2016岩土工程师报考条件_2016年岩土工程师《专业知识》知识点解析(11)

砂石桩

　　4.3.1 基本概念

　　砂石桩法是指采用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将砂或碎石挤压人 已成的孔中，形成大直径的砂石所构成的密实桩体，包括碎石桩、砂桩和砂石桩，总称为砂 石桩。砂石桩与土共同组成基础下的复合土层，作为持力层，从而提高地基承载力和减小变 形。

　　4.3.2 适用范围

　　砂石桩用于松散砂土、粉土、黏性土、素填土及杂填土地基。砂石桩法早期主要用于挤 密砂土地基，随着研究和实践的深化，特别是高效能专用机具出现后，应用范围不断扩大。 为提高其在黏性土中的处理效果，砂石桩填料由砂扩展到砂、砾及碎石。砂石桩处理饱和黏 土地基，如不经过预压，处理后地基仍将可能发生较大的沉降，对沉降要求严格的建筑结构 难以满足允许的沉降要求。因此，饱和软黏土上变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置 换处理。

　　4.3.3 加固机理

　　砂石桩加固地基的几种主要作用如下。

　　1 挤密、振密作用：砂石桩主要靠桩的挤密和施工中的振动作用使桩周围土的密度增大，从而使地基的承载能力提高，压缩性降低。当被加固土为液化地基时，由于土的空隙比减小、密实度提高，可有效消除土的液化。

　　2 置换作用：当砂石桩法用于处理软土地基，由于软黏土含水量高、透水性差，砂石桩很难发挥挤密效用，其主要作用是部分置换并与软黏土构成复合地基，增大地基抗剪强度，提高软基的承载力和提高地基抗滑动破坏能力。

　　3 加速固结作用：砂石桩可加速软土的排水固结，从而增大地基土的强度，提高软基的承载力。

　　【例题21】砂石桩的加固机理包括( )。

　　A、挤密作用; B、置换作用; C、加速固结作用; D、振密作用; 答案：A、B、C、D

　　4.3.3 设计

　　砂石桩设计的主要内容有桩径、桩位布置、桩距、桩长、处理范围、材料、填料用量、 复合地基承载力、稳定及变形验算等。对于砂土地基，砂土的、最小孔隙比以及原地层 的天然密度是设计的基本依据，应事先提供资料。

　　1 桩径

　　砂石桩直径可采用300～800mm，可根据地基土质情况和成桩设备等因素确定。对饱和黏性土地基宜选用较大的直径。

　　2 桩位布置

　　砂石桩孔位宜采用等边三角形或正方形布置。对于砂土地基，因靠砂石桩的挤密提高桩 周土的密度，所以采用等边三角形更有利，它使地基挤密较为均匀。对于软黏土地基，主要 靠置换，因而选用任何一种均可。

　　3 砂石桩的间距

　　应通过现场试验确定。对粉土和砂土地基，不宜大于砂石桩直径的4.5倍;对黏性土地基不宜大于砂石桩直径的3倍。初步设计时，砂石桩的间距也可根据被处理土挤密后要求达到的孔隙比e1来确定。如图4.3-1所示，假设在松散砂土中，砂石桩能起到完全理想的效果，设处理前土的空隙比为e0，挤密后的孔隙比e1，又设一根砂石桩所承担的地基处理面积为A，砂石桩直径为d，桩长为，则一根桩孔的体积为d2/4，单位体积被处理土的空隙改变量为(e0-el)/(1+ e0)。根据桩的平面布置不同，按下列公式估算砂石桩的间距s：

　　1) 松散粉土和砂土地基

　式中,

　　为修正系数，当考虑振动下沉密实作用时，可取1.1~1.2;当不考虑振动下沉密实作用时，可取1.0;e1为地基挤密后要求达到的孔隙比，按下式计算：

　　e1=emax-Drl(emax - emin) 4.3-3

　　式中：Drl为地基挤密后要求砂土达到的相对密实度，可取0.7~0.85;emax、emin为砂土的、最小孔隙比，可按现行国标《土工试验方法标准》(GB/T 50123)的有关规定确定。

　　【例题22】某松散砂土地基进行碎石桩处理，采用等边三角形布置，桩中心距为1.5m，桩径为400mm，则一根桩的处理面积为( )。

　　A、1.95m2; B、0.98m2; C、1.82m2; D、2.08m2; 答案：A

　　2)黏性土地基

　　
　对粉土与砂土地基，以上公式推导时假定了处理场地的地面标高在处理前后相同。实际 上，很多工程都采用振动沉管法施工，施工时对地基有振密和挤密双重作用，而且地面下 沉，施工后地面平均下沉量可达100~300 mm。因此，引入了修正系数来考虑成孔时对粉土和砂土的振动下沉密实作用。

　　4 桩长

　　决定桩长，即地基处理深度时应考虑以下因素。

　　1)当拟处理的松软土层厚度不大时，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的深度;对按变形控制的工程，砂石桩桩长应满足处理后地基变形量不超过建筑 物的地基变形允许值并满足软弱下卧层承载力的要求。

　　3)对可液化的地基，砂石桩桩长应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011)的有关规定采用。

　　4)桩长不宜小于4m。

　　5 处理范围

　　砂石桩处理范围应大于基底范围，处理宽度宜在基础外缘扩大1~3排桩。对可液化地 基，在基础外缘扩大宽度不应小于可液化土层厚度的1/2，并不应小于5 m。

　　6 桩孔填料用量

　　砂石桩桩孔内的填料量应通过现场试验确定，估算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数 确定，可取1.2~1.4。如施工中地面有下沉或隆起现象，则填料数量应根据现场具体情况予以增减。

　　7 材料

　　桩体材料可用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑等硬质材料，含泥量 不得大于5%，粒径不宜大于50mm。

　　8 其他构造设计

　　砂石桩顶部宜铺设一层厚度为300~500mm的砂石垫层。

　　9 承载力

　　砂石桩复合地基的承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时，也 可通过下列方法估算：

　　1)对于采用砂石桩处理的复合地基，可按振冲处理地基的变形计算方法估算;

　　2)对于采用砂桩处理的砂土地基，可根据挤密后砂土的密实状态，按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB 50007)的有关规定确定。

　　10 变形

　　砂石桩处理地基的变形计算，应按振冲处理地基的变形验算方法计算;对于砂桩处理的 砂土地基，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB 50007)的有关规定计算。此外，当砂石桩用于处理堆载地基时，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007)有关规定进行抗滑稳定性验算。

　　4.3.4 施工

　　砂石桩施工可采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等成桩法，当用于消除粉细砂及粉土 液化时，宜用振动沉管成桩法。以振动打桩机的效率，桩管在振动力作用下迅速地沉人 土中，另外，振动对捣实填料也有作用。

　　施工前应进行成桩工艺和成桩挤密试验。当成桩质量不能满足设计要求时，应在调整设 计与施工有关参数后，重新进行试验或改变设计。

　　砂石桩的施工顺序：对砂土地基宜从外围或两侧向中间进行，对黏性土地基宜从中间向 外围或隔排施工;在既有建(构)筑物邻近施工时，应背离建(构)筑物方向进行。

　　4.3.5 质量检验

　　1 施工质量检验

　　1)应在施工期间及施工结束后，检查砂石桩的施工记录。对沉管法，尚应检查套管往复挤压振动次数与时间、套管升降幅度和速度、每次填砂石料量等项施工记录。

　　2)施工后应间隔一定时间方可进行质量检验。对饱和黏性土地基应待孔隙水压力消散 后进行，间隔时间不宜少于28d;对粉土、砂土和杂填土地基，不宜少于7d。

　　3)砂石桩的施工质量检验可采用单桩载荷试验，对桩体可采用动力触探试验检测，对桩间土可采用标准贯人试验、静力触探试验或动力触探试验等方法检测。桩间土的质量检测位置应在等边三角形或正方形的中心。检测数量不应少于桩孔总数的2%。

　　2 竣工验收质量检验

　　砂石桩复合地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验，载荷试验总数不应少于总桩数的0.5%，且每个单体建筑不应少于3点。

　　【例题22】对于采用砂石桩法处理后的杂填土地基，施工结束后应间隔( )时间方可进行质量检验。

　　A、7d; B、14d; C、21d; D、28d; 答案：A

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