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碎石桩
From Das, 1998
地 基 处理
碎石桩
§1 概述及碎石桩的分类
碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。 碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。碎石桩和砂桩 是以碎石 等在国外统称为散体桩或租颗粒土桩。所谓散体桩是指无粘结强度的桩， 等在国外统称为散体桩或租颗粒土桩。所谓散体桩是指无粘结强度的桩，由碎 石柱或砂桩等散体桩和桩间土组成的复合地基亦可称为散体桩复合地基。 石柱或砂桩等散体桩和桩间土组成的复合地基亦可称为散体桩复合地基。目前 在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。 在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。 碎石桩是散体桩的一种，按其制桩工艺可分为振冲(湿法)碎石桩和 碎石桩是散体桩的一种，按其制桩工艺可分为振冲(湿法)碎石桩和干法碎 是散体桩的一种 振冲 石桩两大类 两大类。 石桩两大类。采用振动加水冲的制桩工艺制成的碎石桩称为振冲碎石桩或湿法 碎石桩。采用各种无水冲工艺(如干振、振挤、锤击等) 碎石桩。采用各种无水冲工艺(如干振、振挤、锤击等)制成的碎石桩统称为干 法碎石桩。当以砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、 法碎石桩。当以砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等为填充料制成 的桩称为砂石桩。 的桩称为砂石桩。 振动水冲法是1937年由德国凯勒公司设计制造出的具有现代振冲器雏形的 振动水冲法是1937年由德国凯勒公司设计制造出的具有现代振冲器雏形的 机具，用来挤密砂土地基获得成功。20世纪60年代初 世纪60年代初， 机具，用来挤密砂土地基获得成功。20世纪60年代初，振冲法在德国开始用来 加固粘性土地基，由于填料是碎石，故称为碎石桩，之后，在各国推广应用。 加固粘性土地基，由于填料是碎石，故称为碎石桩，之后，在各国推广应用。
地基处理之碎石桩和CFG桩
（4）上部结构对地基变形有严格的要求。对填土、粉砂复合地基的压缩模量要
(6.3-1) (6.3-2)
式中：q——单位长度填料量（m3/m） 0、e1——天然地基土加固前后后孔 ；e w 1——碎石含水量（%） p——碎石桩横截面积（m2） w——水密度（t/m3） p ；A ； ；e ——碎石桩孔隙比；l——桩长。
第六章
碎石桩
6.1 概述 碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法 在软弱地基中成孔后，再将碎石挤入土中形 成大直径的由碎石所构成的密实桩体。按其 制桩工艺分为振冲（湿法）碎石桩和干法碎 石桩两大类。采用振动水冲法施工的碎石桩 称为振冲碎石桩或湿法碎石桩。采用各种无 水冲工艺（如干振、振挤、锤击等）施工的 碎石桩称为干法碎石桩。各类碎石的主要特 性见表6.1-1。
• 7、碎石桩桩体承载力 • 一般在实际工程中，碎石桩桩体的承载 力是通过荷载试验直接测定的。如无实测 资料，也可采用计算法和经验法确定。 • （1）计算法：参照第三章表3.3-1中的有关 公式进行估算。由于各计算公式都有不同 的假定条件，与实际情况有较大差别，因 此计算法确定的承载力不一定准确，在使 用时要根据当地的工程经验来确定碎石桩 的承载力。
（3）桩端未达到相对硬层，桩身下段淤泥超出桩长 2/5 时，不宜采用。 求达到 10MPa，对饱和软粘土复合地基的压缩模量要求达 6MPa 时，不宜采用。 （5）孔内填料量计算采用以下两式：
q g e0 e1 A 1 e0 d s Ap w 1 e p (1 0.01 1 ) l
• 二．干振碎石桩 • 干振碎石桩加固技术是对振冲碎石桩的一种改 进,它可克服施工过程中及其后的一段时间内桩间 土含水量增加,导致强度降低及施工过程中大量排 泥浆,污染环境的缺点。由研究表明干振碎石桩以 挤密加固为主,挤密效果与土的含水量关系密切,当 含水量接近塑限时效果最好,若小于10%或大于 24%时效果很差。单桩的挤密有效影响半径（干 密 度 提 高 5%, 孔 隙 比 降 低 10% 的 区 域 ） 为 0.8m,“显著影响半径”（干密度提高10%,孔隙比 降低20%）为0.6m。有效桩长为6~9倍桩径。复 合地基承载力对杂填土提高1.3~2.5 倍；对粘性 土提高0.9~1.5倍。
碎(砂)石桩资料
设计桩长:2m,桩径：0.2m，每根桩承担荷载10kN，加固后，实 际沉降量为加固前的1/4,此后该工程被遗忘。
1937年
德国用振冲器，采用振动水冲法加固 砂土地基（不设桩体）。
20世纪50年代末、60年代初，德国凯勒公司在Nurembreg的一项 地基工程中用振冲器在粘性土中制造了2m深的孔，填入块石， 再用振冲器使块石密实，处理后，地基承载力有很大提高。
N0 ——液化判别标准贯入锤击数基准值（可查表得到） ds ——饱和土标准贯入点深度(m) ρ0 ——粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，均采用3 dw ——地下水位深度(m）
设计计算
标准贯入击数基准值N0
烈度
设计地震分组
7
8
9
第一组 6（8） 10（13）
16
第二、三组 8（10） 12（15）
沉管法成桩，填料最大粒径不宜大于50mm。 桩孔填料量应通过现场试验确定。
估算时： q h AP
充盈系数。1.2—1.4 材料挤密程度、施工中的损失
设计计算
7、垫层
砂、石桩施工完毕后，应铺设0.3—0.5m厚碎（砂）石 垫层。分层铺设，用平板振动器振实。
作用： 水平向排水通道。 调整桩、土应力比。 软弱土层上铺设，保证施工机械正常行驶、操作。
设计计算
5、间距
振冲桩的间距应根据上部结构荷载大小和场地土 层情况，并结合所采用的振冲器功率大小综合考 虑。
30kW振冲器布桩间距可采用1.3—2.0m；
55kW振冲器布桩间距可采用1.4—2.5m；
75kW振冲器布桩问距可采用1.5—3.0m。
荷载大或对粘性土宜采用较小的间距，荷载小或 对砂土宜采用较大的间距
桩周土体在受到挤密、振密两种作用时，有效的密实 范围可达6d
1937年
德国用振冲器，采用振动水冲法加固 砂土地基（不设桩体）。
20世纪50年代末、60年代初，德国凯勒公司在Nurembreg的一项 地基工程中用振冲器在粘性土中制造了2m深的孔，填入块石， 再用振冲器使块石密实，处理后，地基承载力有很大提高。
N0 ——液化判别标准贯入锤击数基准值（可查表得到） ds ——饱和土标准贯入点深度(m) ρ0 ——粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，均采用3 dw ——地下水位深度(m）
设计计算
标准贯入击数基准值N0
烈度
设计地震分组
7
8
9
第一组 6（8） 10（13）
16
第二、三组 8（10） 12（15）
沉管法成桩，填料最大粒径不宜大于50mm。 桩孔填料量应通过现场试验确定。
估算时： q h AP
充盈系数。1.2—1.4 材料挤密程度、施工中的损失
设计计算
7、垫层
砂、石桩施工完毕后，应铺设0.3—0.5m厚碎（砂）石 垫层。分层铺设，用平板振动器振实。
作用： 水平向排水通道。 调整桩、土应力比。 软弱土层上铺设，保证施工机械正常行驶、操作。
设计计算
5、间距
振冲桩的间距应根据上部结构荷载大小和场地土 层情况，并结合所采用的振冲器功率大小综合考 虑。
30kW振冲器布桩间距可采用1.3—2.0m；
55kW振冲器布桩间距可采用1.4—2.5m；
75kW振冲器布桩问距可采用1.5—3.0m。
荷载大或对粘性土宜采用较小的间距，荷载小或 对砂土宜采用较大的间距
桩周土体在受到挤密、振密两种作用时，有效的密实 范围可达6d
第三章第2节碎石桩资料
3.2 碎（砂）石桩
一、概述
碎石桩和砂桩总称为碎（砂）石桩， 国外又称为粗颗粒土桩，是指用振动、冲 击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再 将碎石或砂挤压入已成的孔中，形成大直 径的碎（砂）石所构成的密实桩体。
碎石桩
伸缩履带式桩 机振动锤
履带排钻整机 工作状态
履带式桩架拖行状态
二台GPE120振动锤联动桩锤
排水减压作用：桩孔内的碎石等粗颗粒料，
在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压 通道，可有效消散和防止超孔隙水压力的增高 和砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。
砂基预振效应：施工过程中使填土料和地基
土在挤密的同时获得强烈的预振，能够增强砂 土的抗液化能力。
1975年美国H·B·seed等人的试验表明，相对 密实度Dr=54%但受过预振影响的砂样，其 抗液能力相当于相对密实度Dr=80%的未受 过预振的砂样。
碎（砂）石桩作为复合地基的加固作用，
除了提高地基承载力、减少地基的沉降量外， 还可用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的 抗滑稳定性。
三、设计计算
（一）一般设计原则
1、加固范围：对于一般地基，在基础外缘应扩大1－ 3排；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5m。
度不小于20Kpa的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在 施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加 密适用于处理黏粒含量不大于10％的中砂、粗砂地 基。”
上海市标准 《地基基础技术规范》(DBJ08-40-94):
“对不排水扰剪强度小于2OkPa的淤泥、淤泥质
土等地基应通过试验确定其适用性、
（二）砂桩
各种与旋挖钻机配套的钻头、旋挖斗、 长式及短式螺旋钻头、筒状环状钻头、
一、概述
碎石桩和砂桩总称为碎（砂）石桩， 国外又称为粗颗粒土桩，是指用振动、冲 击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再 将碎石或砂挤压入已成的孔中，形成大直 径的碎（砂）石所构成的密实桩体。
碎石桩
伸缩履带式桩 机振动锤
履带排钻整机 工作状态
履带式桩架拖行状态
二台GPE120振动锤联动桩锤
排水减压作用：桩孔内的碎石等粗颗粒料，
在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压 通道，可有效消散和防止超孔隙水压力的增高 和砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。
砂基预振效应：施工过程中使填土料和地基
土在挤密的同时获得强烈的预振，能够增强砂 土的抗液化能力。
1975年美国H·B·seed等人的试验表明，相对 密实度Dr=54%但受过预振影响的砂样，其 抗液能力相当于相对密实度Dr=80%的未受 过预振的砂样。
碎（砂）石桩作为复合地基的加固作用，
除了提高地基承载力、减少地基的沉降量外， 还可用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的 抗滑稳定性。
三、设计计算
（一）一般设计原则
1、加固范围：对于一般地基，在基础外缘应扩大1－ 3排；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5m。
度不小于20Kpa的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在 施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加 密适用于处理黏粒含量不大于10％的中砂、粗砂地 基。”
上海市标准 《地基基础技术规范》(DBJ08-40-94):
“对不排水扰剪强度小于2OkPa的淤泥、淤泥质
土等地基应通过试验确定其适用性、
（二）砂桩
各种与旋挖钻机配套的钻头、旋挖斗、 长式及短式螺旋钻头、筒状环状钻头、
碎石桩与砂桩复合地基施工工艺图文精讲
岩土工程研究所
（二）对粘性土的加固原理
1．对粘性土地基（特别是饱和软土），由于土的粘粒含量多 ，粒间结合力强，渗透性低，在振动力或挤压力的作用下土 中水不易排走，所以碎石桩和砂桩的作用不是使地基挤密， 而是置换。 2．碎石桩置换法是一种换土置换，即以性能良好的碎石来替 换不良地基土；排土法则是一种强制置换，它是通过成桩机 械将不良地基土强制排开并置换。 3．振冲法施工时，通过振冲器借助其自重、水平振动力和高 压水将粘性土变成泥浆排出孔外，形成大于振冲器直径的孔 ，再向孔中灌入碎石料，并在振冲器的作用下，形成密实度
高和直径大的桩体。
岩土工程研究所
岩土工程研究所
4 ．在制桩过程中，由于振动、挤压或扰动等原因，桩 间土会出现较大的超静孔隙水应力，对灵敏性粘土将导 致原地基土强度降低。制桩结束后一方面原地基土的结
构强度会随时间逐渐恢复；另一方面孔隙水应力逐步消 散，强度恢复并提高，甚至超过原土体强度。
5 ．由于碎石桩和砂桩是由散粒材料组成，承受荷载后
对按变形控制的工程，应通过试算确定：假定某一加固深度 ，验算其是否能满足采用碎石桩或砂桩加固后的复合地基变形 不超过建筑地基容许变形值的要求，在保证安全的前提下选择 一个经济合理的加固深度。对按稳定性控制的工程，加固深度 应不小于最危险滑动面的深度。
3．在可液化地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定 4．桩长不宜短于4m。
土 碎石桩
水 碎石
P1
P2
ru 1
土 碎石桩 若 ru 2 ru1 则 p2 p1
岩土工程研究所
ru 2 土
碎石桩 散体材料桩的承载力 主要取决于桩周土体 的侧限能力
=
散体材料桩的承载力 主要取决于桩周土体 的侧限能力
（二）对粘性土的加固原理
1．对粘性土地基（特别是饱和软土），由于土的粘粒含量多 ，粒间结合力强，渗透性低，在振动力或挤压力的作用下土 中水不易排走，所以碎石桩和砂桩的作用不是使地基挤密， 而是置换。 2．碎石桩置换法是一种换土置换，即以性能良好的碎石来替 换不良地基土；排土法则是一种强制置换，它是通过成桩机 械将不良地基土强制排开并置换。 3．振冲法施工时，通过振冲器借助其自重、水平振动力和高 压水将粘性土变成泥浆排出孔外，形成大于振冲器直径的孔 ，再向孔中灌入碎石料，并在振冲器的作用下，形成密实度
高和直径大的桩体。
岩土工程研究所
岩土工程研究所
4 ．在制桩过程中，由于振动、挤压或扰动等原因，桩 间土会出现较大的超静孔隙水应力，对灵敏性粘土将导 致原地基土强度降低。制桩结束后一方面原地基土的结
构强度会随时间逐渐恢复；另一方面孔隙水应力逐步消 散，强度恢复并提高，甚至超过原土体强度。
5 ．由于碎石桩和砂桩是由散粒材料组成，承受荷载后
对按变形控制的工程，应通过试算确定：假定某一加固深度 ，验算其是否能满足采用碎石桩或砂桩加固后的复合地基变形 不超过建筑地基容许变形值的要求，在保证安全的前提下选择 一个经济合理的加固深度。对按稳定性控制的工程，加固深度 应不小于最危险滑动面的深度。
3．在可液化地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定 4．桩长不宜短于4m。
土 碎石桩
水 碎石
P1
P2
ru 1
土 碎石桩 若 ru 2 ru1 则 p2 p1
岩土工程研究所
ru 2 土
碎石桩 散体材料桩的承载力 主要取决于桩周土体 的侧限能力
=
散体材料桩的承载力 主要取决于桩周土体 的侧限能力
第4章 碎石桩
适用范围：行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ2002）中规定“振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质 粘土、素填土和杂填土等地基”。
碎石桩施工方法分类
分类 施工方法 成桩工艺
振冲挤密
挤密法 沉管法
干振法
振冲器水冲成孔，振动密实填料 沉管成孔，振动密实成桩 振孔器成孔，振孔器密实
振冲置换
置换法
钻孔锤击
振冲器振动水冲成孔 沉管且钻孔取土成孔，锤击填料
振动气动 压缩气体成孔，振动或锤击填料
排土法 沉管法
沉管成孔，振动或锤击填料
强夯置换 重锤夯击成孔
其他 方法
水泥碎石桩 碎石内加水泥或膨胀土 裙围碎石桩 裙桩周围设置刚性裙围 袋装碎石桩 碎石带入土工聚合物
适用土类
砂土，非饱和黏土杂 填土 饱和土
饱和软粘土
四、碎（砂）石桩
一、碎石桩
1、概述
碎石桩（Stone Column Pile) 和砂桩（Sand Pile）总称为碎（砂）石桩，国外又称粗颗粒土桩 （Granular Pile） ，是指用振动、冲击或水冲等方式 在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成的孔中， 形成大直径的碎（砂）石所构成的密实桩体。
碎石桩加固砂土时，桩孔内充填碎石（卵石、砾石）
等反滤性好的粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工 竖向排水减压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增 高和砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。 ➢3 ．砂基预振效应
经过预振的试样发生液化，所需施加的应力要比施加 未经预振的试样引起液化所需应力值提高46％。
饱和软粘土
二、砂桩
砂桩常用的成桩方法有振动成桩法和冲 击成桩法。 ➢振动成桩法是使用振动打桩机将桩管沉入 土层中，并振动挤密砂料。 ➢冲击成桩法是使用蒸汽或柴油打桩机将桩 管打入土层中，并用内管夯击密实砂填料， 实际上这也就是碎石桩的沉管法。
碎石桩施工方法分类
分类 施工方法 成桩工艺
振冲挤密
挤密法 沉管法
干振法
振冲器水冲成孔，振动密实填料 沉管成孔，振动密实成桩 振孔器成孔，振孔器密实
振冲置换
置换法
钻孔锤击
振冲器振动水冲成孔 沉管且钻孔取土成孔，锤击填料
振动气动 压缩气体成孔，振动或锤击填料
排土法 沉管法
沉管成孔，振动或锤击填料
强夯置换 重锤夯击成孔
其他 方法
水泥碎石桩 碎石内加水泥或膨胀土 裙围碎石桩 裙桩周围设置刚性裙围 袋装碎石桩 碎石带入土工聚合物
适用土类
砂土，非饱和黏土杂 填土 饱和土
饱和软粘土
四、碎（砂）石桩
一、碎石桩
1、概述
碎石桩（Stone Column Pile) 和砂桩（Sand Pile）总称为碎（砂）石桩，国外又称粗颗粒土桩 （Granular Pile） ，是指用振动、冲击或水冲等方式 在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成的孔中， 形成大直径的碎（砂）石所构成的密实桩体。
碎石桩加固砂土时，桩孔内充填碎石（卵石、砾石）
等反滤性好的粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工 竖向排水减压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增 高和砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。 ➢3 ．砂基预振效应
经过预振的试样发生液化，所需施加的应力要比施加 未经预振的试样引起液化所需应力值提高46％。
饱和软粘土
二、砂桩
砂桩常用的成桩方法有振动成桩法和冲 击成桩法。 ➢振动成桩法是使用振动打桩机将桩管沉入 土层中，并振动挤密砂料。 ➢冲击成桩法是使用蒸汽或柴油打桩机将桩 管打入土层中，并用内管夯击密实砂填料， 实际上这也就是碎石桩的沉管法。
地基施工水泥粉煤灰碎石桩
地基施工水泥粉煤灰碎石桩施工水泥粉煤灰碎石桩（CFG）是由水泥、煤粉灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩，由桩、桩间土和褥垫层一起构成的复合地基。
水泥粉煤灰碎石桩是在碎石桩的基础上发展起来的，这种桩是一种低强度混凝土桩，由它组成的复合地基能够较大幅度提高承载力。
水泥粉煤灰碎石桩适用于多层和高层建筑，处理黏性土、粉土、砂土、松散填土等地基的施工。
对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
一、材料要求（1）水泥：宜选用普通硅酸盐水泥，新鲜无结块。
（2）石子：卵石或碎石，粒径为5～20 mm，杂质含量小于5%。
（3）砂：中砂或粗砂，粒径以0.3～3 mm 为宜，含泥量不大于5%，且泥块含量不大于2%。
（4）粉煤灰：粉煤灰应过筛，粒径控制在0.001～2 mm 范围内。
（5）外加剂：根据施工需要通过试验确定，一般为泵送剂、早强剂、减水剂等。
二、主要机具水泥粉煤灰碎石桩施工所用的主要机具一般有长螺旋钻机、搅拌机、混凝土输送泵、连接混凝土输送泵与钻机的钢管、高强柔性管、溜槽或导管、磅秤、振捣器、机动小翻斗车或手推车等。
三、作业条件（1）施工前应将水泥、砂、石子、粉煤灰、外加剂送试验室复试，同时进行配合比试验。
（2）施工现场应做到材料、机具摆放整齐，使混合料输送距离最短，且输送管铺设时拐弯最少。
（3）水泥粉煤灰碎石桩可只在基础范围内布置。
桩径宜取350～600 mm。
桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取3～5 倍桩径。
四、施工工艺水泥粉煤灰碎石桩施工工艺流程（以长螺旋钻孔为例）一般为：钻机就位→钻机钻孔→混合料配置、运输及泵送→压灌混合料成桩→成桩保护→凿桩头→成桩检测。
1.钻机就位施工机械进场前必须对施工区域进行场地清理、找平，并进行必要的压实，以确保到场机械能够平稳就位，不发生倾斜移位。
2.钻机钻孔（1）钻机进场后，应根据桩长来安装钻塔及钻杆，钻杆连接应牢固，每施工2～3 根桩后，应对钻杆连接处进行紧固。
地基处理(碎石桩)
沉管法
D r—— 地 基 挤 密 后 要 求 砂 土 达 到 的 相 对 密 实 度 ， 可 取
0.70—0.85。
(二)液化判别 标准贯入试验判别法：
N63.5——标准贯击试验贯入锤击数实测值(未经杆长修正) Ncr ——液化判别标准贯入锤击数临界值 N0 ——液化判别标准贯入锤击数基准值（可查表得到） ds ——饱和土标准贯入点深度(m) ρ0 ——粘粒含量百分牢，当小于3或为砂土时，均采用3 dw ——地下水位深度(m）
承载力、减少变形和增强抗液化性。
挤密作用
排水减压作用
砂基预震效应
液化地基
3.2 对粘性土加固机理
换土置换
强制置换
强制置换 不论对疏松砂性 土或软弱粘性土，碎石 桩的加固作用有： 挤密 、 置换、排水、垫层和加 筋的五种作用。
4 设计计算
4.1 一般设计原则
(一)加固范围 大于基底面积。对一般地基，在基础外缘宜扩大1— 2排；对可液化地基，在基础外缘应扩大2—4排桩。
力计算公式，求出满足上述要求的置换率。 b、按碎石桩设计直径，计算出碎石桩截面积。 c、求出一根桩所分担的地基处理面积。 d、求桩间距。
（2）按固结度要求确定
同排水固结法砂井计算。
（二）复合地基承载力
或 pcf——桩极限承载力（kPa） psf——天然地基限承载力（kPa） K1——复合地基中桩实际极限承载力与单桩极限承 载力不同的修正系数。 K2—— 桩间土与天然地基承载力不同的修正系数。
算式，圆孔扩张理论计算式， Wong.H.Y. （ 1975 ）计算式， Hughes和Withers（1974）计算式和被动土压力法等。
（三）沉降计算 1、分层总和法 复合模量
4地基处理-碎石桩
振冲置换法设计计算
2）碎石桩单桩承载力 C.经验法
振冲置换法设计计算
六）复合地基沉降计算
按常用的分层总和法计算加固区和加固区下卧层
之和。 加固区
1）进行过单桩和复合地基载荷试验
2）无试验资料，按碎石桩和桩间土载）复合地基沉降计算 3）无试验资料，按土的变形模量Es取合适的应
振冲碎石桩的施工
一）施工前准备工作
㈠施工前准备工作 ⑴现场勘察了解场地的地形及周围环境； ⑵了解场地的工程地质条件和地下水情况； ⑶进行振冲试验，确定各项施工参数； ⑷编写施工组织设计，合理布置现场、明确施工顺 序、施工方法以及配备所需施工机械。 ㈡桩身材料 碎石或卵石可选用自然级配，含泥量小于10％，粒 径一般位20～50mm； 碎石作为桩体材料比卵石好，其咬合力大，形成的桩 身强度高。
振冲置换法设计计算
二、振冲置换法的设计计算
一）一般原则
振冲置换加固设计目前还处在半理论半经验状态，
一些计算方法，如复合地基容许承载力计算方法、 最终沉降量计算方法等都还不够成熟；某些设计 参数也只能凭经验选定。因此，对重要工程或复 杂的土质情况，必须在现场进行制桩试验。根据 现场试验取得的资料修改设计，制订施工要求。
第四章 碎石桩
概
述 适用范围及优缺点 加固机理 设计计算 施工
第四章 碎石桩
概
述
碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地
基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由 碎石所构成的密实桩体。
分类
制桩工艺：振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩。 采用振动水冲法施工的碎石桩称为振冲碎石桩。 采用各种无水冲工艺（干振、振挤、锤击）施 工的碎石桩称为干法碎石桩。 填加适量水泥和粉煤灰，形成水泥粉煤灰碎石桩 （CFG桩）。
地基处理复习资料——4碎石桩
第四章碎石桩第一节概述碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂压入已成的孔中,形成大直径的碎石所构成的密室桩体适用土层:处理沙土、粉土、粉质粘土、杂填土和素填土等地基第二节加固原理:一、对松散砂土加固原理1.挤密作用2.排水减压作用3.砂基预震效应目的：提高地基土承载力、减少变形、增强抗液化性二、对黏性土加固原理1、形成复合地基2、排水加固,形成良好的排水通道，加速骨节目的：提高承载力、减少沉降量、抗剪强度增加、抗滑稳定性增加.碎石桩的五种作用:挤密、置换、排水、垫层和加筋第五章石灰桩第一节概述石灰桩法是采用钢套管成孔，然后在孔中灌入新鲜生石灰块，活在生石灰块中掺入适量的水硬性掺和料和火山灰，经验比为8:2或7:3适用土层：饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基，用于地下水位以上的土第二节加固机理一、桩间土1、成孔挤密2、膨胀挤密3、脱水挤密4、胶凝作用二、桩身三、复合地基第六章土桩第一节概述土桩是利用沉管、冲击或暴扩等方法在地基中挤土成孔,通过挤压作用,使地基土得到加密，然后在孔中分层填入素土或者灰土,然后夯实呈土桩。
该方法主要通过成孔和成桩时对桩周土的挤密,因此称为挤密桩特点是:就地取材,以土治土,原位处理,深层加密,和费用较低适用土层：深度在5~15m、地下水位以上、含水量在14%～23%的湿陷性黄土、素填土、杂填土、及其他非饱和黏性土、粉土等土层.以消除地基的湿陷性为主要目的时,宜选用土桩以提高地基承载力或水稳性为主要目的时，宜用灰土桩。
第二节加固机理一、挤密作用1土桩挤压成孔时,桩孔位置原有土体被强制侧向挤压。
使桩周一定范围密实度提高。
二、绘图性质作用、在化学性能上具有气硬性和水硬性，石灰中带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚,并随着灰土龄期增长，土体固化作用提高,使土体增加强度。
三、桩体作用灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量，荷载向桩上产生应力集中，从而降低了基础底面一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素、土桩挤密地基由桩间机密土和分层填夯的素土桩组成第七章水泥粉煤灰碎石桩第一节概述水泥粉煤灰碎石桩是在碎石桩的基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合制成的一种具有一定粘结强度的桩。
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置换作用（桩柱作用） 垫层作用 排水固结作用 加筋作用
第四章 碎石桩
置换作用（桩柱作用）
对于桩体打到相对硬层，复合土层中的桩体在 荷载作用下主要起应力集中的作用。通过基础 传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变 形会逐渐集中到桩上去，使软土负担的压力相 应减小。复合地基有如钢筋混凝土，地基中的 桩体有如钢筋。
振冲密实法设计计算
振冲密实法适用土类
砂土类，粉砂到含砾粗砂，小于0.0074mm的细粒含 量小于10%。粘粒含量超过20%，几乎没有加密效果。
填料选择
填料可用粗砂、砾石、碎石、矿渣等硬质材料， 粒径为0.5-5cm。理论上讲填料粒径越粗，挤密 效果越好。使用30KW振冲器时，填料的最大粒 径宜在5cm以内，若填料的多数颗粒径大于 5cm，容易在孔内发生卡料现象，影响施工进度。 使用75KW大功率振冲器时，最大粒径可放宽到 10cm。填料含泥量不宜超过10%。
（2）当相对硬层的埋藏深度较大时，对按变形 控制的工程，加固深度应满足碎石桩复合地基 变形不超过建筑物地基容许变形值的要求。对 按稳定性控制的工程，加固深度应不小于最危 险滑动面的深度。在可液化地基中，加固深度 应按要求的抗震处理深度确定。
（3）桩长不宜短于4m。
振冲密实法设计计算
3、孔位布置和间距 孔位布置：对大面积 Nhomakorabea理，桩位宜用等边三
振冲密实法设计计算
一、振冲密实法设计计算
1、加固范围
砂基振冲密实的范围应大于建筑物 基础范围，在建筑物基础外缘每边 放宽不得小于5m，应在基底轮廓线 外加2-3 排保护桩。
振冲密实法设计计算
2、加固深度
加固深度应根据软弱土层的性能、厚度或工程 要求按下列原则确定：
（1）当相对硬层的埋藏深度不大时，穿透松软 土层达相对硬层一定深度。
第四章 碎石桩
加固机理
排水固结作用
在软粘土中，所制的碎石桩或砂桩是粘 性土地基中一个良好的排水通道，碎石 桩或砂桩可以和砂井一样起排水作用， 大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，加 速了软土排水固结，加快了地基土的沉 降稳定。加固结果使有效应力增加，强 度恢复并提高，甚至超过原土强度。
第四章 碎石桩
填加适量水泥和粉煤灰，形成水泥粉煤灰碎石桩 （CFG桩）。
第四章 碎石桩
振冲法
第四章 碎石桩
适用范围及优缺点
振冲法适用于处理砂土、粉土、粘性土、填土 以及软土，但对不排水抗剪强度小于20kPa 的软土使用要慎重。 不加填料仅适用于处理粘粒含量小于10%的 粗砂、中砂地基。
在工程中的应用
⑴软弱地基加固；⑵堤坝边坡加固；⑶消除 可液化土的液化性；⑷消除湿陷性黄土的湿 陷性。 缺点：在粘性土中施工排放的污水、污泥量大。
（m），de为等效影响圆直径(m）,等边三角 形布桩de取1.05L,正方形取1.13L，矩形取
0.5
振冲密实法设计计算
4、承载力和变形计算
2）变形计算
按分层总和法计算。复合土层压缩模 量Esp=〔1+m(n-1)〕Es
Es为桩间土的压缩模量 n为桩土应力比，无实测资料时，砂
土地基n=1.5-3,原地基强度高时取 小值，低时取大值。
第四章 碎石桩
加固机理
振冲密实(砂基）：一方面依靠振冲器 的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗 粒重新排列，孔隙减少，另一方面依靠 振冲器的水平振动力，在加回填料情况 下还通过填料使砂层挤压加密，所以这 一方法称为振冲挤密法。
第四章 碎石桩
加固机理
振冲置换：在软弱粘性土地基中，主要通过 桩体的置换和排水作用加速桩间土体的排水 固结，并形成复合地基，提高地基的承载力 和稳定性，改善地基土的力学力性能。
加固机理
加筋作用
可以提高土体抗剪强度，加固后的复合 桩土层能改善土坡的稳定，象阻滑桩一 样迫使滑动面远离坡面、向深处转移， 这种加固作用类似于干振碎石桩和砂桩 的加筋作用。
第四节 设计计算
一、振冲密实法设计计算 二、振冲置换法设计计算
振冲密实法设计计算
一、振冲密实法设计计算 1、加固范围 2、加固深度 3、孔位布置和间距 4、承载力和变形计算
振冲密实法设计计算
大面积砂层挤密处理时，振冲 孔间距也可用下式估算：
振冲密实法设计计算
4、承载力和变形计算
1）承载力计算
fsp,k为复合地基承载力标准值(kpa); fp,k为桩体单位面积承载力标准值(kpa); fs,k为桩间土承载力标准值(kpa); m为面积置换率，m=d2/d2e,d为碎石桩直径
振冲密实法设计计算
3、孔位布置和间距
2）根据振冲器的功率确定：使用 30KW 振冲器，间距一般为1.8-2.5m； 使用75KW大型振冲器，间距可以在 2.5-3.5m。对大面积处理，75KW振 冲器的挤密影响范围大，单孔控制面 积较大，具有更高的经济效益。
振冲密实法设计计算
3、孔位布置和间距 3）根据填料量估算：
角形布置，对独立或条形基础，桩位宜用正方形、 矩形或等腰三角形布置。对于圆形或环形基础 （如油罐基础）宜用放射形布置。
振冲密实法设计计算
3、孔位布置和间距
间距：间距视砂土的颗粒组成、密实要求、振
冲器功率、地下水位而定。砂的粒径越细，密实 要求越高，则间距应越小。
1）现场试验：对于大型或重要工 程，应通过现场试验确定孔距、填 料数量及施工工艺等参数。
第四章 碎石桩
概 述 适用范围及优缺点 加固机理 设计计算 施工
第四章 碎石桩
概 述
碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地 基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由 碎石所构成的密实桩体。
分类
制桩工艺：振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩。
采用振动水冲法施工的碎石桩称为振冲碎石桩。
采用各种无水冲工艺（干振、振挤、锤击）施工 的碎石桩称为干法碎石桩。
碎石桩对饱和粘性土的地基的作用不是挤密加 固作用，甚至桩周土体的强度会出现暂时的降 低。是桩体与土形成复合地基。通过机械将不 良地基强制排开并置换 ，以性能良好的砂石来 替换不良的软弱粘性土。
第四章 碎石桩
加固机理
垫层作用
如果软弱土层较厚，则桩体不可能穿透 整个土层，此时，加固过的复合桩土层 能起到垫层作用，垫层将荷载扩散，使 扩散到下卧层顶面的应力减弱并使分布 趋于均匀，从而提高地基的整体抵抗力， 减小其沉降量。
第四章 碎石桩
置换作用（桩柱作用）
对于桩体打到相对硬层，复合土层中的桩体在 荷载作用下主要起应力集中的作用。通过基础 传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变 形会逐渐集中到桩上去，使软土负担的压力相 应减小。复合地基有如钢筋混凝土，地基中的 桩体有如钢筋。
振冲密实法设计计算
振冲密实法适用土类
砂土类，粉砂到含砾粗砂，小于0.0074mm的细粒含 量小于10%。粘粒含量超过20%，几乎没有加密效果。
填料选择
填料可用粗砂、砾石、碎石、矿渣等硬质材料， 粒径为0.5-5cm。理论上讲填料粒径越粗，挤密 效果越好。使用30KW振冲器时，填料的最大粒 径宜在5cm以内，若填料的多数颗粒径大于 5cm，容易在孔内发生卡料现象，影响施工进度。 使用75KW大功率振冲器时，最大粒径可放宽到 10cm。填料含泥量不宜超过10%。
（2）当相对硬层的埋藏深度较大时，对按变形 控制的工程，加固深度应满足碎石桩复合地基 变形不超过建筑物地基容许变形值的要求。对 按稳定性控制的工程，加固深度应不小于最危 险滑动面的深度。在可液化地基中，加固深度 应按要求的抗震处理深度确定。
（3）桩长不宜短于4m。
振冲密实法设计计算
3、孔位布置和间距 孔位布置：对大面积 Nhomakorabea理，桩位宜用等边三
振冲密实法设计计算
一、振冲密实法设计计算
1、加固范围
砂基振冲密实的范围应大于建筑物 基础范围，在建筑物基础外缘每边 放宽不得小于5m，应在基底轮廓线 外加2-3 排保护桩。
振冲密实法设计计算
2、加固深度
加固深度应根据软弱土层的性能、厚度或工程 要求按下列原则确定：
（1）当相对硬层的埋藏深度不大时，穿透松软 土层达相对硬层一定深度。
第四章 碎石桩
加固机理
排水固结作用
在软粘土中，所制的碎石桩或砂桩是粘 性土地基中一个良好的排水通道，碎石 桩或砂桩可以和砂井一样起排水作用， 大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，加 速了软土排水固结，加快了地基土的沉 降稳定。加固结果使有效应力增加，强 度恢复并提高，甚至超过原土强度。
第四章 碎石桩
填加适量水泥和粉煤灰，形成水泥粉煤灰碎石桩 （CFG桩）。
第四章 碎石桩
振冲法
第四章 碎石桩
适用范围及优缺点
振冲法适用于处理砂土、粉土、粘性土、填土 以及软土，但对不排水抗剪强度小于20kPa 的软土使用要慎重。 不加填料仅适用于处理粘粒含量小于10%的 粗砂、中砂地基。
在工程中的应用
⑴软弱地基加固；⑵堤坝边坡加固；⑶消除 可液化土的液化性；⑷消除湿陷性黄土的湿 陷性。 缺点：在粘性土中施工排放的污水、污泥量大。
（m），de为等效影响圆直径(m）,等边三角 形布桩de取1.05L,正方形取1.13L，矩形取
0.5
振冲密实法设计计算
4、承载力和变形计算
2）变形计算
按分层总和法计算。复合土层压缩模 量Esp=〔1+m(n-1)〕Es
Es为桩间土的压缩模量 n为桩土应力比，无实测资料时，砂
土地基n=1.5-3,原地基强度高时取 小值，低时取大值。
第四章 碎石桩
加固机理
振冲密实(砂基）：一方面依靠振冲器 的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗 粒重新排列，孔隙减少，另一方面依靠 振冲器的水平振动力，在加回填料情况 下还通过填料使砂层挤压加密，所以这 一方法称为振冲挤密法。
第四章 碎石桩
加固机理
振冲置换：在软弱粘性土地基中，主要通过 桩体的置换和排水作用加速桩间土体的排水 固结，并形成复合地基，提高地基的承载力 和稳定性，改善地基土的力学力性能。
加固机理
加筋作用
可以提高土体抗剪强度，加固后的复合 桩土层能改善土坡的稳定，象阻滑桩一 样迫使滑动面远离坡面、向深处转移， 这种加固作用类似于干振碎石桩和砂桩 的加筋作用。
第四节 设计计算
一、振冲密实法设计计算 二、振冲置换法设计计算
振冲密实法设计计算
一、振冲密实法设计计算 1、加固范围 2、加固深度 3、孔位布置和间距 4、承载力和变形计算
振冲密实法设计计算
大面积砂层挤密处理时，振冲 孔间距也可用下式估算：
振冲密实法设计计算
4、承载力和变形计算
1）承载力计算
fsp,k为复合地基承载力标准值(kpa); fp,k为桩体单位面积承载力标准值(kpa); fs,k为桩间土承载力标准值(kpa); m为面积置换率，m=d2/d2e,d为碎石桩直径
振冲密实法设计计算
3、孔位布置和间距
2）根据振冲器的功率确定：使用 30KW 振冲器，间距一般为1.8-2.5m； 使用75KW大型振冲器，间距可以在 2.5-3.5m。对大面积处理，75KW振 冲器的挤密影响范围大，单孔控制面 积较大，具有更高的经济效益。
振冲密实法设计计算
3、孔位布置和间距 3）根据填料量估算：
角形布置，对独立或条形基础，桩位宜用正方形、 矩形或等腰三角形布置。对于圆形或环形基础 （如油罐基础）宜用放射形布置。
振冲密实法设计计算
3、孔位布置和间距
间距：间距视砂土的颗粒组成、密实要求、振
冲器功率、地下水位而定。砂的粒径越细，密实 要求越高，则间距应越小。
1）现场试验：对于大型或重要工 程，应通过现场试验确定孔距、填 料数量及施工工艺等参数。
第四章 碎石桩
概 述 适用范围及优缺点 加固机理 设计计算 施工
第四章 碎石桩
概 述
碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地 基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由 碎石所构成的密实桩体。
分类
制桩工艺：振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩。
采用振动水冲法施工的碎石桩称为振冲碎石桩。
采用各种无水冲工艺（干振、振挤、锤击）施工 的碎石桩称为干法碎石桩。
碎石桩对饱和粘性土的地基的作用不是挤密加 固作用，甚至桩周土体的强度会出现暂时的降 低。是桩体与土形成复合地基。通过机械将不 良地基强制排开并置换 ，以性能良好的砂石来 替换不良的软弱粘性土。
第四章 碎石桩
加固机理
垫层作用
如果软弱土层较厚，则桩体不可能穿透 整个土层，此时，加固过的复合桩土层 能起到垫层作用，垫层将荷载扩散，使 扩散到下卧层顶面的应力减弱并使分布 趋于均匀，从而提高地基的整体抵抗力， 减小其沉降量。