第四章深深層密實實法第三節碎（（砂）石樁一.概述碎石樁（StoneColumnPile)和砂樁（SandPile）總稱為碎（（砂）石樁，，國外又稱粗顆粒土樁（GranularPile），是指用用振動、沖擊擊或水沖等方方式在軟弱地地基中成孔后后，再將碎石石或砂擠壓入入已成的孔中中，形成大直直徑的碎（砂砂）石所構成成的密實樁體體。發展歷史1835年法國Bayonne(0.2m，2m)1930s德國振沖沖法用于河床床砂土的加固固1937年德國水水沖法（（并開始商業業化）1956年日本Oda發明砂樁（SandCompactionPile）專利1960s碎石樁用于粘粘性土加固1970s伊朗首次利用用碎石樁1977年中國75kN振沖器1984年韓韓國首次將sandcompactionpile與砂井排水相結合合用于軟基處處理適用范圍松散砂土、人人工填土、粉粉土和雜填土土等地基。應用范圍中小型工民建建、散料堆場場、碼頭、路路堤、油罐等等工程。作用提高地基強度度、減少壓縮縮性、提高抗抗震能力、防防止松散砂土土發生振動液液化。優點經濟性好、施施工工藝簡單單、應用范圍圍廣。注意用于飽和軟弱弱土地基應謹謹慎，應先預預壓以消除沉沉降。分類施工方法成樁工藝適用土類擠密法振沖擠密振沖器水沖成孔，振動密實填料砂土，非飽和黏土雜填土沉管法沉管成孔，振動密實成樁干振法振孔器成孔，振孔器密實置換法振沖置換振沖器振動水沖成孔飽和土鉆孔錘擊沉管且鉆孔取土成孔，錘擊填料排土法振動氣動壓縮氣體成孔，振動或錘擊填料飽和軟粘土沉管法沉管成孔，振動或錘擊填料強夯置換重錘夯擊成孔其他方法水泥碎石樁碎石內加水泥或膨脹土飽和軟粘土裙圍碎石樁裙樁周圍設置剛性裙圍袋裝碎石樁碎石帶入土工聚合物碎石樁施工方方法砂樁砂樁常用的成成樁方法有振動成樁法和沖擊成樁法。振動成樁法是使用振動打打樁機將樁管管沉入土層中中，并振動擠擠密砂料。沖擊成樁法是使用蒸汽或或柴油打樁機機將樁管打人人土層中，并并用內管夯擊擊密實砂填料料，實際上這這也就是碎石石樁的沉管法法。因此，砂樁的的成樁方法對對于砂性土相相當于擠密法，對粘性土則則相當于排土成樁法。二、加固原理理（一）對松散散砂土加固原原理（二）對粘性性土加固機理理（一）對松散散砂土加固原原理碎石樁和砂樁樁擠密法加固固砂性土地基基的主要目的的是提高地基土承承載力、減少少變形和增強強抗液化性。1．擠密作用對沉管法或干干振法，有效擠密范范圍可達3-4倍樁直徑。對振沖擠密法法，使地基承載載力大幅度提提高，一般可可提高2-5倍。2．排水減壓作作用碎石樁加固砂砂土時，樁孔孔內充填碎石石（卵石、礫礫石）等反濾濾性好的粗顆顆粒料，在地地基中形成滲滲透性能良好好的人工豎向向排水減壓通通道，可有效效地消散和防防止超孔隙水水壓力的增高高和砂土產生生液化，并可可加快地基的的排水固結。。3．砂基預震效效應經過預震的試試樣發生液化化，所需施加加的應力要比比施加未經預預振的試樣引引起液化所需需應力值提高高46％。（二）對粘性性土加固機理理1.置換作用對粘性土地基基（特別是飽飽和軟土），，碎（砂）石石樁的作用不是使地基擠擠密，而是置置換。碎石樁置換法法是一種換土置置換，即以性性能良好的碎碎石來替換不不良地基土；；排土法則是一一種強制置換換，它是通過成成樁機械將不不良地基土強強制排開并置置換，在地基基中形成具有有密實度高和和直徑大的樁樁體，它與原原粘性土構成成復合地基而而共同工作。。樁體應力和樁樁間粘性土應應力之比值稱稱為樁土應力力比，一般為為2-4。2.排水作用粘性土的滲透透系數很小，，設置砂樁可可縮短排水距距離，加速固固結，提高強強度。碎（砂）石樁樁作為復合地地基的加固作作用，除了提高地基承載載力、減少地地基的沉降量量外，還可用來來提高土體的抗抗剪強度，增增大土坡的抗抗滑穩定性。碎（砂）石樁樁的加固作用用主要有：擠密、置換、、排水、墊層層和加筋五種作用。三、設計計計算（一）一般設設計原則1、加固范圍根據建筑物的的重要性和場場地條件及基基礎形式而定定,通常大于基底底面積。一般般基礎,在基礎外緣應應擴大1~3排;對可液化地基基,在基礎外緣擴擴大寬度不應應小于可液化化土層厚度過過1/2,并不應小于5m，一般擴大2~4排；對于高速速公路，一般般應處理至外外緣1~3m。三、設計計計算（一）一般設設計原則2、樁位布置主要布置形式式有：三角形形、正方形、、矩形、等腰腰三角形、放放射形。三、設計計計算（一）一般設設計原則3、加固深度（（樁長）（1）當相對硬層層的埋藏濃度度不大時，按按相對硬層埋埋深確定;（2）相對硬層埋埋藏較深時，，按變形和下下臥層滿足要要求控制;（3）對于按穩定定性控制的工工程，不小于于最危險滑動動面以下2m;（4）對可液化地地基，按抗震震要求處理;（5）樁長不宜短短于4m.三、設計計計算（一）一般設設計原則4、樁徑根據機械設備備而定，多采采用300~800mm，對飽和粘性性土地基宜選選擇較大直徑徑。5、材料就地取材，以以砂性或碎石石為主，含泥泥量不大于5%，碎石粒徑為為2~5m。6、墊層主要為砂石墊墊層三、設計計計算（二）砂性土土設計計算從擠密的角度度考慮地基加加固設計的問問題，根據要要求（承載力力、沉降和抗抗液化）得到到設計的密實實度、孔隙比比、布樁、、樁徑和樁間間距。砂石樁加密效效果示意圖1、樁間距確定定1、樁間距確定定1、樁間距確定定當正方形布置置時：處理前體積處理后體積因此即設樁體直徑為為d，

當正方形形布置時當等邊三角形形布置時加固后的孔隙隙比按地基承承載力要求或或下式確定1、樁間距確定定密實中密稍密松散礪砂、粗砂、中砂e＜0.600.60≤e≤0.750.75＜e≤0.85e＞0.85細砂、粉砂e＜0.700.70≤e≤0.850.85＜e≤0.95e＞0.95砂土密實度參參考表1、樁間距確定定若用重度表示示，正方形布置時時等邊三角形布布置時碎（砂）石樁樁每根樁每米米長度的填料料q：1、樁間距確定定2、液化判別別烈度789近振61016遠振812標準貫入擊數數基準值2、液化判別注意事項注意事項1、標貫試驗離離散，要求檢檢測鉆孔大于于5個，每土層15個標貫以上；2、粘粒含量大大于20％的砂礫類土土，會影響擠擠密效果；3、粘土夾層，，應考慮時間間效應，檢測測一般要求大大于30天；4、表層1－2m范圍內進行再再處理（三）粘性土土地基設計1、計算參數（1）不排水抗剪剪強度Cu，用十字板剪剪切試驗確定定（2）樁的直徑0.8~1.2m（3）樁的內摩擦擦角對于碎石樁取取35~45度，對于砂樁取38度（4）面積置換率率（m）樁的截面積Ap與其影響的面積A之比（三）粘性土土地基設計2、承載力計算算（1）單樁承載力力在荷載的作用用下，樁體常常出現三種破破壞形式鼓出破壞刺入破壞剪切破壞碎石樁大部分分產生鼓出破破壞。目前計計算單樁承載載力的主要方方法有：極限應力法、、整體剪切破破壞法、球穴穴擴張法等。（三）粘性土土地基設計2、承載力計算算（1）單樁承載力力假設單根樁碎碎（砂）石樁樁的破壞是空空間軸對稱問問題，樁周土土體是被動破破壞，此時單單樁極限承載載力：樁體側向極限限應力（三）粘性土土地基設計2、承載力計算算（2）復合地基承承載力（三）粘性土土地基設計2、承載力計算算（2）復合地基承承載力假定樁和土各各自面積的作作用應力不變變：將樁土應力比比n與面積置換率率m代入得：砂樁應力集中中系數樁間土應力折折減系數（三）粘性土土地基設計2、承載力計算算（2）復合地基承承載力改寫成：小型工程，無無現場實測資資料時，可用用十字板剪切切強度代替：：《規范》計算方法：（三）粘性土土地基設計3、沉降計算（1）分層總和法法沉降量主要包包括加固區和和下臥層沉降降計算均采用規規范中的方法法：分層總和法規范法注意：對于加加固區的土體體壓縮模量：：（2）沉降折減法法一般天然粘性性土地基的沉沉降量為：經處理后的沉沉降量為：折減系數：忽略原地基土土的處理效果果，則取：（三））粘性性土地地基設設計（三））粘性性土地地基設設計3、穩定定性分分析復合地地基抗抗剪強強度：：樁間土土的應應力折折減系系數：：樁的應應力增增加系系數：：（三））粘性性土地地基設設計四.施工方方法砂石樁樁法常常規施施工可可采用用振動成成樁法法(簡稱振振動法法)或捶擊擊成樁樁法(簡稱捶捶擊法法)兩種施施工方方法。。工程中中一般般的具具體方方法有有：振沖成成樁法法、干干振擠擠密碎碎石樁樁法、、沉管管碎石石樁法法、夯夯擴碎碎石樁樁法、、袋裝裝碎石石樁法法等。。（1）振動動成樁樁法（（振動動法））采用振振沖法法在地地基中中以設設置碎碎石樁樁加固固地基基的方方法稱稱為振振沖碎碎石樁樁法。。振沖碎碎石樁樁法適適用于于處理理不排排水抗抗剪強強度不不小于于20kPa的黏土土、粉粉土、、砂土土、飽飽和黃黃土和和人工工填土土地基基。四.施工方方法vibrocasing（2）捶擊擊成樁樁法（（捶擊擊法））捶擊成成樁法法又可可分為為雙管法法和單單管法法兩種種施工工方法法。（3）干振振擠密密碎石石樁法法干法振振動成成孔器器四.施工方方法（4）沉管管碎石石樁法法采用沉沉管打打樁機機在地地基中中設置置碎石石樁按按施工工方法法可以以分為為三種種：管管內投投料重重錘夯夯實法法，管管內投投料振振動密密實法法，先先拔管管、后后投料料復打打密實實法。。（5）夯擴擴碎石石樁法法夯擴碎碎石樁樁法是是沉管管碎石石樁法法中先先拔管管、后后投料料復打打密實實法的的發展展。四.施工方方法夯擴碎碎石樁樁施工工工藝藝流程程示意意圖五.質量檢檢驗CPTSPTPlateloadtest(PLT)SASWCross-holeshearwavevelocitytests砂石樁樁施工工結束束后，，除砂砂土地地基外外，應應間隔隔一定定時間間方可可進行行質量量檢測測。對粘性性土地地基，，間隔隔時間間可取取3~4周對粉土土地基基可取取2~3周關于砂砂石樁樁的施施工質質量檢檢驗，，常用用的方方法有有單樁樁載荷荷試驗驗和動動力觸觸探試試驗，，復合合地基基和多多樁復復合地地基大大型載載荷試試驗等等。單樁載載荷試試驗，，可按按照每每200~400根樁隨隨機抽抽取一一根進進行檢檢驗，，但總總數量量不得得少于于3根。對于砂砂土或或粉土土中的的碎石石樁，，除用用單樁樁載荷荷試驗驗外，，還可可以用用標準準貫入入試驗驗、靜靜力觸觸探試試驗等等試驗驗對樁樁間土土進行行處理理前后后的對對比試試驗。。對砂砂樁還還可以以采用用標準準貫入入或動動力觸觸探等等方法法檢測測樁的的擠密密質量量。試驗數數量不不應少少于總總樁數數的0.5%，且每每個單單體建建筑不不應少少于3點。對大型型的、、重要要的或或者場場地復復雜的的碎（（砂））石樁樁應該該進行行復合合地基基的處處理效效果檢檢驗。。檢驗點點數量量可按按照處處理面面積大大小取取2~4組。擠密碎碎石樁樁、砂砂樁，，液化化土地地基、、液化化土與與軟土土交互互地基基成樁前前后進進行SASW法、CPT、SPT碎石樁樁（液液化地地基））碎石樁樁（交交互地地基））砂樁(交互地地基）