振沖碎石樁復(fù)合地基工作機(jī)理淺析(全文)

精品文檔-下載后可編輯振沖碎石樁復(fù)合地基工作機(jī)理淺析(全文)1、前言

碎石樁屬散體材料樁,是利用一種單向或雙向振動的沖振頭,邊噴高壓水流邊下沉成孔,然后邊填入碎石邊振實(shí),形成樁體。樁體和原來的粘性土構(gòu)成復(fù)合地基,以提高地基承載力和減小沉降,以提高地基承載力,并降低壓縮性。振沖法具有置換作用,也同時存在擠密作用。振沖置換法適用土層主要是粘性土,在砂土中也能制造碎石樁,但此時擠密作用遠(yuǎn)大于置換作用。碎石樁復(fù)合地基樁體貫穿整個軟弱土層,達(dá)到相對硬層時,樁體起著應(yīng)力集中作用;樁體未達(dá)到相對硬層時,樁體起應(yīng)力擴(kuò)散和均布作用。

2、理論背景:

碎石樁復(fù)合地基主要的功能有減小地基的沉降與不均勻沉降,提高地基的承載力與穩(wěn)定性,以及發(fā)揮墊層的作用等。復(fù)合地基中碎石樁的壓縮模量Ep大于松軟土的壓縮模量Es,為Es的n倍?；谧冃螀f(xié)調(diào)與應(yīng)力集中,而導(dǎo)致復(fù)合地基的沉降量S減小,相應(yīng)的復(fù)合壓縮模量Esp增大。

設(shè)若復(fù)合地基的置換率,即碎石樁的面積與其對應(yīng)的控制面積之比為m;復(fù)合地基上的荷載強(qiáng)度為σ;樁頂壓力為σp;樁間土上的壓力為σs,則

σ=mσp+(1-m)σs(1)

由沉降變形協(xié)調(diào)

σp/Ep=σs/Es(2)

復(fù)合土層厚h的沉降量為

(3)

復(fù)合土層的沉降實(shí)為樁和樁間土協(xié)調(diào)沉降的綜合反映,即

(4)

又樁土應(yīng)力比

σp/σs=n(5)

由上式(2)(4)(5)即可求得復(fù)合土層的壓縮模量Esp的表達(dá)式為

Esp=mEp+(1-m)Es(6)

式(6)反映了復(fù)合后土層的壓縮模量與復(fù)合地基置換率、碎石樁和樁周土的壓縮模量之間的關(guān)系,可以看出復(fù)合地基置換率越大、樁土應(yīng)力比越大,復(fù)合后的壓縮模量越大,也就是沉降越小。

3、工程實(shí)例:

北方某單位擬在一塊場地上建職工宿舍樓,場地天然地基承載力為60kPa,為減小差異沉降和提高地基承載力,設(shè)計(jì)采用碎石樁加固.碎石樁承載力為450kPa,復(fù)合地基設(shè)計(jì)承載力150kPa,碎石樁長6.0m,樁徑0.9m,樁間距設(shè)計(jì)為兩個標(biāo)準(zhǔn)、1.2m和1.6m,正方型布樁.施工時嚴(yán)格按碎石樁施工流程即平整場地到設(shè)計(jì)標(biāo)高-測量放線-振沖機(jī)及振沖器就位-成孔-清孔加料振密-關(guān)機(jī)停水-樁機(jī)和振沖器移位。室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)測得,Es=2.41MPa,Ep=21.8MPa。對樁距不同的碎石樁,由已知條件可得:

碎石樁成樁之后,采用復(fù)合式地基靜載試驗(yàn)方法,采用直徑為1.2方形壓板對地基進(jìn)行了靜載荷承載力試驗(yàn)。每種樁距各測3點(diǎn)共6點(diǎn),試驗(yàn)結(jié)果如下圖1-2:

圖11.2m樁距P-S曲線

圖21.6m樁距P-S曲線

圖1、圖2的P-S曲線為一比較平緩的曲線,無明顯拐點(diǎn),故該場地復(fù)合地基承載力就按荷載板的沉降比控制,為安全起見,取地基承載力基本值:

由圖1所示試驗(yàn)結(jié)果可得fspk=f0=175.66kPa>150kPa

由圖2所示試驗(yàn)結(jié)果可得fspk=f0=154.37kPa>150kPa

可以看出采用振沖碎石樁復(fù)合地基處理方法加固軟弱土地基,使原地基承載力有了顯著提高,完全滿足設(shè)計(jì)要求。但明顯碎石樁的數(shù)量是影響地基承載力提高的一個因素。亦即樁愈密,承載力提高越顯著。

從表2地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值150kPa時的沉降來看,樁距為1.2m復(fù)合地基沉降明顯小于樁距為1.6m的復(fù)合地基沉降,可見振沖碎石樁復(fù)合地基的沉降不僅僅與復(fù)合壓縮模量有關(guān),復(fù)合地基置換率也有比較大的影響。復(fù)合土層的壓縮模量大于原土的壓縮模量,且隨置換率m增大而增大。亦即樁愈密,復(fù)合地基的沉降就愈小。

結(jié)語

經(jīng)過振沖碎石樁復(fù)合地基減小地基沉降的理論與實(shí)踐論證,可以認(rèn)為碎石樁減小地基沉降基于樁、土沉降變形的協(xié)調(diào),歸于復(fù)合土層