11.2.1 擠密砂石樁復(fù)合地基處理范圍應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性和場地條件確定，應(yīng)大于荷載作用面范圍，擴大的范圍宜為基礎(chǔ)外緣1排～3排樁距。對可液化地基，在基礎(chǔ)外緣擴大的寬度不應(yīng)小于可液化土層厚度的1/2。
11.2.2 擠密砂石樁宜采用等邊三角形或正方形布置。擠密砂石樁直徑應(yīng)根據(jù)地基土質(zhì)情況、成樁方式和成樁設(shè)備等因素確定，宜采用300mm～1200mm。
11.2.3 擠密砂石樁的間距應(yīng)根據(jù)場地情況、上部結(jié)構(gòu)荷載形式和大小通過現(xiàn)場試驗確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 采用振沖法成孔的擠密砂石樁，樁間距宜結(jié)合所采用的振沖器功率大小確定，30kW的振沖器布樁間距可采用1.3m～2.0m；55kW的振沖器布樁間距可采用1.4m～2.5m；75kW的振沖器布樁間距可采用1.5m～3.0m。上部荷載大時，宜采用較小的間距，上部荷載小時，宜采用較大的間距。
    2 采用振動沉管法成樁時，對粉土和砂土地基，樁間距不宜大于砂石樁直徑的4.5倍。初步設(shè)計時，擠密砂石樁的間距也可根據(jù)擠密后要求達到的孔隙比按下列公式估算：
    等邊三角形布置：

    正方形布置：

e₁＝e_max－D_r1（e_max－e_min）     （11.2.3-3）

式中：S——樁間距（m）；
     d——樁體直徑（m）；
     ξ——擠密砂石樁樁間距修正系數(shù)，當(dāng)計入振動下沉密實作用時，可取1.1～1.2，不計入振動下沉密實作用時，可取1.0；
     e₀——地基處理前土體的孔隙比，可按原狀土樣試驗確定，也可根據(jù)動力或靜力觸探等試驗確定；
     e₁——地基擠密后要求達到的孔隙比；
     D_r1——地基擠密后要求砂土達到的相對密實度；
     e_max——砂土的最大孔隙比；
     e_min——砂土的最小孔隙比。
11.2.4 擠密砂石樁樁長可根據(jù)工程要求和場地地質(zhì)條件通過計算確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 松散或軟弱地基土層厚度不大時，砂石樁宜穿透該土層。
    2 松散或軟弱地基土層厚度較大時，對按穩(wěn)定性控制的工程，擠密砂石樁長度應(yīng)大于設(shè)計要求安全度相對應(yīng)的最危險滑動面以下2.0m；對按變形控制的工程，擠密砂石樁樁長應(yīng)能滿足處理后地基變形量不超過建（構(gòu)）筑物的地基變形允許值，并應(yīng)滿足軟弱下臥層承載力的要求。
    3 對可液化的地基，砂石樁樁長應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
    4 樁長不宜小于4m。
11.2.5 擠密砂石樁樁孔內(nèi)的填料量應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定，估算時可按設(shè)計樁孔體積乘以1.2～1.4的增大系數(shù)。施工中地面有下沉或隆起現(xiàn)象時，填料量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況進行增減。
11.2.6 擠密砂石樁復(fù)合地基承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基豎向抗壓載荷試驗確定。初步設(shè)計時可按本規(guī)范公式（5.2.1-2）估算，其中β_p和β_s宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗取值。擠密砂石樁復(fù)合地基承載力特征值，也可根據(jù)單樁和處理后樁間土地基承載力特征值按下式估算：

f_spk＝mf_pk＋（1－m）f_sk     （11.2.6）

式中：f_spk——擠密砂石樁復(fù)合地基承載力特征值（kPa）；
     f_pk——樁體豎向抗壓承載力特征值（kPa），由單樁豎向抗壓載荷試驗確定；
     f_sk——樁間土地基承載力特征值（kPa），由樁間土地基豎向抗壓載荷試驗確定；
     m——復(fù)合地基置換率。
11.2.7 擠密砂石樁復(fù)合地基沉降可按本規(guī)范第5.3.1條～第5.3.4條的有關(guān)規(guī)定進行計算。建筑工程尚應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007的有關(guān)規(guī)定。其中復(fù)合地基壓縮模量也可按下式計算：

E_spi＝[1＋m（n－1）]E_si      （11.2.7）

式中：E_spi——第i層復(fù)合土體的壓縮模量（MPa）；
     E_si——第i層樁間土壓縮模量（MPa），宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗取值，無經(jīng)驗時，可取天然地基壓縮模量；
     n——樁土應(yīng)力比，宜按現(xiàn)場實測資料確定，無實測資料時，可取2～3，樁間土強度低取大值，樁間土強度高取小值。
11.2.8 樁體材料宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、粗砂、中砂或石屑等硬質(zhì)材料，不宜選用風(fēng)化易碎的石料，含泥量不得大于5％。對振沖法成樁，填料粒徑宜按振沖器功率確定：30kW振沖器宜為20mm～80mm；55kW振沖器宜為30mm～100mm；75kW振沖器宜為40mm～150mm。當(dāng)采用沉管法成樁時，最大粒徑不宜大于50mm。
11.2.9 砂石樁頂部宜鋪設(shè)一層厚度為300mm～500mm的碎石墊層。

 

條文說明
 

11.2 設(shè)計

11.2.1 考慮到基底壓力會向基礎(chǔ)范圍外的地基中擴散，而且外圍的1排～3排樁擠密效果較差，因此本條規(guī)定擠密砂石樁處理范圍要超出基礎(chǔ)外緣1排～3排樁距。原地基越松散則應(yīng)加寬越多。重要的建筑以及荷載較大的情況應(yīng)加寬多些。
    擠密砂石樁法用于處理液化地基，應(yīng)確保建筑物的安全使用?；A(chǔ)外需處理寬度目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但總體認(rèn)為，在基礎(chǔ)外布樁對建筑物是有利的。按美國經(jīng)驗，基礎(chǔ)外需處理寬度取處理深度，但根據(jù)日本和我國有關(guān)單位的模型試驗認(rèn)為應(yīng)取處理深度的2/3。另外，由于基礎(chǔ)壓力的影響，使地基土的有效壓力增加，抗液化能力增強，故這一寬度可適當(dāng)降低。同時根據(jù)日本擠密砂石樁處理的地基經(jīng)過地震考驗的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)需處理的寬度也比處理深度的2/3小，據(jù)此規(guī)定每邊放寬不宜小于處理深度的1/2。
11.2.2 擠密砂石樁的設(shè)計內(nèi)容包括樁位布置、樁距、處理范圍、灌砂石量及需處理地基的承載力、沉降或穩(wěn)定驗算。
    擠密砂石樁的平面布置可采用等邊三角形或正方形。砂性土地基主要靠砂石樁的擠密提高樁周土的密度，所以采用等邊三角形更有利，可使地基擠密較為均勻。
    擠密砂石樁直徑的大小取決于施工方法、設(shè)備、樁管的大小和地基土的條件。采用振沖法施工的擠密砂石樁直徑宜為800mm～1200mm，與振沖器的功率和地基土條件有關(guān)，一般振沖器功率大、地基土松散時，成樁直徑大；采用沉管法施工的砂石樁直徑與樁管的大小和地基土條件有關(guān)，目前使用的樁管直徑一般為300mm～800mm，但也有小于200mm或大于800mm的。小直徑樁管擠密質(zhì)量較均勻但施工效率低，大直徑樁管需要較大的機械能力，工效高。采用過大的樁徑，一根樁要承擔(dān)的擠密面積大，通過一個孔要填入的砂料多，不易使樁周土擠密均勻。沉管法施工時，設(shè)計成樁直徑與套管直徑比不宜大于1.5，主要考慮振動擠壓時較大的擴徑會對地基土產(chǎn)生較大擾動，不利于保證成樁質(zhì)量。另外，成樁時間長、效率低給施工也會帶來困難。
11.2.3 擠密砂石樁處理松砂地基的效果受地層、土質(zhì)、施工機械、施工方法、填料的性質(zhì)和數(shù)量、樁的排列和間距等多種因素的影響，較為復(fù)雜。國內(nèi)外雖然已有不少實踐，也進行過一些試驗研究，積累了一些資料和經(jīng)驗，但是有關(guān)設(shè)計參數(shù)如樁距、灌砂石量以及施工質(zhì)量的控制等仍需通過施工前的現(xiàn)場試驗才能確定。
    對采用振沖法成孔的砂石樁，樁間距宜根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載和場地情況通過現(xiàn)場試驗，并結(jié)合所采用的振沖器功率大小確定。
    對采用沉管法施工的砂石樁，樁距一般可控制在3.0倍～4.5倍樁徑之內(nèi)。合理的樁徑取決于具體的機械能力和地層土質(zhì)條件。當(dāng)合理的樁距和樁的排列布置確定后，一根樁所承擔(dān)的處理范圍即可確定。土層通過減小土的孔隙，把原土層的密度提高到要求的密度，孔隙要減小的數(shù)量可通過計算得出。這樣可以設(shè)想只要灌入的砂石料能把需要減小的孔隙都充填起來，那么土層的密度也就能夠達到預(yù)期的數(shù)值。據(jù)此，如果假定地層擠密是均勻的，同時擠密前后土的固體顆粒體積不變，即可推導(dǎo)出本條所列的樁距計算公式。
    對粉土和砂土地基，本條公式的推導(dǎo)是假設(shè)地面標(biāo)高施工后和施工前沒有變化。實際上，很多工程都采用振動沉管法施工，施工時對地基有振密和擠密雙重作用，而且地面下沉，施工后地面平均下沉量可達100mm～300mm，甚至達到500mm。因此，當(dāng)采用振動沉管法施工砂石樁時，樁距可適當(dāng)增大，修正系數(shù)建議取1.10～1.20。
    地基擠密要求達到的密實度是從滿足建筑地基的承載力、變形或防止液化的需要而定的，原地基土的密實度可通過鉆探取樣試驗，也可通過標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等原位測試結(jié)果與有關(guān)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系確定。各相關(guān)關(guān)系可通過試驗求得，也可參考當(dāng)?shù)鼗蚱渌煽康馁Y料。
    這種計算樁距的方法，除了假定條件不完全符合實際外，砂石樁的實際直徑也較難確定。因而有的資料把砂石樁體積改為灌砂石量，即只控制砂石量，不必注意樁的直徑如何。其實兩者基本上是一樣的。
    樁間距與要求的復(fù)合地基承載力及樁和原地基土的承載力有關(guān)。如按要求的承載力算出的置換率過高、樁距過小，不易施工時，則應(yīng)考慮增大樁徑和樁距。在滿足上述要求條件下，樁距宜適當(dāng)大些，可避免施工時對原地基土過大擾動，影響處理效果。
11.2.4 擠密砂石樁的長度，應(yīng)根據(jù)地基的穩(wěn)定和沉降驗算確定，為保證穩(wěn)定，擠密砂石樁長度應(yīng)超過設(shè)計要求安全度相對應(yīng)的最危險滑動面以下2.0m；當(dāng)軟土層厚度不大時，樁長宜超過整個松散或軟弱土層。標(biāo)準(zhǔn)貫入和靜力觸探沿深度的變化曲線也是確定樁長的重要資料。
    對可液化的砂層，為保證處理效果，樁長宜穿透可液化層，如可液化層過深，則應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011有關(guān)規(guī)定確定。
    另外，砂石樁單樁豎向抗壓載荷試驗表明，砂石樁樁體在受荷過程中，在樁頂以下4倍樁徑范圍內(nèi)將發(fā)生側(cè)向膨脹，因此設(shè)計深度應(yīng)大于主要受荷深度，且不宜小于4倍樁徑。鑒于采用振沖法施工擠密砂石樁平均直徑約1000mm，因此規(guī)定擠密砂石樁樁長不宜小于4m。
    建筑物地基差異沉降若過大，則會使建筑物受到損壞。為了減少其差異沉降，可分區(qū)采用不同樁長進行加固，用以調(diào)整差異沉降。
11.2.5 擠密砂石樁樁孔內(nèi)的填料量應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定。考慮到擠密砂石樁沿深度不會完全均勻，同時可能側(cè)向鼓脹，另外，填料在施工中還會有所損失等，因而實際設(shè)計灌砂石量要比計算砂石量大一些。根據(jù)地層及施工條件的不同增加量約為計算量的20％～40％。
11.2.6 擠密砂石樁復(fù)合地基中樁間土經(jīng)振密、擠密后，其承載力提高較大，因此本規(guī)范公式（11.2.6）中樁間土地基承載力應(yīng)采用處理后樁間土地基承載力特征值，并且宜通過現(xiàn)場載荷試驗或根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。
11.2.7 擠密砂石樁復(fù)合地基沉降可按本規(guī)范第5.3.1條～第5.3.4條的有關(guān)規(guī)定進行計算，其中復(fù)合地基壓縮模量可按本規(guī)范公式（5.3.2-2）計算，但考慮到砂石樁樁體壓縮模量的影響因素較多且難以確定，所以本條建議采用本規(guī)范公式（11.2.7）計算擠密砂石樁復(fù)合地基壓縮模量。
11.2.8 關(guān)于砂石樁用料的要求，對于砂土地基，只要比原土層砂質(zhì)好同時易于施工即可，應(yīng)注意就地取材。按照各有關(guān)資料的要求最好用級配較好的中、粗砂，當(dāng)然也可用砂礫及碎石，但不宜選用風(fēng)化易碎的石料。
    對振沖法成樁，填料粒徑與振沖器功率有關(guān)，功率大，填料的最大粒徑也可適當(dāng)增大。
    對沉管法成樁，填料中最大粒徑取決于樁管直徑和樁尖的構(gòu)造，以能順利出料為宜，本條規(guī)定最大不應(yīng)超過50mm。
    考慮有利于排水，同時保證具有較高的強度，規(guī)定砂石樁用料中小于0.005mm的顆粒含量（即含泥量）不能超過5％。
11.2.9 砂石樁頂部采用碎石墊層一方面起水平排水的作用，有利于施工后土層加快固結(jié)，更大的作用是可以起到明顯的應(yīng)力擴散作用，降低基底層砂石樁分擔(dān)的荷載，減少砂石樁側(cè)向變形，從而提高復(fù)合地基承載力，減少地基變形。如局部基礎(chǔ)下有較薄的軟土，應(yīng)考慮加大墊層厚度。