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1、第四章 深层密实法,2.分类 1）爆破法 2）强夯法（强夯置换法） 3）挤密法：砂桩、碎石桩、土（灰土、二灰）桩和石灰桩 4）水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）,1.深层密实法 采用爆破、夯实、挤压和振动等方法，对松散地基土进行振密和挤密。,4.1、概述,3.砂桩与砂井的区别： 砂桩：主要是挤密地基，因此桩径大、桩间距小； 砂井：主要是排水固结，所以桩径小、间距较大,4. 影响深层地基土加固效果的因素： 1）土的类别，特别是土的级配和细颗粒的含量； 2）土的饱和度和地下水位； 3）地基土的初始相对密实度； 4）现场原始应力； 5）天然土的结构； 6）所选用的地基处理方法和设计及施工参数。,4.2、强
2、夯法,强夯法来源：强力夯实法(简称强夯法)亦名动力固结法是一种快速加固软基的方法。这种方法是60年代末法国梅那技术公司(Idub Menard technique)首先开创的。 定义：它是将很重的锤(一般为100一600kN)提起从高处自由落下(落距一般为640m)心冲击荷载夯实软弱土层，使地基受冲击力和振动，土层被强制压密，从而提高地基土强度，降低土层的压缩性，以达到地基加固的目的。,法国滨海工程强夯法加固,4.2.1、强夯法 的加固机理 1）.动力密实：加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土基于动力密实的机理。 2）.动力固结：处理饱和细颗粒土时，巨大的冲击能在土中产生很大的冲击波，破坏土的原有结构
3、，使土发生局部液化，产生很多裂隙，增加排水通道，使孔隙水顺利排出，土体固结。 3）.动力置换：采用强夯的能量将碎石、矿渣等粗颗粒的材料强制整体挤入淤泥中，通过置换达到加固地基的作用。,动力置换三种形式：动力置换砂柱；动力置换碎石桩；动力置换挤淤。,对于不同土类强夯法的作用不同： 1. 软土地基，提高地基承载力和减少沉降量； 2. 饱和砂土和粉土，消除液化趋势； 3. 黄土和新近堆积黄土，消除湿陷性、提高承载力。,4.2.2、强夯法的设计计算 （1）、强夯法设计步骤为： 1）强夯法有效加固深度和单击夯击能。 2）选用夯锤的重量、形状以及夯击落距 3）夯击范围和夯击点布置，夯击击数和夯击遍数，间歇
4、时间。 4）垫层厚度。 5）现场测试设计。,（2）、强夯法有效加固深度和单击夯击能 强夯法的有效加固深度是指起夯面以下，经强夯加固后，土的物理力学指标已达到或超过设计值的深度。 有效固结深度可按修正的Menard公式估算：,（3）.单击夯击能、单位夯击能和最佳夯击能。,1.单击夯击能 单击夯击能是指夯击锤M和落距h的乘积。 单击夯击能越大，加固效果越好。应根据加固土层的厚度、土质情况和施工条件确定。 2.单位夯击能 整个加固场地的总夯击能除以加固面积称为单位夯击能。 应根据地基土类别结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑并通过试夯确定。 最佳夯击能： 由动力固结理论，使地基中产生的孔隙水
5、压力达到土的覆盖压力时的夯击能称为最佳夯击能。 最佳夯击次数： 当单击夯击能一定时，与最佳夯击能相对应的夯击次数称为最佳夯击数。,由孔隙水压力确定 a.对于粘性土地基，可根据有效影响深度孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。 b.对砂性土地基，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数的关系曲线来确定最佳夯击次数。,（4）夯击次数的确定 a.确定原则：夯坑的压缩量最大，而夯坑的隆起最小。 b.确定方法：当SN趋向趋于稳定，接近常数，且同时满足以下条件时，可取相应夯击次数为最佳夯击次数。,.最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm； .夯坑周围底面不应发生过大的隆起； .不
6、因夯坑过深而发生起锤困难。,（5）、夯击点布置及间距,1）.夯击点布置 夯击点平面位置可根据建筑结构类型进行布置。 基础面积较大建筑物，按等边三角形或正方形布置。 办公楼、住宅楼，可按承重墙位置布置夯点，取等腰三角形布置。 工业厂房可按柱网布置夯击点。,2）.夯击点间距 夯击点间距一般根据地基土的性质和加固深度确定。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可适当减小。以保证使夯击能量传递到深处和保护夯坑周围所产生的辐射向裂隙为基本原则。 最后一遍以较低夯击能进行夯击，彼此重叠搭接，以确保接近地表土层均匀性和较高的密实度，俗称“普夯” 3
7、）.夯击点布置范围 由于基础应力扩散作用，夯击点范围应大于建筑物基础范围。对于一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计加固深度的1/21/3，并不小于3m。,（6）、夯击遍数 夯击遍数： 夯击遍数应根据地基土的性质和平均夯击能确定。可采用点夯23遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印彼此搭接。,（7）、垫层铺设 对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。垫层厚度随场地的土
8、质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。当场地土质条件好，夯锤小或形状构造合理，起吊时吸力小者，也可减少垫层厚度。垫层厚度一般为0.52.0m。铺设的垫层不能含有粘土。,（8）、间歇时间 各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间。对砂性土，孔隙水压力的峰值出现在夯完后的瞬间，消散时间只有24min，故对渗透性较大的砂性土， 两遍夯间的间歇时间很短，亦即可连续夯击。对粘性土，由于孔隙水压力消散较慢，故当夯击能逐渐增加时，孔隙水压力亦相应地叠加，其间歇时间取决于孔隙水压力的消散情况，一般为34周。,4.2.3、强夯法的施工方法 （1）.施工 强夯法施工一般按下列步骤进行： 1）清理并
9、平整施工场地。 2）铺垫层。 3）夯点放线定位。 4）对第一遍第一次夯击点进行夯击。 5）按设计要求顺序完成第一遍夯击。 6）完成第一遍夯击后，用推土机填平夯坑，并测量场地高程。 7）在规定间歇时间后，按上述步骤进行第二遍夯击。 8） 按上述步骤完成设计要求的夯击遍数。最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。,2）施工机械： 夯锤材料可采用铸钢，或钢板壳内填混凝土。 一般锥底锤、球底锤的加固效果较好，适用于加固较深层土体；平底锤适用于浅层及表层地基加固。 夯锤的底面积对加固效果的影响：当锤底面积过小时，静压力就大，夯锤对地基土的作用以冲切力为主；过大时，静压力太小，达不到加固
10、效果。,主要设备包括： 夯锤、起重机和脱钩装置。,(一)起重机,起重力大小：,起吊高度：,施工要点 为减少对周边环境和建筑物的影响，应采取防振措施； 按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工，或按试夯后的沉降量控制； 注意含水量对强夯效果的影响； 注意夯锤上部排气孔的畅通 ； 注意施工安全，防止石块伤人； 雨季施工注意排水。,4.2.4.质量检验,4.3、碎石桩和砂桩,碎石桩和砂桩 指用振动、冲击和振动水冲等方法在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入土孔中，形成大直径的由碎石或砂所构成的密实桩体。,分类 按其制桩工艺分为振动成桩法（振动法）、锤击成桩法（锤击法）和振动水冲法（振冲法）三大类。 采用
11、振动水冲法施工的碎石桩称为振冲碎石桩。 采用各种无水水冲工艺（振动、锤击）施工的碎石桩称为干法碎石桩。,4.3、碎石桩和砂桩,碎石桩和砂桩适用工程： 中小型工业和民用建筑物软弱地基加固； 土工构筑物，堤坝边坡加固； 港湾工程，码头、护岸； 材料堆场； 消除可液化土的液化性； 消除湿陷性黄土的湿陷性。,4.3、碎石桩和砂桩,碎石桩和砂桩适用工程： 中小型工业和民用建筑物软弱地基加固； 土工构筑物，堤坝边坡加固； 港湾工程，码头、护岸； 材料堆场； （5）消除可液化土的液化性； （6）消除湿陷性黄土的湿陷性。,适用土类 振冲法适用于处理砂土、粉土、粘性土、粉质粘土、填土以及软土，但对不排水抗剪强度
12、小于20kPa的饱和软土和饱和黄土地基，使用要慎重。,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.1.加固机理,（1）砂性土 碎石桩和砂桩加固砂性地基主要通过复合地基的五种作用使地基获得加固 ： 1) 振动挤密 2) 排水减压作用 3)砂土的予震效应。,4.3、碎石桩和砂桩,（2）粘性土 我国碎石桩和砂桩加固特性土机理的研究基本是1977年从南方为加固软弱粘土开始的。振冲法加固粘性土主要是通过振制碎石桩进行振冲置换。形成桩、土复合地基。加固作用： 1)换土置换； 2)排水。,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,一、一般设计原则 1. 加固范围 振冲置换法：对一般性地基，宜在基础外缘加宽12排桩；对砂
13、土、粉土等可液化地基应加宽1/2基底下可液化土层厚度（对振冲法且5m）。 振动沉桩和锤击沉桩:宜在基础外缘加宽13排桩；对砂土、粉土等可液化地基应加宽1/2基底下可液化土层厚度（对振冲法且5m）。当可液化土层上覆盖有厚度大于3m的非液化土层时，每边放宽不宜小于液化土层厚度的1/2，且不小于3m。,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,2. 桩位布置 对大面积满堂处理，宜采用正三角形布置； 对条基，宜先考虑单排桩，不满足使用时，可布2排或3排桩。 对柱基宜采用正方形布置，或矩形、等腰三角形布置，且单柱柱基不少于3根。 对圆形基础和环形基础，宜采用放射形布置。,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.
14、2.设计计算,3. 桩距（一般取1.52.5m） 桩距要保证复合地基承载力达到设计要求； 要避免桩距过小出现“串桩”现象。 4. 桩长 桩的深度一般应达到强度较高的下卧土层。 当相对硬层的埋藏深度不大时，桩长应按相对硬层埋藏深度确定；当相对硬层的埋藏深度较大时，应按建筑物地基的变形容许值确定。 在可液化土层中，当可液化土层不厚时，桩体应穿透整个可液化层；当可液化层较厚时，应按抗震处理深度确定。 桩长不小于4m。,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,5.桩径 碎石桩直径取决于地基土质情况和成桩设备等因素。 振冲碎石桩：桩径一般为0.71.0m（30kw） 沉管法：桩径一般为0.30.7m
15、。 对饱和粘性土，宜选用较大直径的桩。 6.桩体材料： 填料可采用：中粗混合砂、碎石、卵石、角砾、圆砾等硬质材料。 填料含泥量不大于5%； 填料粒径不大于80mm。,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,7.垫层 施工完毕后，应在基础底面铺设300500mm厚的碎石（砂石）褥垫层，并用平板振动器密实。在软土上施工，应在施工前铺设临时垫层。,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,二、用于砂性土加固的设计计算 设计思路：砂土加固后被挤密。及砂土加固后质量不变，密实度和孔隙比发生改变。,1. 桩间距： 根据加固前后质量不变的原理：,0.89,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,2. 填料量： 每米桩长填料量为：,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,3. 液化判别： 对地面以下15m深度范围内可液化土进行标贯试验：,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,三、用于粘性土加固的设计计算,1. 设计用参数： （1）不排水抗剪强度：十字板剪切试验测定。 （2）桩直径：与土质、填料类型、材料粒径及施工机具有关，一般为0.81.2m。 （3）桩体内摩擦角 ：碎石桩可取3545； （4）面积置换率m： 一般取0.250.40,4.3、碎石桩和砂桩,4.3.2.设计计算,三、用于粘性土加固的设计计算,1. 设计用参数： （5）桩间距：,4.3、碎石桩和砂桩,4.3
