《砂桩处理软土地基调研报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《砂桩处理软土地基调研报告（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、砂桩处理软土地基调研报告一、砂桩发展简史砂桩用于处理地基是在碎石桩的基础上发展起来的。19 世纪 30 年代起源于欧洲，由法国工程师设计用于在海湾沉积软土上建造兵工厂的地基处理中，当时桩长 2m，直径0.2m。但是由于当时缺乏先进的施工工艺与设备，没有实用的分析计算理论而发展缓慢。这种方法在后来的一百多年里没有得到很好的发展，进入了停滞期。直到 1958 年日本人开始采用振动重复拔管施工工法，砂桩处理地基工艺才达到了一个新的水平，施工质量、施工效率、处理深度都得到了长足的发展。1959 年，我国的工程技术人员才开始应用这种方法，在上海进行锤击沉管挤密砂桩的软土地基加固试验，并在实用于上海重型机
2、械厂的地基处理，但没有获得理想的效果。此后又在上海和宝钢先后做了两次试验，获得了大量的试验数据，充实了设计理论。1978年，宝山钢铁厂的地基处理中引进了日本的振动挤密砂桩施工工法，取得了很好的效果。二、砂桩发展现状砂桩被广泛用于公路、铁路、民航、码头等基础工程建设中，取得了丰富的经验，但因其本身的特点及新材料、新工艺的出现，砂桩的应用与发展受到了挑战，有被袋装砂井、塑料排水板替代的趋势。三、砂桩工作原理砂桩的工作原理可以分为两个方面来说，一是用于处理松散砂土地基；二是用于处理粘性土地基。1、对松散砂土的加固机理振动沉管砂桩加固砂性土地基的主要目的，是提高地基土承载力，减少变形各增强抗液化性。砂
3、桩加固地基抗液化的机理主要有三个方面：1）挤密作用2）排水降压作用3）砂基预震效应对于振动成桩法施工，砂桩在成孔及成桩时，振动锤的强烈振动，使填入料和地基土在挤密的同时获得了强烈的预震，增强砂土的抗液化能力。2、对粘性土的加固机理砂桩加固粘性土，其主要目的是提高地基承载力，减少地基的沉降量，提高土体的抗剪强度，增大土坡的抗滑稳定性。其主要作用有四个方面：1）置换作用对于粘性土地基，由于土的粘粒含量大，粘粒间结合力强，渗透性低，在振动力或挤压作用下土中水不易排走，所以砂桩作用不是使地基挤密，而是置换。2）排水作用砂桩在粘土地基中形成一信良好的排水通道，起到了排水砂井的效能，且极大地缩短了孔隙水的
4、水平渗透途径，加速软土的排水固结，使沉降稳定加固。3）加筋作用如果软土层厚度不大，则砂桩体可贯通整个软土层，直达相对硬层，此时桩体在荷载作用下，主要起应力集中作用，从而使软土负担的压力相对减少，结果与原天然地基相比，复合地基的承载力提高、压缩性减少。4）垫层作用如果软土层较厚，则砂桩可不贯穿整个软土层，此时加固的复合土层起垫层作用，垫层将荷载扩散，使应力分布趋于均匀，从而可提高地基整体的承载力，减少沉降量。四、砂桩设计计算1、砂桩要素设计，包括平面布置、直径、间距、处治范围等的设计。1）平面布置砂桩多采用正三角形布置，有时也有呈正方形布置的。2）直径砂桩的直径由置换率、成桩方法、施工机械能力等
5、因素确定，其变化范围在30cm70cm。3）长度根据使用目的要求确定。4）布置范围砂桩处理地基的宽度，一般不少于基础底面宽度的 1.2 倍。 用砂桩挤密时，应比基础宽度每边至少放宽 13 排；防止液化时，每边处理的宽度不少于液化层厚度的 1/2，并不小于 5m；当可液化土层上覆有非液化土时，每边处理的放宽不少于处理深度的 1/2；并不小于 3m；对道路路堤应设在排水沟外侧。5）垫层设置为了充分发挥砂桩加固软弱地基的效果，不使桩插入路堤，在砂桩上宜设置 3050cm垫层，使附加应力合理地传递到复合地基上。2、砂桩间距计算砂桩依据对砂性土与粘性土地基性质的不同，加固机理与作用也不同，其间距的计算方
6、法也随之不同。对于地基为砂性的土质，砂桩的作用主要根据挤密作用的要求来计算桩间距，一般桩距的控制不大于砂桩直径的 4 倍；对于粘性土主要根据置换作用的要求来计算桩距，一般控制在砂桩直径的 3 倍以内。砂桩的设置间距通常以现场试验为准，如无现场试验资料，可用计算方法估算。对于粘性土有三种计算方式：1）按地基承载力公式计算桩距；2）按稳定性计算桩距；3）复合地基沉降量计算桩距。五、砂桩施工工艺及材料要求1、施工程序和方法1）每孔点砂桩施工程序对于振动成桩施工，其施工程序为：吊机入场，振孔器就位，振动挤土成孔，提起振孔器倒入砂子，振捣，再提振孔器和倒入砂子，再振捣，制桩至孔口，移至下一点。冲击成桩一
7、般有两种施工方法：一种是单管冲击，一种是双管冲击，也叫管芯密实法。单管成桩施工程序为：桩管就位，锤击成孔，灌砂后拔管，再灌砂后拔管，如此循环，成桩至孔口，最后移位至下一点。双管冲击成桩施工程序为：桩管就位，锤击成孔，拔内管开始灌砂，下内管至砂面，拔外管至砂面，锤击内、外管将砂压实，再拔内管灌砂，如此循环至孔口，移至下一点。2）每行（排）施工顺序在砂性土地基中，施工顺序应从外围或两侧向中间进行，对以挤密为主的砂桩宜隔行施工。在淤泥质粘土地基中，砂桩宜从中间向外围逐行或隔行施打。在路堤或岸坡上施工，应背离岸坡和向坡顶方向施打。3）工艺及质量控制砂桩工艺分振动成桩工艺和冲击成桩工艺。振动成桩法又可分
8、为：一次拔管成桩法，逐步拔管成桩法，重复压管成桩法。以上工艺视桩孔深度、质量、技术要求而定，一般多采用逐步拔管和重复压管成桩法。冲击成桩工艺又分为单管、双管成桩法。振动成桩的关键工序在于投砂、拔管、沉管压实的循环步骤，其质量控制点在每次投砂量、拔管高度与速度、留振时间等；单管冲击成桩法的关键工序是投砂与拔管的循环过程，其质量控制点在每次投砂量和拔管速度；双管冲击成桩法的关键工序是锤击桩管压实砂的过程，必须寻找合适的贯入度。2、材料砂桩施工需要中、粗砂，含泥量不大于 3%。六、砂桩的施工机械砂桩的施工机械通常以购置定型的沉管打桩机，实行一机多用。整机由机架、桩管、桩头、起吊设备以及锤身组成。振动
9、成桩为振动锤，冲击成桩一般为蒸汽锤或柴油锤。下表所列为国产常用振动施打成桩机械。国产常用振动施打成桩机械类别 型号名称激振力（KN）选用桩孔直径(cm)桩孔最大深度(m)7080振动打桩机7080 2227 56100150振动打桩机100150 2733 67150200振动打桩机150200 3340 78ZJ 40 230260 3540 18ZJ 60 280345 4045 25振动打桩机DZ 25 550 4550 25冲击成桩可以使用振动打桩机身，再配用相应的冲击锤。下表所列为常用冲击式锤的性能指标。柴油锤项目常用锤型63.7KN单动蒸汽锤98KN 单动蒸汽锤MB-40 MH-4
10、5B MB-70 MH-72B锤芯重3.44.4 6.37 4.0 4.41 7.06 7.06锤型资料锤总重6.4 8.8 10.68 10.1 26.68 18.0常用冲程0.40.6 0.40.6 1.82.3 1.82.3 1.82.3 1.82.3最大锤击能量- - 108 132 191 212适用直径 400500 450500 500550 500600在本试验段中，我项目部采用 ZJ-30 型振动沉拔桩机架，该机架可用以施打 30m 以内深度的砂桩；所配振动锤有三种，分别是 DZJ60、DZJ75、DZJ90 型，其激振力可达到600KN、750KN、900KN。此型砂桩机曾在秦沈客运专线应用，在中密砂层中能够满足 7m设计深度的要求，且能保证施工质量。在现有国产机型中，本机具有激振力大、成桩深的优点。冲击式成桩中，因考虑本地区上部硬土层较薄且强度较低，准备采用 2.73.2t 柴油锤，配现有沉拔桩机架。
