應(yīng)應(yīng)減減少少下下臥臥層層土土的的沉沉降降量量。。5.3換填填法法(3)加速速軟軟弱弱土土層層的的排排水水固固結(jié)結(jié)。。建筑筑物物的的不不透透水水基基礎(chǔ)礎(chǔ)直直接接與與軟軟弱弱土土層層相相接接觸觸時(shí)時(shí)，，在在荷荷載載的的作作用用下下，，軟軟弱弱土土層層地地基基中中的的水水被被迫迫繞繞基基礎(chǔ)礎(chǔ)兩兩側(cè)側(cè)排排出出，，因因而而使使基基底底下下的的軟軟弱弱土土不不易易固固結(jié)結(jié)，，形形成成較較大大的的孔孔隙隙水水壓壓力力，，還還可可能能導(dǎo)導(dǎo)致致由由于于地地基基強(qiáng)強(qiáng)度度降降低低而而產(chǎn)產(chǎn)生生塑塑性性破破壞壞的的危危險(xiǎn)險(xiǎn)。。砂砂墊墊層層和和砂砂石石墊墊層層等等墊墊層層材材料料透透水水性性大大，，軟軟弱弱土土層層受受壓壓后后，，墊墊層層可可作作為為良良好好的的排排水水面面，，可可以以使使基基礎(chǔ)礎(chǔ)下下面面的的孔孔隙隙水水壓壓力力迅迅速速消消散散，，加加速速墊墊層層下下軟軟弱弱土土層層的的固固結(jié)結(jié)和和提提高高其其強(qiáng)強(qiáng)度度，，避避免免地地基基土土塑塑性性破破壞壞。。5.3換填填法法(4)防止凍凍脹。。因?yàn)榇执诸w粒粒的墊墊層材材料孔孔隙大大，不不易產(chǎn)產(chǎn)生毛毛細(xì)管管現(xiàn)象象，因因此可可以防防止寒寒冷地地區(qū)土土中結(jié)結(jié)冰所所造成成的凍凍脹。。這時(shí)時(shí)，砂砂墊層層的底底面應(yīng)應(yīng)滿足足當(dāng)?shù)氐貎鼋Y(jié)結(jié)深度度的要要求。。(5)消除膨膨脹土土的脹脹縮作作用。。在膨脹脹土地地基上上可選選用砂砂、碎碎石、、塊石石、煤煤渣、、二灰灰或灰灰土等等材料料作為為墊層層以消消除脹脹縮作作用，，但墊墊層厚厚度應(yīng)應(yīng)依據(jù)據(jù)變形形計(jì)算算確定定，一一般不不少于于0.3m，且墊墊層寬寬度應(yīng)應(yīng)大于于基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度度，而而基礎(chǔ)礎(chǔ)的兩兩側(cè)宜宜用與與墊層層相同同的材材料回回填。。5.3換填法法墊層的的厚度度z應(yīng)根據(jù)據(jù)需置置換軟軟弱土土的深深度或或下臥臥土層層的承承載力力確定定，并符合合下式式要求求：墊層設(shè)設(shè)計(jì)（（以砂砂墊層層為例例）5.3換填法法－－相相應(yīng)應(yīng)于荷荷載效效應(yīng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組組合時(shí)時(shí)，墊墊層底底面處處的附附加壓壓力值值（kPa）；－－墊層底底面處處土的的自重重壓力力值（（kPa）；墊層厚厚度不不宜小小于0.5m，也不不宜大大于3m。faz－－墊層底底面處處經(jīng)深深度修修正后后的地地基承承載力力特征征值（（kPa）。1）墊層層厚度度的確確定b回填土土b’=b+2ztandzCZ用試算算法確確定墊墊層的的厚度度z（1）初定定z為1~2m；（2）計(jì)算算；、、（3）按式式驗(yàn)驗(yàn)算算；若若不滿滿足要要求，，則重新新取值值，直直到滿滿足要要求為為止。。5.3換填法法墊層底底面處處的附附加壓壓力值值可分分別按按下兩兩式計(jì)計(jì)算：：式中b－－矩矩形基基礎(chǔ)或或條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)底面面的寬寬度（（m）；l－－矩形基基礎(chǔ)底底面的的長(zhǎng)度度（m）；pk－－相相應(yīng)于于荷載載效應(yīng)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合合時(shí)，，基礎(chǔ)礎(chǔ)底面面處的的平均均壓力力值（（kPa）；－－基基礎(chǔ)底底面處處土的的自重重壓力力值（（kPa）；z－－基基礎(chǔ)底底面下下墊層層的厚厚度（（m）；θ－－墊墊層的的壓力力擴(kuò)散散角，，宜通通過試試驗(yàn)確確定，，當(dāng)無無試驗(yàn)驗(yàn)資料料時(shí)，，可查查表。。條形基基礎(chǔ)矩形基基礎(chǔ)5.3換填法法粉質(zhì)粘粘土和和粉土土換填材料中、粗、礫、碎石土、石屑灰土0.25≥0.50203062328壓力擴(kuò)擴(kuò)散角角θ注：1、當(dāng)Z/b<0.25時(shí)，除除灰土土外，，其余余材料料均取取=0°°；2、當(dāng)0.25<Z/b<0.50時(shí)，可可內(nèi)插插求得得。5.3換填法法要求：：滿足基基礎(chǔ)底底面應(yīng)應(yīng)力擴(kuò)擴(kuò)散的的要求求，防防止墊墊層向向兩側(cè)側(cè)擠壓壓。5.3換填法法2）墊墊層寬寬度的的確定定常用經(jīng)經(jīng)驗(yàn)的的擴(kuò)散散角法法按下下式確確定：：墊層頂頂面每每邊超超出基基礎(chǔ)底底邊不不宜小小于300mm。采用換換填法法對(duì)地地基進(jìn)進(jìn)行處處理后后，由由于墊墊層下下軟弱弱土層層的變變形，，建筑筑物地地基往往往仍仍將產(chǎn)產(chǎn)生一一定的的沉降降量及及差異異沉降降量。。因此此，在在墊層層的厚厚度和和寬度度確定定后，，對(duì)于于重要要的建建筑物物或墊墊層下下存在在軟弱弱下臥臥層的的建筑筑物，，還應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行地基基的變變形計(jì)計(jì)算。。5.3換填法法3）地地基變變形計(jì)計(jì)算換土墊墊層后后的建建筑物物地基基沉降降由墊墊層自自身的的變形形量和和下臥臥土層層的變變形量量?jī)刹坎糠炙鶚?gòu)成成，即即式中—基礎(chǔ)沉沉降量量(cm)；—墊層自自身變變形量量(cm)；—壓縮層層厚度度范圍圍內(nèi)，，自墊墊層底底面算算起的的各土土層壓壓縮變變形量量之和和(cm)。5.3換填法法4）墊墊層材材料的的選用用(2)粉質(zhì)粘粘土。。土料料中有有機(jī)質(zhì)質(zhì)含量量不得得超過過5％，當(dāng)當(dāng)含有有碎石石時(shí)，，粒徑徑不宜宜大于50mm。(1)砂石。。宜選選用碎碎石、、卵石石、角角礫、、圓礫礫、礫礫砂、、粗砂砂、中中砂或或石屑屑（粒粒徑小小于2mm的部分分不應(yīng)應(yīng)超過過總重重的45％），，應(yīng)級(jí)級(jí)配良良好，，不含含植物物殘?bào)w體、垃垃圾等等雜質(zhì)質(zhì)。當(dāng)當(dāng)使用用粉細(xì)細(xì)砂時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)摻入入不少少于總總重30％的碎碎石或或卵石石。砂砂石的的最大大粒徑徑不宜宜大于于50mm。(3)其他材材料如如灰土土、粉粉煤煤灰、、礦礦渣等等。在在有可可靠試試驗(yàn)結(jié)結(jié)果或或成功功工程程經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，，對(duì)質(zhì)質(zhì)地堅(jiān)堅(jiān)硬、、性能能穩(wěn)定定、無無腐蝕蝕性和和放射射性危危害的的工業(yè)業(yè)廢渣渣等均均可用用于填填筑換換填墊墊層。。也可可由土土工合合成材材料與與地基基土構(gòu)構(gòu)成加加筋墊墊層。。(2)分層鋪鋪填厚厚度、、每層層壓實(shí)實(shí)遍數(shù)數(shù)等宜宜通過過試驗(yàn)驗(yàn)確定定。一一般情情況下，墊墊層的的分層層鋪填填厚度度可取取200～300mm。5.3換填法法5）墊墊層的的施工工關(guān)鍵是是如何何將砂砂土加加密到到設(shè)計(jì)計(jì)要求求的密密實(shí)度度。加密方方法可可采用機(jī)機(jī)械碾碾壓法法、重重錘夯夯實(shí)法法和平平板振振動(dòng)法法。應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)不同同的換換填材料選選擇施施工機(jī)機(jī)械。。(3)基坑開開挖時(shí)時(shí)應(yīng)避免坑坑底土土層受受擾動(dòng)動(dòng)。5.3換填法法(4)作好基基坑的的排水工作，，必要要時(shí)應(yīng)應(yīng)采取取降低低地下下水位位的措措施。。采用用振實(shí)實(shí)時(shí)，，應(yīng)保保證水水源補(bǔ)補(bǔ)給與與排排水暢暢通，，水面面宜保保持與與砂面面齊平平?？捎米髯鲏|層層的材材料很很多，，除砂砂和碎碎石外外，還還有素素土、、灰土土墊層層，以及粉粉煤灰灰墊層層等。。國(guó)外外還在在墊層層中鋪鋪設(shè)塑塑料網(wǎng)網(wǎng)片（（加筋筋）來來提高墊墊層的的強(qiáng)度度。某工程程地基基為軟軟弱地地基，，采用用換填填法處處理，，換填填材料料為礫礫砂，，墊層厚厚度為為1m，已知知：該該基礎(chǔ)礎(chǔ)為條條形基基礎(chǔ)，，基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度度為2m，基礎(chǔ)埋埋深位位于地地表下下1.5m，上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)作用用在基基礎(chǔ)底底面上上的荷荷載為為：P=200KN/m；自地地面至至6.0m均為淤淤泥質(zhì)質(zhì)土，，其天天然重重度為為17.6KN/m3，飽和和重度度為19.7KN/m3，承載載力特特征值值為80kpa，地下水水位在在地表表下2.7m，問：：(1)作用于于墊層層底部部的附附加應(yīng)應(yīng)力(2)下臥層層承載載力是是否滿滿足要要求5.3換填法法5.3換填法法5.3換填法法某獨(dú)立立基礎(chǔ)礎(chǔ)尺寸寸為1.5m××1.2m，基礎(chǔ)礎(chǔ)埋深深為1m，荷載載效應(yīng)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組組合時(shí)時(shí)，上上部結(jié)結(jié)構(gòu)傳傳至基基礎(chǔ)頂頂面的的荷載載為252kN，其他他資料如如圖所所示，，現(xiàn)擬擬采用用1m厚的灰灰土墊墊層進(jìn)進(jìn)行處處理，，灰土土的重度為為19.8kN/m3，進(jìn)行行下臥臥層承承載力力驗(yàn)算算。5.3換填法法4砂石樁樁法第五章章地地基處處理1、基本本定義義碎(砂)石樁又又被稱稱做粗粗顆粒粒土樁樁，是指指用振振動(dòng)、、沖擊擊或水水沖等等方式式在軟軟弱地地基中中成孔孔之后后，形形成由由砂石石構(gòu)成成的大大直徑徑密實(shí)實(shí)樁體體，包包括碎碎石樁樁、砂砂樁和和砂石石樁，，總稱稱為碎石樁。砂石樁樁與樁樁周土土共同同組成成基礎(chǔ)礎(chǔ)下的的復(fù)合合土層層，構(gòu)構(gòu)成持持力層層。2、成樁樁方式式1)成砂樁樁方式式：振動(dòng)法法和沖擊法法為主；；2)成碎石石樁方方式：：有振沖法法、沉管法法、干振法法、強(qiáng)夯置置換法法、鉆孔錘錘擊法法等。5.4砂石樁樁法1)中、小小型工工業(yè)與與民用用建筑筑物；；2)港灣建建筑物物(碼頭、、護(hù)岸岸工程程等)；3)土工構(gòu)構(gòu)筑物物(土石壩壩、路路基等等)；4)材料堆堆置場(chǎng)地(礦料場(chǎng)場(chǎng)等)；5)其它場(chǎng)地?；?、、機(jī)場(chǎng)場(chǎng)等。。工程上上，碎碎石樁樁法可可用以以下各各類建建筑：：5.4砂石樁樁法新鄭高高速公公路震震動(dòng)沉沉管擠擠密碎碎石樁樁施工工5.4砂石樁樁法3、加固固機(jī)理理（松松散砂砂土及及粉土土）1)松散砂砂土的的工程程特性性砂土和和粉土土屬于于散粒粒狀結(jié)結(jié)構(gòu)，，粒間間孔隙隙大，，顆粒粒的排排列位位置很很不穩(wěn)穩(wěn)定，，在外荷荷(動(dòng)力和和靜力力)作用下下易發(fā)發(fā)生移移位,并會(huì)重重新進(jìn)進(jìn)行排排列，，趨于于較穩(wěn)穩(wěn)定狀狀態(tài)。。因此此，松散砂砂土沉降變變形大大、抗抗液化化性弱弱、承承載力力小。。尤其其是受受振動(dòng)動(dòng)作用用后，，體積積可縮縮小20%。2)加固機(jī)機(jī)理通過碎碎石樁樁處理理，可可有效效地改改善松松散砂砂(粉)土的工工程特特性，，主要要表現(xiàn)現(xiàn)在三三個(gè)方方面：：5.4砂石樁樁法①擠密作作用：：a、對(duì)振振沖法法而言言：施工過過程中中由于于水沖沖使得得松散散砂土土達(dá)到到飽和和狀態(tài)態(tài)，并并在高高頻強(qiáng)強(qiáng)迫振振動(dòng)下下產(chǎn)生生液化化、重重新排排列密密實(shí)；；孔中中填入入的粗粗骨料料被強(qiáng)強(qiáng)迫振振動(dòng)、、密實(shí)實(shí)的同同時(shí)，，樁體體半徑徑還不不斷增增大，，對(duì)樁樁周土土形成成水平平擠壓壓作用用,甚至有有一部部分被被擠入入樁周周土中中。于是，，砂土密密實(shí)度度、孔隙隙率，干密密度和和內(nèi)摩摩擦角角，達(dá)到到力學(xué)性性能改改善、、承載載力提提高、、抗液液化性性能增增強(qiáng)的的目的的；b、對(duì)沉沉管法法或干干振法法而言言：施工中中，樁樁管對(duì)對(duì)周圍圍砂層層產(chǎn)生生很大大的水水平擠擠壓力力，并并將樁樁管處處砂子子擠向向樁管管周圍圍的土土層中中,樁管四四周砂砂層孔孔隙率率、密實(shí)實(shí)度。5.4砂石樁樁法3、加固固機(jī)理理（松松散砂砂土及及粉土土）由于擠擠壓，，緊貼貼于樁樁周管管上的的土結(jié)結(jié)構(gòu)遭遭到完完全破破壞。。樁管管周圍圍塑性性變形形區(qū)，，由于于受到到擠壓壓和孔孔隙水水壓力力的共共同作作用，，強(qiáng)度度顯著著降低低。樁樁管周周圍塑塑性變變形區(qū)區(qū)半徑徑RP可由下下式確確定。。由式知知，塑塑性變變形區(qū)區(qū)域的的大小小與樁樁管半半徑、、土的的變形形模量量成正正比，，與土土的抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度成成反比比。5.4砂石樁樁法3、加固固機(jī)理理（松松散砂砂土及及粉土土）①擠密作作用：：圖樁樁孔孔周圍圍應(yīng)力力分布布區(qū)完全破壞區(qū)5.4砂石樁樁法3、加固固機(jī)理理（松松散砂砂土及及粉土土）①擠密作作用：：砂土和和粉土土中排水減減壓振振密作作用比擠密作作用顯顯著，是砂砂石樁樁的主主要加加固作作用之之一。。振密作作用在在宏觀觀上表表現(xiàn)為為振密密變形形。振振動(dòng)成成樁過過程中中，一一般形形成以以樁管管為中中心的的“沉沉降漏漏斗””，直直徑達(dá)達(dá)樁徑徑的6～9倍，并并形成成多條條環(huán)狀狀裂隙隙。振沖成成樁過過程中中，樁樁周土土體在在循環(huán)環(huán)荷載載作用用下發(fā)發(fā)生收收縮和和趨于于緊密密，砂砂土在在無排排水條條件下下體積積不斷斷收縮縮導(dǎo)致致超孔孔隙水水壓力力產(chǎn)生生，有有效應(yīng)應(yīng)力降降為零零時(shí)引引起砂砂土液液化。。碎石樁樁體材材料具具有良良好的的反濾濾效果果，是是理想想的人人工豎豎向排排水減減壓通通道，，土體體中的的超水水孔隙隙水必必然沿沿著該該排水水通道道排出出地面面。隨隨著孔孔隙水水排出出，土土體的的孔隙隙比降降低，，密實(shí)實(shí)度得得到提提高。。5.4砂石樁樁法3、加固固機(jī)理理（松松散砂砂土及及粉土土）②排水減減壓振振密作作用:③預(yù)震抗抗液化化作用用:砂石樁樁法的的預(yù)震震抗液液化作作用主主要有有兩個(gè)個(gè)方面面：①樁間可可液化化土層層受到到擠密密和振振密作作用。。土層的的密實(shí)實(shí)度增增加，，結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度度提高高，表表現(xiàn)在在土層層標(biāo)貫貫擊數(shù)數(shù)的增增加，，從而而提高高土層層本身身的抗抗液化化能力力；②砂土的的液化化特性性不僅僅與相相對(duì)密密實(shí)度度和排排水體體有關(guān)關(guān)，還還與砂砂土的的振動(dòng)動(dòng)應(yīng)變變史有有關(guān)。。預(yù)先受受過適適度水水平的的循環(huán)環(huán)應(yīng)力力預(yù)振振的砂砂土，，將具具有較較大的的抗液液化強(qiáng)強(qiáng)度。。砂石樁樁成樁樁過程程中，，樁間間土受受了多多次預(yù)預(yù)振作作用，，并通通過樁樁體將將產(chǎn)生生的超超孔隙隙水壓壓力消消散，，因而而提高高樁間間土的的抗液液化能能力。。5.4砂石樁樁法3、加固固機(jī)理理（松松散砂砂土及及粉土土）3、加固固機(jī)理理(粘性土土)1)粘性土的工程特性:

結(jié)構(gòu)為蜂窩狀或絮狀結(jié)構(gòu)，粘粒含量高、粘間結(jié)合力強(qiáng)、滲透性低。

在受到動(dòng)、靜外荷作用時(shí)，黏粒之間的結(jié)合力以及黏粒、離子、水分子所組成的平衡體系雖然受到破壞，孔隙水壓力升高，土的強(qiáng)度降低，塑性變形增大，但是土中水并不容易排放。

黏性土土密實(shí)度度提高高效果果不佳佳，無無法達(dá)達(dá)到最最終提提高承承裁力力的目目的。。5.4砂石樁樁法2)加固機(jī)機(jī)理主要通通過置置換法法(用碎石石樁置置換粘粘性土土)實(shí)現(xiàn)改改良土土基的的目的的，具具體表表現(xiàn)在在兩個(gè)個(gè)方面面。①樁體置置換作作用。。以性能能良好好的砂砂石樁樁直接接替換換部分分粘性性土，，構(gòu)成成性能能良好好的復(fù)復(fù)合地地基。由密實(shí)實(shí)的碎碎石樁樁樁體體取代代了與與樁體體體積積相同同的軟軟弱土土，因因?yàn)樯吧笆瘶稑兜膹?qiáng)強(qiáng)度和和抗變變形性性能等等均優(yōu)優(yōu)于其其周圍圍的土土，所所以形形成的的復(fù)合合地基基的承承載力力、模模量就就比原原來天天然地地基的的承載載力、、模量量大，，從而而提高高了地地基的的整體體穩(wěn)定定性，，減小小了地地基的的沉降降量。。復(fù)合合地基基承載載力增增大率率與沉沉降量量的減減小率率均和和置換換率成成正比比關(guān)系系。5.4砂石樁樁法3、加固固機(jī)理理(粘性土土)2)加固機(jī)機(jī)理：②排水固固結(jié)作作用。。飽和黏黏性土土地基基中，，碎石石樁體體的排排水通通道作作用是是砂石石樁法法處理理飽和和軟弱弱黏性性土地地基的的主要要作用用之一一。由于于沉管管成樁樁過程程中的的擠壓壓和振振動(dòng)等等作用用，樁樁間土土?xí)龀霈F(xiàn)較較大的的孔隙隙水壓壓力，，導(dǎo)致致土強(qiáng)強(qiáng)度降降低。。碎石石樁施施工結(jié)結(jié)束后后，上上覆土土體重重力作作用下下，借借助于于砂石石樁良良好的的排水水作用用，樁樁間土土發(fā)生生排水水固結(jié)結(jié)，同同時(shí)由由于黏黏粒、、水分分子、、離子子之間間重新新形成成新的的穩(wěn)定定平衡衡體系系，使使土的的強(qiáng)度度得以以恢復(fù)復(fù)，甚甚至超超過原原土體體強(qiáng)度度。5.4砂石樁樁法3、加固固機(jī)理理(粘性土土)4、加固固作用用和效效果1砂石樁樁加固固作用用：不管是是松散散砂性性土還還是軟軟弱粘粘土，，砂石樁樁具有有復(fù)合合地基基的加加固作作用，，并具具體表現(xiàn)在在5個(gè)方面面：擠密、、置換換、排排水固固結(jié)、、墊層層和加加筋作作用。2砂石樁樁加固固效果果：對(duì)地基基的加加固效效果具具體表表現(xiàn)在在：可可以使使承載力力提高高，使地基沉沉降量量減小小，抗剪強(qiáng)強(qiáng)度增增加和抗滑穩(wěn)穩(wěn)定性性提高。。5.4砂石樁樁法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算算(1)、加固固范圍圍：總體上上要大大于基基礎(chǔ)底底面的的面積積，具具體根根據(jù)建建筑物物的重重要性性及場(chǎng)場(chǎng)地條條件確確定。。①對(duì)于一一般地地基，，宜在在基礎(chǔ)礎(chǔ)外緣緣擴(kuò)大大1～3排樁；；②對(duì)可液液化地地基，，在基基礎(chǔ)外外緣擴(kuò)擴(kuò)展寬寬度不不小于于基底底可液液化土土層厚厚度的的1/2，并不不應(yīng)小小于5m。具體體見下下表所所示。?；A(chǔ)形式加固范圍獨(dú)立基礎(chǔ)不超出基底面積條形基礎(chǔ)不超出或適當(dāng)超出基底面積筏形、十字交叉及箱形基礎(chǔ)基礎(chǔ)平面外輪廓范圍內(nèi)滿堂加固，輪廓線外加2~3排保護(hù)樁5.4砂石樁樁法正方形形布置置矩形布布置三角形形布置置扇形布布置(2)、布樁樁形式式：對(duì)大面面積滿滿堂處處理，宜用用等邊邊三角角形布布置；；對(duì)單獨(dú)獨(dú)基礎(chǔ)礎(chǔ)或條條形基基礎(chǔ)，采用用正方方形、、矩形形，等等腰三三角形形較合合適。。5.4砂石樁樁法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算算(3)、樁徑徑：1)碎石樁樁：取決于于施工工設(shè)備備的樁樁管大大小和和地基基土條條件，一一般為為0.7～1.0m；2)沉管法法施工工樁：：一般為為0.3～0.7m；3)振沖樁樁：直徑一一般為為0.8～1.2m。(4)、材料料要求求：碎石料料可使使用礫砂、、粗砂砂、中中砂、、圓礫礫、角角礫、卵卵石、、碎石石等，，這些些材料料可單單獨(dú)用用一種種，也也可以以粗細(xì)細(xì)粒料以一一定的的比例例配合合使用用。填料料中含含泥量量≤5%，并且且不含含有粒徑大大于50mm的顆粒粒。(5)、墊層層：墊層是是基礎(chǔ)礎(chǔ)的““保護(hù)護(hù)層””。故故樁體施施工結(jié)結(jié)束后后，樁樁頂與基基礎(chǔ)間間宜鋪鋪設(shè)300～500mm厚的碎碎(砂)石墊層層，并并振實(shí)實(shí)。5.4砂石樁樁法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算算(6)、樁長(zhǎng)長(zhǎng)(加固深深度)：取決于于建筑筑物對(duì)對(duì)地基基的強(qiáng)強(qiáng)度和和變形形條件件等的的設(shè)計(jì)計(jì)要求求以及及地質(zhì)質(zhì)條件件(軟土層層的厚厚度、、性能能等)而定，，砂土土地基基還應(yīng)應(yīng)考慮慮抗液液化的的要求求。主主要注注意四四個(gè)方方面：：1）地基中中松軟軟土層層厚度度不大大時(shí)。根據(jù)據(jù)較好好土層層埋深深確定定。2）松軟土土層厚厚度較較大時(shí)時(shí)。按穩(wěn)定定性控控制的的工程程，樁樁長(zhǎng)不不應(yīng)小小于最最危險(xiǎn)險(xiǎn)滑動(dòng)動(dòng)面的的深度度；按按沉降降變形形控制制的工工程，，樁長(zhǎng)長(zhǎng)應(yīng)滿滿足復(fù)復(fù)合地地基的的沉降降量不不超過過建筑筑物地地基的的容許許沉降降量。。3）對(duì)于可可液化化地基基，加固深度度按要求求的抗震震處理深深度確定定。4）樁長(zhǎng)不宜宜小于4m，砂樁的長(zhǎng)長(zhǎng)度一般般應(yīng)達(dá)8-20m。5.4砂石樁法法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算加固目的的是提高高地基承承載力，，減小變變形及抗抗液化性性等。因此，基本出發(fā)發(fā)點(diǎn)是擠擠密。由此，要要求我們們確定密實(shí)度(rd)，孔隙度(e)，樁位布置置，樁徑(d)，間距(L)，樁體長(zhǎng)或或處理深深度(H)。5.4砂石樁法法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（砂砂性土））計(jì)算參數(shù)數(shù)及公式式單樁加固固面積，，正方形形布樁樁體面積積樁距原地基土土單位深深度平均均體積砂固相顆顆粒體積積假定碎石石樁為100%的擠密作作用，即即成樁過過程中地地面沒有有隆起或或下沉現(xiàn)現(xiàn)象，被被加固的的砂土沒沒有流失失。

一根碎石樁承擔(dān)的處理面積5.4砂石樁法法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（砂砂性土））樁距L的確定處理前體積：處理后體積：樁體直徑徑為d：兩式聯(lián)立立：正方形布置正三角形布置5.4砂石樁法法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（砂砂性土））按照規(guī)范范給出的的簡(jiǎn)化公公式修正系數(shù)數(shù)ξ用來考慮慮振動(dòng)下下沉密實(shí)實(shí)作用，，取值為為1.1～1.25.4砂石樁法法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（砂砂性土））若考慮擠擠密和振振密兩種種作用粘性土的的加固機(jī)機(jī)理是置置換，故故根據(jù)置置換率確確定樁間間距。由面積換換算率m計(jì)算一根根樁的分分擔(dān)面積積Ae規(guī)范給出一根樁承承擔(dān)的處處理地基面積的的等效圓圓直徑5.4砂石樁法法5、設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（粘粘性土））

式中為單根樁承擔(dān)的處理面積(m2)；m(=樁身平均直徑d2/單根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑de2)為樁土面積置換率，與樁間距成反比；Ap為砂石樁的截面積。等邊三角角形布置置:de=1.05l;正方形布布置:de=1.13l;矩形布置置:。l、l1、l2分別為樁樁的間距距、縱向向間距和和橫向間間距。1)等邊三角角形布置置：2)正方形布布置：5.4砂石樁法法5、設(shè)計(jì)計(jì)算（（粘性土）粘性土的加固固機(jī)理是置換換，故根據(jù)置置換率確定樁樁間距。

作用于樁頂?shù)膽?yīng)力樁周土的應(yīng)力

碎石樁面積，則樁周土面積為Ae-Ap復(fù)合地基承載載力應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)復(fù)合地基載載荷試驗(yàn)取的的，也可分別別取得樁、樁樁間土承載力力，按樁土應(yīng)應(yīng)力比估算。。則有當(dāng)復(fù)合地基上上作用荷載p時(shí)5.4砂石樁法6、承載力計(jì)算算②對(duì)小型工程的的粘性土地基基：①?gòu)?fù)合地基承載載力特征值應(yīng)應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)復(fù)合地基載荷荷試驗(yàn)確定,初步設(shè)計(jì)時(shí)也也可用單樁和和處理后樁間間土的承載力力特征值估算算.樁間土承載力力標(biāo)準(zhǔn)值由現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)驗(yàn)或室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)確定。n為樁土應(yīng)力比,即：

粘土為2～4，砂土、粉土為1.5～3。5.4砂石樁法6、承載力計(jì)算算【例】對(duì)粘性土地基基，砂石樁的的樁徑為600mm，置換率為0.28。1、對(duì)等邊三角角形布樁，其其間距最接近近下列哪個(gè)值值?(A)1.0m(B)1.1m(C)1.2m(D)1.3m(E)1.4m2、對(duì)正方形布布樁，其間距距最接近下列列哪個(gè)值?(A)1.0m(B)1.1m(C)1.2m(D)1.3m(E)1.4m【答案】1、B;2、A【解】粘性土地基：：一根砂石樁承承擔(dān)的處理面面積為：等邊三角形布布置，砂石樁樁間距為：正方形布置，，砂石樁間距距為：5.4砂石樁法某黏土場(chǎng)地采采用砂石樁處