什么是碎石樁
碎石樁(gravel pile),是散體樁的一種,以無粘結(jié)強度的碎石(卵石)為主要材料,用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后,再將碎石(卵石)擠壓入土孔中,形成大直徑的碎石所構成的密實樁體,由碎石(卵石)樁和樁間土組成的復合地基加固樁。按其制樁工藝可分為振沖(濕法)碎石樁和干法碎石樁兩大類。采用振動加水沖的制樁工藝制成的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁。采用各種無水沖工藝(如干振、振擠、錘擊等)制成的碎石樁統(tǒng)稱為干法碎石樁。當以礫砂、粗砂、中砂、圓礫、角礫、卵石、碎石等為填充料制成的樁稱為砂石樁。
振動水沖法是1937年由德國凱勒公司設計制造出的具有現(xiàn)代振沖器雛形的機具,用來擠密砂石地基獲得成功。20世紀60年代初,振沖法開始用來加固粘性土地基,由于用料是碎石,故稱為碎石樁。我國應用振沖法始于1977年。
振沖法對軟土加固作用
所謂振沖法是振動水沖法的簡稱。它是以起重機吊起振沖器,啟動潛水電機后帶動偏心塊,使振沖器產(chǎn)生高頻振動,同時開動水泵,使高壓水通過噴射高壓水流,在邊振邊沖的聯(lián)合作用下,將振沖器沉到土中的預定深度,經(jīng)過清孔后,就可以從地面向孔中逐漸填入碎石每段填料均在振動作用下被振擠密實,達到所要求的密實度后提升振沖器,如此重復,填料和振密,直至地面,從而在地基中形成一根大直徑的很密實的樁體。從而達到加固軟基的效果。
1、 對粘性土的加固機理
對于粘性土地基(特別是飽和軟土),由于土的粘粒含量多,粒間結(jié)合力很強,滲透性低,在振動力的作用下土中水不易排走,所以碎石樁的作用不是使地基擠密,而是置換。施工時通過振沖器借助其自重,水平振動力和高壓水將粘性土變成泥漿水排出孔外形成略大于振沖器直徑的孔,在成孔中灌入碎石料,并在振沖器的側(cè)向力作用下,將碎石擠入周圍孔中,形成具有一定密實度和直徑大的樁體,它與原粘土構成復合地基而共同工作。
由于碎石樁的剛度比樁周圍粘性土的剛度大的多,而地基中應力按材料變形模量進行重新分布。因此,大部分荷載將由碎石樁承擔,樁體應力和樁間粘性土應力之比值稱為樁土應力比,一般為3~5,雖然沒有提高粘性土的承載力但整個地基的承載力得以提高了。碎石樁有時也用來提高土坡的抗滑能力。這時樁體的作用象一般阻滑樁那樣是提高土體的抗剪強度,迫使滑動面向遠離坡面,向深處轉(zhuǎn)移。
2、 對砂性土的加固機理
碎石樁在砂土中主要起擠密作用,主要目的是提高地基土承載力,減少變形和增加抗液化性。碎石樁施工時使飽和松散的砂土顆粒在強烈的高頻強迫振動下重新排列致密,且在振孔中填入大量粗骨料后,被強大的水平振動力擠入周圍土中,這種強制擠密使砂土的相對密度增加,孔隙率降低,干土重度和內(nèi)摩擦角增大,土的物理力學性能改善,使地基承載力大幅度提高(一般可提高2~5倍)。
另外,由于地基寬度顯著增加,相對密度也相應提高,因此抗液化的性能也得到了改善。
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