擠密樁法法21、石灰樁石灰樁是在軟弱地基基中成孔后填填入適當粒度度的生石灰并逐段夯實成成為樁狀的柱體。相應地叫石石灰樁處理加加固方法。為提高樁身強強度，還可摻摻入適量的石石膏、水泥等等外加劑。2、適用范圍江、河、濱沖沖積層、濱湖湖區近代湖積積層及沖積層層等軟弱土層層分布區。包括雜填土、、素填土、粘粘土、淤泥土土、淤泥質土土、粉土等，，還適于砂土土和透水性大大的砂質土、、粉土等，加固深度從幾幾米到十幾米米。不適用于于地下水位下下的砂類土。。石灰樁法33、施工方法分分類(按用料及施工工工藝)1)石灰樁法(或稱塊灰灌入入法):用鋼套管成孔孔后，灌入新新鮮生石灰塊塊或再摻入適適量水硬性摻合料料(粉煤灰和火山山灰)，一般經驗配配合比7：3或8：2。在拔管的同時時進行振密成成樁。2)石灰柱法(亦稱粉灰攪拌拌法):主要通過特制制的攪拌機將將石灰粉加固固原料與原位位軟土攪拌均均勻，促使軟軟土硬結，形形成力學性能能較強的石灰灰(土)柱—（實際上是粉粉體攪拌法的的一種）。3)石灰漿壓力噴注法:采用壓力將石石灰漿或石灰灰－粉煤灰混混合漿噴注于于地基土的孔孔隙內或預先先鉆孔之內，，使漿體在地地基中擴散和和凝固硬化而而達到加固的的目的——（該種處理方方法實質是壓壓力注漿法的的一種）。4石灰灰樁樁加加固固地地基基的的機機理理包包括括成孔孔擠擠密密作作用用;樁料料吸吸水水膨膨脹脹擠擠密密作作用用;樁周周土土脫脫水水固固結結作作用用;樁身身置置換換作作用用;膠凝凝強強化化作作用用等方方面面。。二、、加加固固機機理理可以以從從樁間間土土、、樁樁身身及復合合地地基基三方方面面加以以歸歸納納分分析析。。51)成孔孔擠擠密密作作用用（（物物理理加加固固效效應應））1、樁樁間間土土擠擠密密、、固固結結作作用用樁孔孔是是通通過過對對鋼鋼管管的的振振動動或或打打入入完完成成的的。。當鋼鋼管管被被打打入入土土中中時時，，由由鋼鋼管管所所置置換換的的土土體體擠擠入入四四周周土土體體內內，，使使得得樁樁周周土土得得到到擠擠密密，，擠擠密密效效果除除了了與石石灰灰樁樁的的置置換換率率有有關關外外，，還還與與原地地基基土土的的滲滲透透性性能能及及地地下下水水狀狀況況(水位位)有關關。。當然然，，如如果果采采用用排排土土成成孔孔方方法法時時，，則則不不存存在在擠擠密密效效應應。。62)樁料吸吸水膨膨脹擠擠密作作用（（物理理加固固效應應）成孔后后，灌灌入樁樁孔中中的石石灰樁樁吸水水包括括兩個個部分分：一部分分是CaO的水化化反應應吸水水；另另一部部分是是石灰灰樁本本身的的水化化產物物Ca(OH)2的孔隙隙吸水水。1kg的CaO完全潮潮解的的理論論吸水水量是是0.32kg，且生生成的的Ca(OH)2不含水水，它它會繼繼續從從四周周土中中吸取取水分分，儲儲存在在樁體體孔隙隙中。。吸水后后樁體體發生生的膨膨脹使使樁間間土產產生強強大的的擠壓壓力而而使其其獲得得密實實效果果。(生石灰灰在熟熟化之之后的的體積積可達達到原原體積積的1.5～3.5倍)。73)脫水擠擠密固固結作作用（（物理理加固固效應應）①石灰樁樁吸水水后，，樁間間土的的含水水量必必然降降低。。樁身吸吸水必必然對對應樁樁周土土的脫脫水土顆粒粒靠攏攏擠密密、固固結。。②另一方方面，，生石石灰吸吸水反反映后后產生生的熱熱效應應造成成水體體蒸發發，進進一步步促進進了樁樁固土土體中中水的的脫出出。樁周土土含水水量、孔隙隙比，土體密密實度度提高高，強強度。石灰樁樁的含含水量量和滲滲透性性均大大于樁樁間土土，如如果樁樁體內內再摻摻和一一部分分煤渣渣、礦礦渣、、鋼渣渣等粗粗顆粒粒時，，排水水固結結的作作用更更加顯顯著。。體現現在兩兩個方方面。。81)對下臥臥層的的減載載作用用（物物理加加固效效應））2、樁體體減載載與硬硬化加加固作作用石灰的的重度度為8kN／m3，顯著著小于于土的的密度度。即即使樁樁體飽飽和后后其重重度約約為14kN／m3，仍然然小于于土的的天然然密度度。當采用用排土土成樁樁時，，加固固層的的自重重減輕輕，作作用在在樁底底平面面的自自重應應力顯顯著減減少，，可減減少樁樁底下下臥層層頂面面的附附加壓壓力。。當采采用不不排土土成孔孔時，，對于于雜填填土、、砂類類土等等，由由于成成孔擠擠密了了樁間間土，，加固固層的的重量量變化化不大大。92)膠凝加加固效效應（（化學學加固固效應應）樁體吸吸水后后，其其溶液液中隨隨鈣離離子(Ca2+)的增多多變為為堿性環環境，一部分鈣離離子(Ca2+)又與樁周土土中的SiO2及Al2O3發生反映，，生成結構構較復雜的的硅酸鈣水化化物(CaO··SiO2·nH2O)、鋁酸鈣水化物(CaO··Al2O3·nH2O)以及鈣鋁黃長石石水化物(2CaO··Al2O3·SiO2·6H2O)，這些水化化物又牢牢牢地將其周周圍土顆粒粒膠結、固固化在一起起，形成網網狀結構土顆粒間聯聯系的更加加牢固、強強度大大增增加強，并并與時間成成正相關。103)離子交換作作用（化學學加固效應應）生石灰吸水水后，一定定條件下電電離出的Ca2+與粘土表面面陰離子交交換并吸附附在土顆粒粒表面上增大了鈣質質結核團粒粒，使土中中顆粒相對對含量下降降土力學性能能改善。當當樁體內摻摻入粉煤灰灰、火山灰灰等摻合物物之后，在在整個樁體體內的這種種離子交換換作用、膠膠凝作用、、膠凝作用用也同時會會發生，使使樁體的后后期強度比比單純的石石灰樁更高高。4)碳酸鈣化作作用（化學學加固效應應）石灰與土體體中二氧化化碳氣體反反應生成不溶的的碳酸鈣，，在樁身外外產生一個相對堅堅硬的外殼殼。11石灰樁作為為豎向增強強體和天然然地基土體體組成復合合地基。3、復合地基基作用試驗和實踐踐表明，當當樁體吸水水量過大，，會在樁體體內部形成成“軟心”，此時樁體體就難以起起到承重作作用。然而，當樁體夯填填施工過程程中，只要要滿足一定定的初始填填充密實度度，并保證證一定的封封頂壓力，，樁體就完完全可以避避免“軟心”現象的發生生，而起到到承重樁的的作用，即即置換作用用。剛度較大的的石灰樁體體承受較大大的應力，，正常置換換率下，石石灰樁分擔擔了30％以上的荷荷載，此時時，與發生生了擠壓密密實效用的的樁間土共共同作用，，支承載荷荷，發揮著著復合地基基的作用。。12三、設計計計算要點1、樁料要求求及配比石灰樁的的主要固固化劑為為生石灰灰(CaO含量＞70%,粒徑≤70mm,含粉量≤≤15%)。摻合料宜宜優先選選用粉煤灰、、火山灰灰、爐渣渣等工業業廢料。生石灰灰與摻合合料的配配合比宜宜根據工工程地質質情況確確定，生石灰與與摻合料料的體積積比可選選用1：1或1：2。對于淤泥泥、淤泥泥質土等等軟土可可適當增增加生石石灰用量量，樁頂頂附近生生石灰用用量不宜宜過大。。當摻石膏膏和水泥泥時，摻摻加量為為生石灰灰用量的的3%～10%。132、成孔直直徑3、布樁及及樁距4、布置范范圍300～400mm，具體取取決于成成孔管的的管徑；；可按等邊邊三角形形或距形形布樁，，樁間中中心距取取成孔直直徑的2-3倍；石灰樁可可僅布置置在基礎礎底面下下.當基底土土承載力力特征值值小于70kPa時，宜在在基礎以以外布置置1～2排圍護樁樁；145、樁長6、樁頂上上部處理理7、樁端持持力層選選擇洛陽鏟成成孔時，，樁長≤≤6m；機具成成孔管成成孔時，，樁長≤≤8m；螺旋鉆鉆成孔時時，樁長長可適當當加長。。當地基需需排水通通道時，，在樁頂頂上部設設200-300mm厚的砂石石層。選在承載載力較高高的土層層中。對對深厚的的軟弱地地基，采采用“懸浮樁(端部未觸觸及持力力層)”時，減少少上部結結構重心心與基礎礎形心間間的偏心心距。158、復合地地基承載載力確定定1)石灰樁復復合地基基承載力力特征值值不宜超超過160Kpa，當土層較較好并采采取保證證樁身強強度措施施之后，，經試驗驗后，可可適當提提高。2)承載力特特征值應應通過單單樁或多多樁復合合地基載載荷試驗驗確定。。初步設計計時，可可按公式式:fSpk=mfpk+(1-m)fsk加以估算算。其中，?pk：樁身抗壓壓強度比比例界限限值，由由單樁豎豎向載荷荷試驗確確定，一一般取350～500kPa，土質軟軟時取低低值；?Sk：樁間土承承載力特特征值，，取天然然地基承承載力特特征值的的1.05～1.2倍；m：樁土面面積置換換率，樁樁面積按按1.1～1.2倍成孔直直徑計算算，土質質軟者取取高值。。169、地基變變形計算算α—系數，取取1.1～1.3，擠密效效應好或或置換率率(m)大時取高高值；n—樁土應力力此，取取3~4，長樁取取大值；；ES—天然土壓壓縮模量量(Mpa)按照《建筑地基基基礎設設計規范范》GB5007有關規定定計算處處理后的的地基變變形。變變形經驗驗系數按按該區沉沉降觀測測資料及及經驗確確定[沉降量S=S1(樁長范圍圍壓縮量量)+S2(樁下土層層的壓縮縮量)]有關復合土層層的壓縮縮模量ESP，通過樁樁身及樁樁間土壓壓縮試驗驗確定。。初步設設計時，，可按下下試估算算：171）特點四、施工工工藝1．管外投投料法石灰樁體體中一般般均含有有大量的的摻和料料，摻料料不可避避免有一一定含水水量，當當摻料與與生石灰灰拌和后后，內中中的水分分會迅速速發生反反應，生生石灰體體積膨脹脹，極容容易發生生堵管現象象。管外投料料法避免免了堵管管，可以利用用現有的的混凝土土灌注樁樁設備施施工。但但在軟土土中成孔孔時容易易發生塌塌孔或縮縮孔現象象，且孔孔深不宜宜超過6m。樁徑和和樁長的的保證率率也相對對較低。。182)施工工方方法法3)工藝藝流流程程采用用打打入入、、振振入入、、壓壓入入的的灌灌注注樁樁設設備備均均可可施施工工。。樁樁管管采采用用200～325mm無縫縫鋼鋼管管。。為為防防止止拔拔管管時時孔孔內內負負壓壓進進入入造造成成塌塌孔孔，，采采用用活活動動式式樁樁尖尖，，拔拔管管時時樁樁尖尖靠靠自自重重落落下下，，空空氣氣由由樁樁管管進進入入孔孔內內，，避避免免負負壓壓。。樁尖尖角角度度一一般般為為45°°、60°°、90°°。土土質質較較硬硬時時用用小小值值。。樁機機定定位位沉管管提管管填料料壓實實再提提管管再填填料料再壓壓實實，，這這樣樣反反復復幾幾次次，，最最后后填填土土封封口口壓壓實實，，一一根根樁樁即即告告完完成成。。194)施工工控控制制2)打樁樁順順序序。。應盡盡量量采采用用封封閉閉式式，，即即從從外外圈圈向向內內圈圈施施工工。。樁機機宜宜采采用用前前進進式式，，即即剛剛打打完完的的樁樁處處于于樁樁機機下下方方，，以以機機身身重重量量增增加加覆覆蓋蓋壓壓力力，，減減少少地地面面隆隆起起量量。。為為避避免免生生石石灰灰膨膨脹脹引引起起鄰鄰近近孔孔塌塌孔孔，，宜宜間間隔隔成成孔孔成成樁樁。。1)灌料料量量控控制制。。控制制灌灌料料量量的的目目的的是是保保證證樁樁徑徑、、樁樁長長和和樁樁體體密密實實度度。。影響響灌灌料料量量因因素素很很多多(樁周周土土強強度度、、壓壓實實次次數數、、設設計計樁樁徑徑、、樁樁管管直直徑徑等等)。確確定定灌灌料料量量時時，，先先根根據據設設計計樁樁徑徑計計算算每每米米樁樁料料體體積積，，然然后后乘乘以以1.4的系系數數作作為為每每米米灌灌料料量量。。203)技術術措措施施。。①生石石灰灰與與摻摻料料的的拌拌和和不不宜宜過過早早，隨隨灌灌隨隨拌拌，，以以免免生生石石灰灰遇遇水水膨膨脹脹影影響響質質量量。。②孔口口土土封封頂頂宜宜用用含含水水量量適適中中的的土土，封封口口高高度度不不宜宜小小于于0.5m，孔孔口口封封土土標標高高應應高高于于地地面面，，防防止止早早期期地地表表水水浸浸泡泡樁樁頂頂。。③遇有有地地下下障障礙礙物物時時，，技技術術人人員員在在現現場場可可根根據據基基礎礎尺尺寸寸、、荷荷載載等等因因素素適適當當變變動動樁樁位位。正正常常情情況況下下，，樁樁位位偏偏差差不不宜宜大大于于10cm，傾傾斜斜度度不不大大于于1.5％，，樁徑徑誤誤差差不不大大于于±3cm，樁樁長長誤誤差差不不大大于于±15cm。④大塊塊生生石石灰灰必必須須破破碎碎，，粒粒徑徑不不大大于于10cm。生石石灰灰在在現現場場露露天天堆堆放放時時間間視視空空氣氣濕濕度度及及堆堆放放條條件件確確定定，，一一般般不不長長于于2～3天。。樁樁頂頂應應高高出出基基底底標標高高10cm左右右。。21管內內投投料料法法適適用用于于地地下下水水位位較較高高的的軟軟土土地地區區。。管管內內投投料料施施工工工工藝藝與與振振動動沉沉管管砂砂石石樁樁的的工工藝藝類類似似。。2．管管內內投投料料法法工藝藝流流程程：：樁機機定定位位沉管管灌料料拔管管成樁樁反壓壓封口口壓壓實實。。223．挖挖孔孔投投料料法法1）優優點點。。利用用特特制制的的洛洛陽陽鏟鏟人人工工挖挖孔孔、、投投料料夯夯實實，，是是廣廣泛泛應應用用的的一一種種施施工工方方法法。。由由于于洛洛陽陽鏟鏟在在切切土土、、取取土土過過程程中中對對周周圍圍土土體體的的擾擾動動很很小小，，在在軟軟土土甚甚至至淤淤泥泥中中可可保保持持孔孔壁壁穩穩定定。。該施施工工方方法法避避免免了了振振動動和和噪噪聲聲、、能能在在狹狹窄窄場場地地和和室室內內作作業業，，造造價價低低、、工工期期短短、、質質量量可可靠靠。。因因此此，，適適用用的的范范圍圍較較大大。。2）限制制。挖孔投投料法法主要要受深深度的的限制制，一一般情情況下下樁長長不宜宜超過過6m。在地地下水水位下下的砂砂類土土及塑塑性指指數小小于8的粉土土中則則難以以成孔孔。3）工藝藝流程程。定位鋼釬或或鐵鍬鍬開口口(深度50cm左右)人工洛洛陽鏟鏟成孔孔孔內抽抽水孔口拌拌和樁樁料下料夯擊再下料料再夯實實封口填填土夯夯實。。23五、施施工注注意事事項1、注意意施工工順序序單排布布樁時時，先先打兩兩端，，后打打中間間，并并間隔隔1～2孔跳打打進行行。對軟粘粘土地地基，，除間間隔跳跳打外外，還還應間間歇28天后再再按設設計間間距補補樁。。這些措措施也也有利利于提提高樁樁間土土對樁樁身的的約束束力。。一般宜宜先加加固四四周，，后加加固中中間、、先打打外排排樁，，后打打內排排樁；；242、注意意選擇擇成孔孔方法法有沉管管法、、沖擊擊法、、螺旋旋鉆進進法；；爆擴擴法、、挖孔孔法多多種。。1)沉管法法:最常用用。將將由特特制的的尖頭頭鋼管管打入入設計計深度度成孔孔;2)沖擊法法:錐形鉆鉆頭提提升到到一定定高度度自由由落體體沖擊擊成孔孔;3)螺鉆進進法:類似螺螺絲釘釘鉆進進，使使土不不斷向向兩側側擠壓壓并成成孔;4)人工洛洛陽鏟鏟掏土土成孔孔。5)爆擴法法：用鉆機機或洛洛陽鏟鏟等打打成小小孔，，然后后裝藥藥，爆爆擴成成孔；；25藥眼爆爆擴法法成孔孔施工工流程程圖(a)打小藥藥眼孔孔;(b)裝填炸炸藥;(c)引爆成成孔。。1-藥眼；；2-鋼釬；；3-炸藥；；4-封土層層；5-導火線線；6-所成樁樁孔；；7-削土層。。藥管爆擴擴法成孔孔施工流流程圖(a)產挖土孔孔;(b)裝填炸藥藥;(c)引爆成孔孔。1-土孔；2-填砂；3-炸藥管；；4-封土；5-導火線；；6-所成樁孔孔；7-削土層。。263、成樁1)逐段填料料夯實成成樁(人工填料料，逐段段夯實。。每段填填料需厚厚度≤400mm，施工時時要做好好場地排排水措施施，防止止積水);2)樁位偏差差不大于于樁徑的的一半(0.5d);3)做好施工工記錄，，監督成成樁質量量;4)封頂(墊層封頂頂、夯實實)274施工前進進行成樁樁試驗和和材料配配比試驗驗成樁試驗驗和材料料配比試試驗既可可以驗證證設計的的合理性性和成樁樁工藝的的適宜性性，還可可以具體體確定合合理的成成樁參數數。如樁身材材料配合合比，填填料數量量、氣壓壓和夯擊擊參數等等，了解解施工時時可能發發生的問問題和決決定相應應的解決決措施。。285應注意石石灰樁施施工過程程中的“(放炮)”現象“沖孔”是指由于于孔內進進水使生生石灰與與水迅速速反應，，其溫度度高達200~300°C，樁體內內空氣遇遇熱膨脹脹之后，，不僅樁樁身孔隙隙大，不不易夯實實，而且且孔隙內內空氣在在高溫下下的迅速速膨脹，，迅速增增大的膨膨脹力還還會將上上部夯實實的樁料料推出孔孔口，形形成沖孔現象象。故應采采取減少少攙和料料含水量量，排干干孔內積積水或降降水，加加強夯實實等措施施，確保保安全。。296嚴格做好好封頂7注意施工工安全為了減小小樁體向向上脹發發引起的的能量損損失，防防止地表表水流入入樁身和和防止石石灰樁因因水化過過分激烈烈而引起起樁孔噴噴料，以以保證樁樁身強度度。成樁樁后需利利用素土土、灰土土或素混混凝土等等立即進進行樁身身封頂，，并夯壓壓密實，，長度一一般為50~100cm。石灰樁施施工時應應采取防防止沖孔孔傷人的的有效措措施，確確保施工工人員的的安全。。30六、質量量檢驗1石灰樁施施工檢測測宜在施施工7～10d后進行；；竣工驗驗收檢測測宜在施施工28d后進行;2施工檢測測可采用用靜力觸觸探、動動力觸探探或標準準貫入試試驗。檢檢測部位位為樁中中心及樁樁間土，，每兩點點為一組組。檢測測組數不不少于總總樁數的的1%;3石灰樁地地基竣工工驗收時時，承載載力檢驗驗應采用用復合地地基載荷荷試驗;4載荷試驗驗數量宜宜為地基基處理面面積每200m2左右布置置一個點點，且每每一單體體工程不不應少于于3點.31【例題1】對軟土采采用石灰灰樁處理理后，石石灰樁外外表層會會形成一一層強度度很高的的硬殼層層，這主主要是由由（））起的作作用。A、吸水膨膨脹；B、離子交交換；C、反應熱熱；D、碳酸鈣鈣化反應應；D例題【例題2】在初步設設計時，，對于采采用石灰灰樁處理理過的地地基，其其復合土土層的壓壓縮模量量可以按按照式Esp=α[1+m(n-1)]Es進行估算算，α為系數，，其值為為（））。A、小于1；B、大于0.5；C、大于0.9；D、大于1，可取1.1～1.3；D32【例題3】為了保證證石灰樁樁的施工工安全，，下列說說法正確確的是()A、石灰樁施施工時，，必須強強調用電電安全；；B、石灰樁施工時時，必須配戴戴安全帽；C、石灰樁施工時時，應采取防防止沖孔傷人人的有效措施施，確保施工工人員的安全全；D、石灰樁施工時時，項目部應應有完善的安安全生產管理理體系，確保保安全生產，，文明施工。。C33【例題4】對于軟土地基基，采用石灰灰樁處理后，，其施工質量量檢測包括()。A、樁間土加固固效果檢驗；；B、樁身質量檢檢驗；C、單樁復合地地基載荷試驗驗；D、多樁復合地地基載荷試驗驗；A、B【例題5】在對石灰樁進進行竣工驗收收檢驗時，載載荷試驗的數數量宜為（）），每每一單體工程程不得少于3點。A、總樁數的0.5%；B、總樁數的1%；C、總樁數的2%；D、地基處理面面積每200m2左右布置一個個點；E、地基處理面面積每500m2左右布置一個個點；D34一概述述1、基本定義碎(砂)石樁又被稱做做粗顆粒土樁樁，是指用振動動、沖擊或水水沖等方式在在軟弱地基中中成孔之后，，形成由砂石石構成的大直直徑密實樁體體，包括碎石石樁、砂樁和和砂石樁，總總稱為碎石樁。砂石樁與樁周周土共同組成成基礎下的復復合土層，構構成持力層。。2、成樁方式1)成砂樁方式：：振動法和沖擊法為主；2)成碎石樁方式式：有振沖法、沉管法、干振法、強夯置換法、鉆孔錘擊法等。砂石樁(碎石樁)353、適用范圍：：碎石樁用于擠擠密松散砂土土、粉土、黏黏性土、素填填土及雜填土土地基。但需注意兩兩點：1）當處理不排水水抗剪強度度小于20kPa的飽和黏性性土和飽和和黃土地基基時，應在施工工前通過現現場試驗確確定其適用用性。Why?因為如果樁樁周土強度度過低，當當其不排水水抗剪強度度小于20kPa時，將導致致土的側向向約束力始始終不能平平衡由于填填料擠入孔孔壁產生的的作用力，，那就始終終不能形成成樁體，故故需經過預預壓加固處處理；2）不加填料的的振沖加密密法適用于于處理黏粒粒含量不大大于10％的中砂、、粗砂地基基。Why?(周圍砂料能能自行塌入入孔內，可可進行原地地振沖)。砂石樁法也也可用于處處理可液化化地基。361)中、小型工工業與民用用建筑物；；2)港灣建筑物物(碼頭、護岸岸工程等)；3)土工構筑物物(土石壩、路路基等)；4)材料堆置場地(礦料場等)；5)其它場地。滑道、、機場等。。工程上，碎碎石樁法可可用以下各各類建筑：：一概述述3、適用范圍圍：砂石樁(碎石樁)37二、加固機機理1、松散砂土土及粉土的加固機理理1)松散砂土的的工程特性性砂土和粉土土屬于散粒粒狀結構，，粒間孔隙大大，顆粒的排列列位置很不不穩定，在外荷(動力和靜力力)作用下易發生移位位,并會重新進行行排列，趨趨于較穩定定狀態。因因此，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。。尤其其是受受振動動作用用后，，體積積可縮縮小20%。2)加固機機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，，主要要表現現在三三個方方面：：碎石樁樁(砂石樁樁)38二、加加固機機理1、松散散砂土土及粉粉土的的加固固機理理①擠密作作用：：a、對振振沖法法而言言：施工過過程中中由于于水沖沖使得得松散散砂土土達到到飽和和狀態態，并并在高高頻強強迫振振動下下產生生液化化、重重新排排列密密實；；孔中中填入入的粗粗骨料料被強強迫振振動、、密實實的同同時，，樁體體半徑徑還不不斷增增大，，對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，，砂土密密實度度、孔隙隙率，干密密度和和內摩摩擦角角，達到到力學性性能改改善、、承載載力提提高、、抗液液化性性能增增強的的目的的；b、對沉沉管法法或干干振法法而言言：施工中中，樁樁管對對周圍圍砂層層產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、密實實度。39二、加加固機機理1、松散散砂土土及粉粉土的的加固固機理理由于擠擠壓，，緊貼貼于樁樁周管管上的的土結結構遭遭到完完全破破壞。。樁管管周圍圍塑性性變形形區，，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，，強度度顯著著降低低。樁樁管周周圍塑塑性變變形區區(圖3-3-2)半徑RP可由下下式確確定。。（3-3-1）由式(3-3-1)知，塑塑性變變形區區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，，與土土的抗抗剪強強度成成反比比。40圖3-3-2樁孔周圍應應力分布區區二、加固機機理1、松散砂土土及粉土的的加固機理理完全破壞區41樁周土擠密密后干密度度沿徑向距距離(l/d)的變化樁體或樁孔孔42二、加固機機理1、松散砂土土的加固機機理砂土和粉土土中排水減壓振振密作用比擠密作用顯顯著，是砂石樁樁的主要加加固作用之之一。振密作用在在宏觀上表表現為振密密變形。振振動成樁過過程中，一一般形成以以樁管為中中心的“沉沉降漏斗””，直徑達達樁徑的6～9倍，，并并形形成成多多條條環環狀狀裂裂隙隙。。②排水水減減壓壓振振密密作作用用:振沖沖成成樁樁過過程程中中，，樁樁周周土土體體在在循循環環荷荷載載作作用用下下發發生生收收縮縮和和趨趨于于緊緊密密，，砂砂土土在在無無排排水水條條件件下下體體積積不不斷斷收收縮縮導導致致超超孔孔隙隙水水壓壓力力產產生生，，有有效效應應力力降降為為零零時時引引起起砂砂土土液液化化。。碎石石樁樁體體材材料料具具有有良良好好的的反反濾濾效效果果，，是是理理想想的的人人工工豎豎向向排排水水減減壓壓通通道道，，土土體體中中的的超超水水孔孔隙隙水水必必然然沿沿著著改改排排水水通通道道排排出出地地面面。。隨隨著著孔孔隙隙水水排排出出，，土土體體的的孔孔隙隙比比降降低低，，密密實實度度得得到到提提高高。。43二、、加加固固機機理理1、松松散散砂砂土土的的加加固固機機理理③預震震抗抗液液化化作作用用:砂石石樁樁法法的的預預震震抗抗液液化化作作用用主主要要有有兩兩個個方方面面：：①樁間間可可液液化化土土層層受受到到擠擠密密和和振振密密作作用用。。土層層的的密密實實度度增增加加，，結結構構強強度度提提高高，，表表現現在在土土層層標標貫貫擊擊數數的的增增加加，，從從而而提提高高土土層層本本身身的的抗抗液液化化能能力力；；②砂土土的的液液化化特特性性不不僅僅與與相相對對密密實實度度和和排排水水體體有有關關，，還還與與砂砂土土的的振振動動應應變變史史有有關關。。預先先受受過過適適度度水水平平的的循循環環應應力力預預振振的的砂砂土土，，將將具具有有較較大大的的抗抗液液化化強強度度。。砂石石樁樁成成樁樁過過程程中中，，樁樁間間土土受受了了多多次次預預振振作作用用，，并并通通過過樁樁體體將將產產生生的的超超孔孔隙隙水水壓壓力力消消散散，，因因而而提提高高樁樁間間土土的的抗抗液液化化能能力力。。442、對對粘粘性性土土的的加加固固機機理理二、、加加固固機機理理1)粘性土的工程特性:

結構為蜂窩狀或絮狀結構，粘粒含量高、粘間結合力強、滲透性低。

在受到動、靜外荷作用時，黏粒之間的結合力以及黏粒、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，土的強度降低，塑性變形增大，但是土中水并不容易排放。

黏性性土土密實實度度提提高高效效果果不不佳佳，，無無法法達達到到最最終終提提高高承承裁裁力力的的目目的的。。452、對對粘粘性性土土的的加加固固機機理理二、、加加固固機機理理2)加固固機機理理主要要通通過過置置換換法法(用碎碎石石樁樁置置換換粘粘性性土土)實現現改改良良土土基基的的目目的的，，具具體體表表現現在在兩兩個個方方面面。。①樁體體置置換換作作用用。。以性性能能良良好好的的砂砂石石樁樁直直接接替替換換部部分分粘粘性性土土，，構構成成性性能能良良好好的的復復合合地地基基。由密密實實的的碎碎石石樁樁樁樁體體取取代代了了與與樁樁體體體體積積相相同同的的軟軟弱弱土土，，因因為為砂砂石石樁樁的的強強度度和和抗抗變變形形性性能能等等均均優優于于其其周周圍圍的的土土，，所所以以形形成成的的復復合合地地基基的的承承載載力力、、模模量量就就比比原原來來天天然然地地基基的的承承載載力力、、模模量量大大，，從從而而提提高高了了地地基基的的整整體體穩穩定定性性，，減減小小了了地地基基的的沉沉降降量量。。復復合合地地基基承承載載力力增增大大率率與與沉沉降降量量的的減減小小率率均均和和置置換換率率成成正正比比關關系系。。462、對對粘粘性性土土的的加加固固機機理理二、、加加固固機機理理2)加固固機機理理：②排水水固固結結作作用用。。飽和和黏黏性性土土地地基基中中，，碎碎石石樁樁體體的的排排水水通通道道作作用用是是砂砂石石樁樁法法處處理理飽飽和和軟軟弱弱黏黏性性土土地地基基的的主主要要作作用用之之一一。由由于于沉沉管管成成樁樁過過程程中中的的擠擠壓壓和和振振動動等等作作用用，，樁樁間間土土會會出出現現較較大大的的孔孔隙隙水水壓壓力力，，導導致致土土強強度度降降低低。。碎碎石石樁樁施施工工結結束束后后，，上上覆覆土土體體重重力力作作用用下下，，借借助助于于砂砂石石樁樁良良好好的的排排水水作作用用，，樁樁間間土土發發生生排排水水固固結結，，同同時時由由于于黏黏粒粒、、水水分分子子、、離離子子之之間間重重新新形形成成新新的的穩穩定定平平衡衡體體系系，，使使土土的的強強度度得得以以恢恢復復，，甚甚至至超超過過原原土土體體強強度度。。47三、加加固作作用和和效果果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，，砂石樁樁具有有復合合地基基的加加固作作用，，并具具體表現在在5個方面面：擠密、、置換換、排排水固固結、、墊層層和加加筋作作用。2砂石樁樁加固固效果果：對地基基的加加固效效果具具體表表現在在：可可以使使承載力力提高高，使地基沉沉降量量減小小，抗剪強強度增增加和抗滑穩穩定性性提高。。48四、設設計計計算(一)、一般般原則則1、加固固范圍圍：總體上上要大大于基基礎底底面的的面積積，具具體根根據建建筑物物的重重要性性及場場地條條件確確定。。①對于一一般地地基，，宜在在基礎礎外緣緣擴大大1～3排樁；；②對可液液化地地基，，在基基礎外外緣擴擴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，并不不應小小于5m。具體體見下下表所所示。。基礎形式加固范圍獨立基礎不超出基底面積條形基礎不超出或適當超出基底面積筏形、十字交叉及箱形基礎基礎平面外輪廓范圍內滿堂加固，輪廓線外加2~3排保護樁49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：對大面面積滿滿堂處處理，宜用用等邊邊三角角形布布置；；對單獨獨基礎礎或條條形基基礎，采用用正方方形、、矩形形，等等腰三三角形形較合合適。。四、設設計計計算(一)、一般般原則則50四、設設計計計算(一)、一般般原則則3、樁徑徑：1)碎石樁樁：取決于于施工工設備備的樁樁管大大小和和地基基土條條件，，一般般為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、、卵石石、碎碎石等等，這這些材材料可可單獨獨用一一種，，也可可以粗粗細粒粒料以以一定定的比比例配配合使使用。填料料中含含泥量量≤5%，并且且不含含有粒粒徑大大于50mm的顆粒粒。5、墊層層：墊層是是基礎礎的““保護護層””。故故樁體施施工結結束后后，樁樁頂與基基礎間間宜鋪鋪設300～500mm厚的碎碎(砂)石墊層層，并并振實實。51四、設設計計計算(一)、一般般原則則6、樁長長(加固深深度)：取決于于建筑筑物對對地基基的強強度和和變形形條件件等的的設計計要求求以及及地質質條件件(軟土層層的厚厚度、、性能能等)而定，，砂土土地基基還應應考慮慮抗液液化的的要求求。主主要注注意四四個方方面：：1）地基中中松軟軟土層層厚度度不大大時。根據據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時。按穩定定性控控制的的工程程，樁樁長不不應小小于最最危險險滑動動面的的深度度；按按沉降降變形形控制制的工工程，，樁長長應滿滿足復復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）對于于可可液液化化地地基基，，加固固深深度度按按要要求求的的抗抗震震處處理理深深度度確確定定。。4）樁長長不不宜宜小小于于4m，砂樁樁的的長長度度一一般般應應達達8-20m。52四、、設設計計計計算算(二)、用用于于砂砂性性土土地地基基的的設設計計計計算算加固固目目的的是是提提高高地地基基承承載載力力，，減減小小變變形形及及抗抗液液化化性性等等。。因此此，，基本本出出發發點點是是擠擠密密。。由此此，，要要求求我我們們確確定定密實實度度(rd)，孔隙隙度度(e)，樁位位布布置置，樁徑徑(d)，間距距(L)，樁體體長長或或處處理理深深度度(H)。53假定定在在松松散散砂砂土土中中打打入入的的砂砂石石樁樁達達到到100%的擠擠密密效效果果(即成成樁樁過過程程中中無無隆隆起起、、下下隆隆沉沉現現象象，，加加固固土土無無損損失失)。設：：A—單根根樁樁所所分分擔擔的的加加固固面面積積；；ΔV—加固固處處理理后后的的土土體體體體積積變變化化量量；；V0—原砂砂土土地地基基單單位位深深度度的的平平均均體體積積，，對對應應體體重重為為G；VS—砂層層固固體體顆顆粒粒單單位位深深度度的的體體積積；；L—樁距距，，處處理理前前后后重重度度g0、g1(對應應孔孔隙隙比比eo，e1)，h—為地地基基豎豎向向變變形形，，下下沉沉時時取取正正值值，，反反之之取取負負值值，，H為欲欲處處理理的的天天然然土土層層厚厚度度;Vv處理理后后空空隙隙體體積積。四、、設設計計計計算算(二)、用用于于砂砂性性土土地地基基的的設設計計計計算算(3-3-1)1、樁樁距距L的確確定定54圖3-3-1正方方形形樁樁位位圖圖3-3-2孔隙隙比比變變化化示示意意圖圖55四、、設設計計計計算算(二)、用用于于砂砂性性土土地地基基的的設設計計計計算算則：：處理理前前的的體體積積：：V0==Vs(1+e0)(3-3-2)處理理后后的的體體積積：：V1=Vs(1+e1)=V0-ΔV(3-3-3)(3-3-4)(3-3-5)當樁樁位位正正方方形形布布置置時時56四、、設設計計計計算算(二)、用用于于砂砂性性土土地地基基的的設設計計計計算算(3-3-6)(3-3-7)樁徑徑d與樁樁距距L的關關系系57四、、設設計計計計算算(二)、用用于于砂砂性性土土地地基基的的設設計計計計算算按照照規規范范給給出出的的簡簡化化公公式式修正正系系數數ξ用來來考考慮慮振振動動下下沉沉密密實實作作用用，，取取值值為為1.1～1.258正方方形形布布置置時時(3-3-8)(3-3-9)四、、設設計計計計算算(二)、用用于于砂砂性性土土地地基基的的設設計計計計算算——地基擠密前干密度；——樁間土最大干密度；——擠實后的平壓實系數(取0.93)59四、、設設計計計計算算(二)、用用于于砂砂性性土土地地基基的的設設計計計計算算地基基擠擠密密后后，，要要求求達達到到的的孔孔隙隙比比e1，可可按按下下式式求求得得：：這兒兒：：emax、emin為砂砂土土最最大大、、最最小小孔孔隙隙比比，，按按《土工工試試驗驗方方法法標標準準》確定定(GB/T50123)；Dr———地基基擠擠密密后后要要求求達達到到的的相相對對密密實實度度(一般般取取0.7～0.85)。(3-3-10)由式式(3-3-5)可引引伸伸出出，，單單根根樁樁(分擔擔的的加加固固面面積積為為A)、單單位位長長的的填填料料量量為為q606162632、樁樁長長四、、設設計計計計算算(二)、用用于于砂砂性性土土地地基基的的設設計計計計算算2)對松散土層層較厚時。。樁長不應小小于地基穩穩定性分析析所確定的的危險滑動動面以下2m的深度；對對于按變形形要求控制制的工程，，長度應滿滿足處理之之后地基變變形量不超超過建筑物物的地基變變形的允許許值，同時時應滿足軟軟弱下臥層層的承載力力要求。應根據工程程地質條件件和工程要要求通過計計算確定。。具體有四四種情況：：1)松散土層厚厚度不大時時。樁長宜穿過過松軟土層層;64四、設計計計算(二)、用于砂性性土地基的的設計計算算2、樁長3)對可液化地地基，原則則上要穿過過液化層，，如液化層層過深，則則樁長按現現行的《筑抗震設計計規范》(GB50011-2001)的有關要求求確定;4)樁長不宜小小于4m（Why?）。(單樁載荷試試驗表明，，樁體受荷荷過程中，，在頂部4倍樁徑范圍圍內將發生生側面膨脹脹，故設計計深度應大大于主要受受荷深度，，即不小于于4m)圖3-3-3樁體膨脹破壞模式

4m65對于砂性土土地基，樁樁體的承載載力雖然較較大，但成成樁過程中中，樁間土土被擠密，，承載力也也得到有效效提高。實際中，可可按擠密的的砂土墊層層為模型計計算其承載載力，具體體按《建筑地基基基礎規范》(GB5007-2002)有關規定執執行。四、設計計計算(二)、用于砂性性土地基的的設計計算算3、承載力計計算、穩定定性分析和和變形計算算4、穩定性分分析和變形形計算基于上述原原因，該類類地基的穩穩定性分析析同樣是按按擠密砂土土類為模型型進行穩定定性分析和和變形計算算。66四、設計計計算(三)、用于粘性性土的設計計計算1、樁間距

式中為單根樁承擔的處理面積(m2)；m(=樁身平均直徑d2/單根樁分擔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。應通過現場場試驗確定定，間距一一般不應大大于砂石樁樁直徑的三三倍。初步步設計可按按下式估計計：等邊三角形形布置:de=1.05l;正方形布置置:de=1.13l;矩形布置:。l、l1、l2分別為樁的的間距、縱縱向間距和和橫向間距距。1)等邊三角形形布置：2)正方形布置置：(3-3-11a)(3-3-11b)672、樁深(長)1)軟粘土層較較薄時，樁樁體直接落落至下臥相相對堅硬土土層之上(單樁承載力力地基)；2)相對硬層埋埋深較大時時，樁長不應小小于地基穩穩定性分析析所確定的的危險滑動動面以下2m的深度；3)樁長不宜小小于4m，但不能夠夠大于砂石石樁直徑的的30倍。四、設計計算算(三)、用于粘性土土的設計計算算3、樁徑1)樁徑可采用300~800mm，具體可根據據地基土質情情況及成樁設設備確定；2)按設計的復合合地基承載力力特征值確定定；68四、設計計算算(三)、用于粘性土土的設計計算算1)粘性土地基中中樁、土作用用特征粘性土地基中中，振沖砂石石樁處理主要要是一種置換換處理，樁體體在處理后的的地基中所起起作用分兩種種情況:①對較薄軟粘土土。樁體是直接落落至下臥硬的的土層之上，，并起著應力力集中的作用用。需要計算單樁樁承載力；②對厚層粘性土土。樁體未穿透粘粘性土層，樁樁與樁間土起起到復合地基基的作用。需要按復合地地基計算承載載力。4、承載力計計算粘性土地基中中樁、土作用用特征決定了了它是單樁承承載力還是復復合地基承載載力，并限定定了地基承載力的計算算方式。69四、設計計算算(三)、用于粘性土土的設計計算算4、承載力計算算2)單樁的承載力力確定對于由散體顆粒組成的砂石樁樁，其承載力力主要取決于于樁間土的側向約束能力力，因此該類樁樁最可能的破破壞形式是樁體的膨脹破破壞。①宜通過單樁載載荷試驗確定定(用的最多最可可靠);②如無試驗資料料、宜通過以以下方法估算算(有多種方法)70a）側向極限壓力力法計算單樁樁極限承載力力[Pp]max(3-3-12)

式中、u0分別為原土的起始有效壓力和孔隙水壓力;

Cu為地基土不排水抗剪強度；樁料內摩接角。

有效壓力和孔孔隙水壓力之之和2)單樁的承載力力確定四、設計計算算(三)、用于粘性土土的設計計算算4、承載力計算算71圖3-3-4復合地基應力力狀態(3-3-13)單樁極限承載力[Pp]max

如果令求樁的允許承承載力時，安安全系數取32)單樁的承載力力確定(3-3-14)四、設計計算算(三)、用于粘性土土的設計計算算4、承載力計算算72b)綜合單樁極限限承載力的方方法假定單樁側向向擠出破壞具具有軸對稱性性，據樁周土土體為被動破破壞。則單樁樁極限承載力力[Pp]max可按下試計算算：2)單樁的承載力力確定四、設計計算算(三)、用于粘性土土的設計計算算4、承載力計算算(3-3-15)還可進一步改改寫為：[PP]max=Kp?K'?Cu不同算法Kp及K'取值見表(3-3-1)Cu—不排水抗剪強度；Kp—被動土壓力系數，取值與算法有關，此處;(3-3-15)——樁體側向極限應力。73表3-3-1粘土不排水抗抗剪強度及單單樁極限承載載力系數取值值為計算方便一一般推薦用下下式估算：單樁極限承載載力:[Pp]max=20·Cu(3-3-17)2)單樁的承載力力確定四、設計計算算(三)、用于粘性土土的設計計算算4、承載力計算算74一般應通過現現場復合地基基載荷試驗確確定，但在初初步設計時，，也可用以下下方式計算，，假定作用載荷為p，作用于樁的應應力為pp；作用于樁間土土應力為ps，樁樁、、土土面面積積各各為為Ap和A-Ap。3)復合合地地基基的的承承載載力力確確定定稱應應力力集集中中系系數數應力力降降低低系系數數設樁土應力比為：則有：

p?A=pp?Ap+ps(A-Ap)(3-3-18)樁土面積置換率：四、、設設計計計計算算(三)、用用于于粘粘性性土土的的設設計計計計算算4、