地基处理技术：沉管砂石桩复合地基

沉管砂石桩复合地基是用振动或锤击沉管等方式在软弱地基中成孔后，再将砂石等散体材料振动挤压入已成的孔中，并在成桩过程中逐层挤密、振密，形成具有一定深度和较大直径的密实桩体，与桩间土一起形成复合地基，这种复合地基的主体是砂石桩。

1.施工工艺简介

（1）振动沉管成桩。图4.1.4列出了振动打桩机打砂石桩的示意图，如图4.1.5所示为振动沉管成桩施工示意图。

图4.1.4 振动打桩机打砂石桩示意图

a）振动打桩机沉桩 b）活瓣桩靴

1—机架 2—减振器 3—振动器 4—钢套管 5—活瓣桩尖 6—装砂石下料斗 7—机座

图4.1.5 振动沉管成桩施工示意图

a）就位 b）桩管振动下沉到设计标高 c）投料 d）拔起桩管 e）桩管再次振动下沉 f）多次循环 g）成桩

（2）锤击沉管成桩。锤击沉管成桩可分为单管法和双管法。施工机械为蒸汽打桩机或柴油打桩机。单管法桩管下端带有活瓣钢制桩靴或预制钢筋混凝土锥形桩尖（留在土中）；双管法桩管为底端开口的外管（套管）和底端封口的内管（芯管）。如图4.1.6所示为单管锤击成桩工艺示意图，图4.1.7为双管锤击成桩工艺示意图。

图4.1.6 单管锤击成桩工艺示意图

a）就位 b）打到设计标高 c）投料 d）拔起桩管 e）桩管再次打到设计标高 f）投料 g）成桩

2.加固机理

沉管砂石桩加固地基的主要目的是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化能力。在砂土中和黏性土中的加固机理是不同的。

图4.1.7 双管锤击成桩工艺示意图

a）就位 b）打至设计标高 c）拔起内管、投料 d）拔起外管 e）锤击、压实砂石料 f）投料 g）成桩

（1）在松散砂土和粉土地基中的加固机理

沉管砂石桩加固松散砂土地基的机理主要有下列三方面。

1）挤密作用。松散砂土和粉土属单粒结构，由于颗粒相对粗大，粒间连接力没有或较弱，受到荷载作用时，处于松散状态的土粒会重新排列，达到稳定状态。采用锤击法或振动法在砂土中下沉桩管和拔管成桩时，砂石桩对砂性土地基产生两个方面的横向挤压力：一个是沉管成桩过程中沉管对周围砂土层产生的较大的横向挤压力；另一个是对填入孔内的砂石料振动挤密时对周围砂土产生的横向挤压力。桩周砂土在横向挤压力作用下，土粒彼此移动，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒间彼此靠近，空隙减少，使土密实，地基土的强度也随之增强，这就是挤密作用。有效挤密范围可达3～4倍桩径。

2）振密作用。采用振动法下沉桩管和逐步拔出桩管成桩时，桩管四周的土受到挤压，同时桩管的振动能量以振波的形式向砂土传播，引起土粒的振动，挤密作用和振密作用同时存在，振密作用比挤密作用更为显著。振密作用宏观上表现为振密变形。在振动成桩过程中一般形成以桩管为中心的沉降漏斗，其直径可达6～9倍桩径，有效范围可达6倍桩径左右，砂石桩周围一定距离内地面发生较大的下沉。在挤压和振动作用下，土粒结构被破坏，孔隙水压力增大，土粒重新排列，从而使砂土由较松散状态变为密实状态。

3）排水减压作用。桩孔内充填碎石（卵石、砾石）和粗砂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降压通道，可有效地消除和防止超孔隙水压力的增高，防止砂土产生液化，加快排水固结。

沉管砂石桩可以有效提高土体抗液化能力。

饱和砂土和粉土受到地震等强烈振动荷载时，结构被破坏，土颗粒发生剧烈的相对运动，土体中的孔隙减小，使得孔隙水不能及时排出，土中孔隙水压力升高，导致土粒间有效应力降低甚至消失，土粒局部或全部处于悬浮状态，砂土的抗剪强度大大降低甚至降低到零，成为可流动的液体。此时，砂土或粉土便不能承受上部荷载的作用，发生液化破坏。宏观上表现为土体喷水冒砂、地基失稳、建筑物下陷等现象。

沉管砂石桩在成孔及成桩时，振动锤的强烈振动，使填入料和地基土在挤密的同时获得强烈的预振，对砂土增强抗液化能力是极为有利的。

沉管砂石桩加固可液化地基的作用主要表现在以下三个方面：①通过振密和挤密作用提高了饱和砂土的密实度，减小了饱和砂层的振密性；②通过排水作用，加速了土体中超孔隙水压力的消散，限制了超孔隙水压力的增长；③通过桩体作用，减小了桩间土所受到的剪应力，即减弱了作用于土体上使土振密的驱动力强度，也就减小了产生液化的超孔隙水压力，从而提高了桩间土的抗液化能力。

沉管砂石桩就是通过挤密和振密、置换、排水以及预振等作用而有效提高了土体抗液化能力。

（2）在黏性土中的加固机理

黏性土具有蜂窝结构或絮状结构。随含水量大小不同，沉管砂石桩在其中的作用也不同。

对于非饱和黏性土，主要是挤密作用和置换作用；对于饱和黏性土，一般不存在挤密作用，而主要是以排水作用和置换作用为主。

1）置换作用。对黏性土地基（特别是饱和软土），沉管砂石桩的作用主要是置换作用。

沉管法将不良地基土强制排开并置换，形成具有密实度较高的桩体，与原黏性土构成复合地基。由于砂石桩的刚度比桩周黏性土的刚度大，而地基中应力按材料变形模量进行重新分配。因此，大部分荷载将由碎石桩承担，桩土应力比一般为2～4。

如果软弱土层厚度不大，则桩体可贯穿整个软弱土层，直达相对硬土层，此时桩体在荷载作用下主要起应力集中的作用，从而使软土负担的压力相应减少；如果软弱土层较厚，则桩体可不贯穿整个软弱土层，此时加固的复合土层起垫层的作用，垫层将荷载扩散，使应力分布趋于均匀。

由于沉管砂石桩由散体材料构成，竖向受荷后会产生径向变形（尤其在碎石桩上部），则对桩周土体产生水平向挤压，需要有一定强度桩间土的支持，砂石桩和桩间土构成复合地基而共同承担基础荷载。如果黏性土的强度过低，不能使砂石桩得到所需的径向支持力，桩体就会产生鼓胀破坏，这样就使加固效果不佳。

2）排水固结作用。由于黏性土地基的土质黏粒含量多，黏粒间结合力强，渗透性差。如果选用砂石桩材料时考虑级配，渗透系数比较大，则所制成的砂石桩在黏土地基中形成一个良好的竖向排水通道，能起到排水砂井的作用。它和其上的砂石垫层大大缩短了排水的渗透途径，从而加速了地基的固结沉降速率。

总之，沉管砂石桩体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，增大地基的抗滑稳定性。不论疏松砂性土或软弱黏性土，沉管砂石桩的加固作用主要有挤密、置换、排水、垫层和加筋这五种作用。

上述有关沉管砂石桩加固机理的讨论在《建筑地基处理技术规范》的条文说明中亦有说明。

7.2.1 沉管砂石桩是指采用振动或锤击沉管等方式在软弱地基中成孔后，再将砂、碎石或砂石混合料通过桩管挤压入已成的孔中，在成桩过程中逐层挤密、振密，形成大直径的砂石体所构成的密实桩体。沉管砂石桩用于处理松散砂土、粉土、可挤密的素填土及杂填土地基，主要靠桩的挤密和施工中的振动作用使桩周围土的密度增大，从而使地基的承载能力提高，压缩性降低。

采用沉管砂石桩处理砂土及填土地基的挤密、振密效果都比较显著，均已得到广泛应用。

沉管砂石桩用于处理软土地基，由于软黏土含水量高、透水性差，砂石桩很难发挥挤密效用，其主要作用是通过置换与黏性土形成复合地基，同时形成排水通道加速软土的排水固结。砂石桩单桩承载力主要取决于桩周土的侧限压力。由于软黏土抗剪强度低，且在成桩过程中桩周土体产生的超孔隙水压力不能迅速消散，天然结构受到扰动将导致其抗剪强度进一步降低，造成桩周土对砂石桩产生的侧限压力较小，砂石桩的单桩承载力较低，如置换率不高，其提高承载力的幅度较小，很难获得可靠的处理效果。此外，如不经过预压，处理后地基仍将发生较大的沉降，难以满足建（构）筑物的沉降允许值。工程中常用预压措施（如油罐充水）解决部分施工后沉降。所以，用砂石桩处理饱和软黏土地基，应按建筑结构的具体条件区别对待，宜通过现场试验后再确定是否采用。据此本条指出，在饱和黏土地基上对变形控制要求不严的工程才可采用砂石桩置换处理。

3.适用范围

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.1 沉管砂石桩复合地基处理应符合下列规定：

1 适用于挤密处理松散砂土、粉土、粉质黏土、素填土、杂填土等地基，以及用于处理可液化地基。饱和黏土地基，如对变形控制不严格，可采用砂石桩置换处理。

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.1 对于塑性指数较高的硬黏性土、密实砂土不宜采用砂石桩复合地基。

沉管砂石桩广泛应用于处理可液化地基，其承载力和变形计算采用复合地基计算方法。

【4.1.12】 （1999年一级考题）

对于下述地基土：

（Ⅰ）松散的砂土； （Ⅱ）密实度较差的素填土和杂填土；

（Ⅲ）淤泥； （Ⅳ）淤泥质土。

试指出下列何项全部适于用砂石桩法加固地基？

（A）Ⅰ、Ⅱ （B）Ⅱ、Ⅳ

（C）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ （D）Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ

【答案】 （A）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.1条的规定，知选（A）

【4.1.13】 较适合于使用砂石桩处理的软弱地基有下列何项？

（A）正常固结的淤泥（B）素填土、杂填土

（C）松散砂土、黏性土地基 （D）淤泥质土

【答案】 （B）、（C）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.1条的规定，知选（B）、（C）。

4.构造要求

（1）地基处理范围。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

1 地基处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，宜在基础外缘扩大（1～3）排桩。对可液化地基，在基础外缘扩大宽度不应小于基底下可液化土层厚度的1/2，且不应小于5m。

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定。

1 本款规定沉管砂石桩处理地基要超出基础一定宽度，这是基于基础的压力向基础外扩散，需要侧向约束条件保证。另外，考虑到基础下靠外边的（2～3）排桩挤密效果较差，应加宽（1～3）排桩。

【4.1.14】 （2011年一级考题）

根据《建筑地基处理技术规范》的规定，在下述处理地基的方法中，当基底下土的地基承载力特征值大于70kPa时，平面处理范围可仅在基础底面范围内的是：

Ⅰ.夯实水泥土桩法 Ⅱ.灰土挤密法

Ⅲ.水泥粉煤灰碎石桩法 Ⅳ.砂石桩法

（A）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ （B）Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ （C）Ⅱ、Ⅳ （D）Ⅰ、Ⅲ

【答案】 （D）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.7.2条5款的规定，水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）可仅在基础底面范围内布置。根据《建筑地基处理技术规范》7.6.2条的规定，夯实水泥土桩可仅布置在基础范围内。根据《建筑地基处理技术规范》7.5.2条和7.2.2条，灰土挤密桩和沙石桩处理范围应大于基底范围。故选（D）。

（2）桩位布置。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

2 桩位布置，对大面积满堂基础和独立基础，可采用三角形、正方形、矩形布桩；对条形基础，可沿基础轴线采用单排布桩或对称轴线多排布桩。

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定：

2 沉管砂石桩的平面布置多采用等边三角形或正方形。对于砂土地基，因靠挤密桩周土提高密度，所以采用等边三角形更有利，它使地基挤密较为均匀。考虑基础形式和上部结构的荷载分布等因素，工程中还可根据建筑物承载力和变形要求采用矩形、等腰三角形等布桩形式。

（3）桩径。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

3 桩径可根据地基土质情况、成桩方式和成桩设备等因素确定，桩的平均直径可按每根桩所用填料量计算。沉管砂石桩桩径宜为300～800mm。

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定：

3 振动沉管法成桩直径的大小取决于施工设备桩管的大小和地基土的条件。目前使用的桩管直径一般为300～800mm，但也有小于300mm或大于800mm的。小直径桩管挤密质量较均匀但施工效率低；大直径桩管需要较大的机械能力，工效高，采用过大的桩径，一根桩要承担的挤密面积大，通过一个孔要填入的砂石料多，不易使桩周土挤密均匀。沉管法施工时，设计成桩直径与套管直径比不宜大于1.5。另外，成桩时间长，效率低给施工也会带来困难。

【4.1.15】 在砂石桩法施工中，砂石桩直径应根据地基土质情况和成桩设备等因素确定，可采用的直径（mm）为下列何项？

（A）150～300 （B）300～800 （C）450～1000 （D）600～1200

【答案】 （B）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条的规定，知选（B）。

（4）桩间距。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

4 桩间距应通过现场试验确定，并应符合下列规定：

2）沉管砂石桩的桩间距，不宜大于砂石桩直径的4.5倍；

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定：

4 沉管砂石桩的间距应根据复合地基承载力和变形要求以及对原地基土要达到的挤密要求确定。

【4.1.16】 沉管砂石桩的间距应通过现场试验确定，对粉土和砂土地基，不宜大于砂石桩直径的几倍？

（A）2 （B）4.5 （C）6 （D）8

【答案】 （B）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条的规定，知选（B）。

（5）桩长。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

5 桩长可根据工程要求和工程地质条件，通过计算确定并应符合下列规定：

1）当相对硬土层埋深较浅时，可按相对硬层埋深确定；

2）当相对硬土层埋深较大时，应按建筑物地基变形允许值确定；

3）对按稳定性控制的工程，桩长应不小于最危险滑动面以下2.0m的深度；

4）对可液化的地基，桩长应按要求处理液化的深度确定；

5）桩长不宜小于4m。

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定：

5 关于沉管砂石桩的长度，通常根据地基的稳定和变形验算确定，为保证稳定，桩长应达到滑动弧面之下，当软土层厚度不大时，桩长宜超过整个松软土层。

对可液化的砂层，为保证处理效果，一般桩长应穿透液化层。

由于沉管砂石桩在地面下1～2m深度的土层处理效果较差，碎（砂）石桩的设计长度应大于主要受荷深度且不宜小于4m。

当建筑物荷载不均匀或地基主要压缩层不均匀，建筑物的沉降存在一个沉降差，当差异沉降过大，则会使建筑物受到损坏。为了减少其差异沉降，可分区采用不同桩长进行加固，用以调整差异沉降。

【4.1.17】 砂石桩的桩长（m）不宜小于下列何项？

（A）1 （B）2 （C）3 （D）4

【答案】 （D）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条的规定，知选（D）

（6）桩体材料。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

6 沉管桩桩体材料可用含泥量不大于5%的碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑等硬质材料，最大粒径不宜大于50mm。

（7）垫层。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

7 桩顶和基础之间宜铺设厚度为300～500mm的垫层，垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石和碎石等，最大粒径不宜大于30mm，其夯填度（夯实后的厚度与虚铺厚度的比值）不应大于0.9。

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定：

7 沉管砂石桩桩身材料是散体材料，由于施工的影响，施工后的表层土需挖除或密实处理，所以碎（砂）石桩复合地基设置垫层是有益的。同时垫层起水平排水的作用，有利于施工后加快土层固结；对独立基础等小基础碎石垫层还可以起到明显的应力扩散作用，降低碎（砂）石桩和桩周围土的附加应力，减少桩体的侧向变形，从而提高复合地基承载力，减少地基变形量。

垫层铺设后需压实，可分层进行，夯填度（夯实后的垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。

5.计算要求

（1）砂土地基中桩间距的估算

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定：

4 沉管砂石桩的间距应根据复合地基承载力和变形要求以及对原地基土要达到的挤密要求确定。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

4 桩间距应通过现场试验确定，并应符合下列规定：

2）初步设计时，对松散粉土和砂土地基，应根据挤密后要求达到的孔隙比确定，可按下列公式估算：

等边三角形布置

正方形布置

e₁=e_max-D_r1（e_max-e_min） （7.2.2-3）

式中 s——砂石桩间距（m）；

d——砂石桩直径（m）；

ξ——修正系数，当考虑振动下沉密实作用时，可取1.1～1.2；不考虑振动下沉密实作用时，可取1.0；

e₀——地基处理前砂土的孔隙比，可按原状土样试验确定，也可根据动力或静力触探等对比试验确定；

e₁——地基挤密后要求达到的孔隙比；

e_max、e_min——砂土的最大、最小孔隙比，可按现行国家标准《土工试验方法标准》（GB/T 50123）的有关规定确定；

D_r1——地基挤密后要求砂土达到的相对密实度，可取0.70～0.85。

对于砂土地基，主要是从挤密的观点出发考虑地基加固中的设计问题，首先根据工程对地基加固的要求（如提高地基承载力、减少变形或抗地震液化等），确定要求达到的密实度和孔隙比，并考虑桩位布置形式、桩径和桩间距。

考虑振密和挤密两种作用，平面布置为正三角形和正方形两种情况，如图4.1.8所示。对于正三角形布置，则一根桩所处理的范围为六边形（图4.1.8中阴影部分），加固处理后土的体积应变为

式中 e₀——地基天然孔隙比；

e₁——处理后要求达到的孔隙比。(www.xing528.com)

图4.1.8 加密效果计算

一根桩的处理范围为

式中 s——桩间距；

H——欲处理的天然土层厚度。

ΔV又等于砂（碎）石桩体向四周挤密作用引起土的体积减小和土体在振动作用下发生竖向振密变形引起的体积减小之和，即：

式中 d——桩径；

h——竖向变形量，沉陷时，取正值；隆起时，取负值；不考虑振密作用时，h=0。

由式（4.1.3）、式（4.1.4）得：

同理，采用正方形布桩时：

《建筑地基处理技术规范》对以上两个公式分别简化为

式中 ξ——修正系数，当考虑振动下沉密实作用时，可取1.1～1.2；否则取1.0。

地基挤密后要求达到的孔隙比e₁可按工程对地基承载力要求或按式（4.1.9）求得

e₁=e_max-D_r1（e_max-e_min） （4.1.9）

式中 e_max，e_min——砂土的最大和最小孔隙比；

D_r1——地基挤密后要求达到的相对密实度，可取0.70～0.85。

1）正三角形平面布置。

①已知e₁、求s。

【4.1.18】 （2009年岩土考题）

采用砂石桩法处理松散的细砂。已知处理前细砂的孔隙比为e₀=0.95，砂石桩桩径500mm。如果要求砂石桩挤密后的空隙比e₁达到0.60，按《建筑地基处理技术规范》计算（考虑振动下沉密实作用修正系数ε=1.1），采用等边三角形布置时，砂石桩间距采用以下哪个选项比较合适？

（A）1.0m （B）1.2m （C）1.4m （D）1.6m

【答案】 （B）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》式（7.2.2-1）：

故选（B）。

②已知D_r、求s。

【4.1.19】 （2011年岩土考题）

砂土地基，天然孔隙比e₀=0.892，最大孔隙比e_max=0.988，最小孔隙比e_min=0.742。该地基拟采用挤密碎石桩加固，按等边三角形布桩，碎石桩直径为0.50m，挤密后要求砂土相对密实度D_r1=0.886，问满足要求的碎石桩桩距（修正系数ξ取1.0）最接近下面哪个选项？

（A）1.4m （B）1.6m （C）1.8m （D）2.0m

【答案】 （C）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》式（7.2.2-1），

根据《建筑地基处理技术规范》式（7.2.2-3），先求上式中的e₁

e₁=e_max-D_r1（e_max-e_min）=0.988-0.886×（0.988-0.742）=0.770

=1.87（m）＜4.5×0.5=2.25（m）

取s≈1.87（m）

故选（C）。

【4.1.20】 （2007年岩土考题）

某砂土地基，e₀=0.902，e_max=0.978，e_min=0.742，该地基拟采用挤密碎石桩加固，正三角形布桩，挤密后要求砂土相对密实度D_r1=0.886，求碎石桩间距（ξ=1.0，桩径0.4m）。砂石桩间距（m）采用以下哪个选项的数值比较合适？

（A）1.0 （B）1.2 （C）1.4 （D）1.6

【答案】 （C）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》式（7.2.2-3）：

故选（C）。

【4.1.21】 （2012年岩土考题）

某建筑松散砂土地基，处理前现场测得砂土孔隙比e=0.78，砂土最大、最小孔隙比分别为0.91和0.58，采用砂石桩法处理地基，要求挤密后砂土地基相对密实度达到0.85，若桩径0.8m，等边三角形布置，试问砂石桩的间距（m）为下列何项数值？

（取修正系数ξ=1.2）

（A）2.90 （B）3.14 （C）3.62 （D）4.15

【答案】 （B）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条：

故选（B）。

③已知e₁、求m。

【4.1.22】 （2010年二级考题）

某工程为松散粉土地基，地基土的天然孔隙比为1.05，采用砂石桩处理方法挤密地基。砂石桩直径为600mm，按等边三角形布置，当不考虑振动下沉密实作用时，要求处理后的孔隙比减小到0.75。试问，砂石桩面积置换率应与下列何项数值最为接近？

（取修正系数ξ=1.0）

（A）10% （B）12% （C）15% （D）17%

【答案】 （C）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条，根据处理前后空隙比的变化计算桩的间距

根据《建筑地基处理技术规范》7.1.5条，一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径为

d_e=1.05s=1.05×1.49=1.565（m）

计算置换率：

故选（C）。

2）正方形平面布置。

【4.1.23】 采用直径600mm的挤密砂桩法处理某松砂地基，砂桩正方形布置，场地要求经过处理后砂土的相对密实度达到D_r1=0.85。已知砂土天然孔隙比e₀=0.78，最大孔隙比e_dmax=0.8，最小孔隙比e_dmin=0.64，不考虑振动下沉密实作用。最合适的砂石桩间距s（m）与下列何项数值最为接近？

（A）2.64 （B）2.10 （C）2.09 （D）2.75

【答案】 （C）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条4款：

（1）根据公式（7.2.2-3）计算地基挤密后要求达到的孔隙比。

e₁=e_max-D_r1（e_max-e_min）=0.8-0.85×（0.8-0.64）=0.664

（2）砂土地基正方形布置。

根据公式（7.2.2-2）计算得砂石桩间距。

不考虑振动下沉密实作用，ξ=1.0

故选（C）。

（2）承载力计算。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

8 复合地基的承载力初步设计可按本规范（7.1.5-1）式估算，处理后桩间土承载力特征值，可按地区经验确定，如无经验时，对于一般黏性土地基，可取天然地基承载力特征值，松散的砂土、粉土可取原天然地基承载力特征值的（1.2～1.5）倍；复合地基桩土应力比n，宜采用实测值确定，如无实测资料时，对于黏性土可取2.0～4.0，对于砂土、粉土可取1.5～3.0。

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定：

8 对砂土和粉土采用碎（砂）石桩复合地基，由于成桩过程对桩间土的振密或挤密，使桩间土承载力比天然地基承载力有较大幅度的提高，为此可用桩间土承载力调整系数来表达。桩间土承载力调整系数与原土天然地基承载力相关，天然地基承载力低时桩间土承载力调整系数大。在初步设计估算松散粉土、砂土复合地基承载力时，桩间土承载力调整系数可取1.2～1.5，原土强度低取大值，原土强度高取小值。

【4.1.24】 确定砂石桩的间距、复合地基承载力

条件：建筑物修建在松散砂土地基上，天然孔隙比e₀=0.85，e_max=0.90，e_min=0.55，含水量为18%，相对密度（比重）为2.67，天然地基承载力为100kPa，采用砂石桩处理，桩长8m，等边三角形布置，砂石桩直径为0.6m，按抗震要求，应力比n=3，加固后地基的相对密实度D_r1=0.70。

要求：确定砂石桩的间距、复合地基承载力。

提示：不考虑振动下沉密实作用。

【解答】 （1）由《建筑地基处理技术规范》式（7.2.2-3）得到e_i=0.90-0.70×（0.90-0.55）=0.655。

（2）不考虑振动下沉密实作用，ξ=1.0。由《建筑地基处理技术规范》式（7.2.2-1）：

间距可取1.8m。

（3）根据《建筑地基处理技术规范》7.1.5条，对于等边三角形布置，d_e=1.05×1.8=1.89（m），置换率。

（4）取应力比n=4，根据《建筑地基处理技术规范》7.1.5条，复合地基承载力

f_spk=[1+m（n-1）]f_sk=[1+0.101×（3-1）]×100=120.2（kPa）。

【4.1.25】～【4.1.26】 某均质砂土场地中采用砂桩处理，等边三角形布桩，砂桩直径为0.5m，应力比n=2.5，场地土层天然孔隙比为0.92，最大孔隙比为0.96，最小孔隙比为0.75，天然地基承载力为120kPa，要求加固后砂土的相对密实度不小于0.7。

【4.1.25】 采用振动沉管施工法，修正系数ξ=1.1，桩间距s（m）与下列何项数值最为接近？

（A）2.01 （B）2.11 （C）2.21 （D）2.31

【答案】 （C）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条4款的规定：

相对密实度达到0.7时的孔隙比e₁

e₁=e_max-D_r1（e_max-e_min）=0.96-0.7×（0.96-0.75）=0.813

等边三角形布桩，桩间距为

故选（C）。

【4.1.26】 如场地土层相对密度为0.7时的承载力为160kPa，复合地基承载力f_spk（kPa）与下列何项数值最为接近？

（A）160 （B）166 （C）172 （D）180

【答案】 （C）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条的规定初步设计时可通过式（7.1.5-1）估算：

d_e=1.05s=1.05×2.21=2.32（m）

应力比n=2.5，

f_spk=[1+m（n-1）]f_sk

=[1+0.046×（2.5-1）]×160

=171.04（kPa）

故选（C）。

【4.1.27】～【4.1.30】 某砂土场地采用振冲桩处理、正方形布桩，桩径0.6m，桩距1.8m，不考虑成桩时的振动下沉密实作用，土体天然承载力为120kPa，天然孔隙比为0.85，最大孔隙比为0.89，最小孔隙比为0.63。

（取修正系数ξ=1.0）

【4.1.27】 土体天然状态下相对密度D_r与下列何项数值最为接近？

（A）0.15 （B）0.20 （C）0.35 （D）0.40

【答案】 （A）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条4款的规定：

故选（A）。

【4.1.28】 处理后土体的相对密度D_r1与下列何项数值最为接近？

（A）0.70 （B）0.78 （C）0.85 （D）0.90

【答案】 （B）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条4款的规定：

解得：e₁=0.687

故选（B）。

【4.1.29】 如处理后砂土承载力为180kPa，应力比n=2.0，复合地基承载力f_spk（kPa）与下列何项数值最为接近？

（A）185 （B）190 （C）195 （D）200

【答案】 （C）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条的规定，初步设计时可通过式（7.1.5-1）估算：

d_e=1.13s=1.13×1.8=2.03（m）

f_spk=[1+m（n-1）]f_sk

=[1+0.087×（2-1）]×180

=195.66（kPa）

故选（C）。

【4.1.30】 如使处理后的相对密度达到D_r1=90%，桩间距s（m）与下列何项数值最为接近？

（A）1.60 （B）1.65 （C）1.70 （D）1.75

【答案】 （B）

【解答】 根据《建筑地基处理技术规范》7.2.2条4款的规定：

e₁=e_max-D_r1（e_max-e_min）=0.89-0.9×（0.89-0.63）=0.656

故选（B）。

（3）变形计算。

《建筑地基处理技术规范》规定：

7.2.2 沉管砂石桩复合地基设计应符合下列规定：

9 复合地基变形计算应符合本规范第7.1.7条和第7.1.8条的规定。

《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

7.2.2 本条是沉管砂石桩复合地基设计的规定：

9 由于碎（砂）石桩向深层传递荷载的能力有限，当桩长较大时，复合地基的变形计算，不宜全桩长范围加固土层压缩模量采用统一的放大系数。桩长超过12d以上的加固土层压缩模量的提高，对于砂土粉土宜按挤密后桩间土的模量取值；对于黏性土不宜考虑挤密效果，但有经验时可按排水固结后经检验的桩间土的模量取值。