地基处理方法之灰土桩法

1、地基处理方法之灰土桩法 第一组 灰土桩法 灰土桩法 概况 加固地基 施工准备 施工工艺 质量检验及标准 施工质量问题 灰土桩设计 保护环境绿色施工 概况 定义 概念 发展 适用 范围 适宜 不适宜 优缺 点 优点 缺点 灰土桩定义 灰土（或土）挤密桩法是利 用打入刚套管（或振动沉管、 爆破等）在地基中成孔，通 过挤压作用使地基得到加密， 然后分层填入灰土（或素土） 后夯实而成的灰土（或土） 桩，属柔性桩复合地基； 灰土（土）挤密桩技术在 国外30年代开始采用，我 国50年代在甘肃兰州使用 过，在70年代对处理湿陷 性黄土和杂填土地基展开了 较为系统的研究，并逐渐取 得了广泛的应用； 适用范围

2、适用于处理地下水位以上的 湿陷性黄土、素填土和杂填 土地基。处理深度宜为5 15m。当以消除地基的湿陷 性为主要目的时，宜选用土 挤密桩法；当以提高地基的 承载力为主要目的时，宜选 用灰土挤密桩法。 经验表明：当土的含水量 大于23及饱和度大于 0.65时，不仅桩间土挤密 效果差，桩孔也因缩径而难 以成形，往往无法夯填成桩， 不宜选用土桩或灰土挤密桩 法。 灰土桩优点 土（灰土)桩挤密法是横向挤密，但同样可以达到所要求处 理后的最大干密度的指标； 与土垫层相比，无需开挖回填，节约了开挖和回填的工作 量，比换填法缩短工期约一半。 由于不受开挖和回填的限制，一般处理深度可达1215m， 最小深度一

3、般要求大于5m; 填料一般是就地取材，比其它处理湿陷性黄土和人工填土 的方法造价为低，尤其利用粉煤灰可以变废为宝，去得好的 效益； 含水含水率小于率小于40% 地下水位以下填土地下水位以下填土 加固原理加固原理 含水含水率大于率大于40% 加固地基 加固地基 这是一种比较常用的地基加固措施，它主要是利用消解这是一种比较常用的地基加固措施，它主要是利用消解 后的熟石灰与粘性土作为灰土桩料，其化学反应式为：后的熟石灰与粘性土作为灰土桩料，其化学反应式为： CaCa(OH)2+CO2CaC03,Ca(OH)2+SiO2)CaSiO3(OH)2+CO2CaC03,Ca(OH)2+SiO2)CaSiO3

4、灰灰 土体积比为土体积比为3 37 7，将三七灰土拌和均匀经过筛分后石灰，将三七灰土拌和均匀经过筛分后石灰 粒径不大于粒径不大于5mm5mm，土粒径不大于，土粒径不大于15mm15mm，方可使用。大，方可使用。大 量工程实践证明，保证加固效果最主要一条是控制三七量工程实践证明，保证加固效果最主要一条是控制三七 灰土含水量。过干、过湿都不好。我们现场掌握原则，灰土含水量。过干、过湿都不好。我们现场掌握原则， 手握能成团，轻轻一捏即散为原则手握能成团，轻轻一捏即散为原则 含水率小于40% 加固地基 对于这种地基，传统的加固措施：一般用生石灰桩，这对于这种地基，传统的加固措施：一般用生石灰桩，这 种

5、桩对于降低土层中的含水量具有明显效果，但对于提种桩对于降低土层中的含水量具有明显效果，但对于提 高地基承载力效果并不好。采用机械夯实的直径高地基承载力效果并不好。采用机械夯实的直径 300mm300mm的灰土桩，这既能降低土层含水量，又能提高的灰土桩，这既能降低土层含水量，又能提高 地基承载力。其程序是灰土桩料按照前述方法拌和均匀，地基承载力。其程序是灰土桩料按照前述方法拌和均匀， 达到最优含水量时即进行夯实，也就是首先保证夯实效达到最优含水量时即进行夯实，也就是首先保证夯实效 果，尔后未熟化的生石灰吸收水分，使土层中的含水量果，尔后未熟化的生石灰吸收水分，使土层中的含水量 降低，增大土层土粒

6、间的凝结效果，同时生石灰在吸水降低，增大土层土粒间的凝结效果，同时生石灰在吸水 过程中放出热量，使土层含水量进一步蒸发，能使桩周过程中放出热量，使土层含水量进一步蒸发，能使桩周 围形成一种硬壳，达到加固地基的目的。围形成一种硬壳，达到加固地基的目的。 含水率大于40% 加固地基 按一般规范要求，水位线以下用灰土桩加固地基一般不适用，我按一般规范要求，水位线以下用灰土桩加固地基一般不适用，我 们根据挖掘的古代灰土地基在水位线以下其强度仍然很高，确认灰们根据挖掘的古代灰土地基在水位线以下其强度仍然很高，确认灰 土只要在凝固之前不被水浸泡，待凝固后在经水浸泡灰土强度不会土只要在凝固之前不被水浸泡，待

7、凝固后在经水浸泡灰土强度不会 降低，具体做法如下：采用井点降水办法，直到土中的含水量能够降低，具体做法如下：采用井点降水办法，直到土中的含水量能够 保证灰土桩夯击密实时，再进行灰土桩施工，待灰土桩全部施工完保证灰土桩夯击密实时，再进行灰土桩施工，待灰土桩全部施工完 毕后，继续抽水毕后，继续抽水1515天左右，使灰土桩凝固后，停止抽水。其原理是：天左右，使灰土桩凝固后，停止抽水。其原理是： 由于灰土中的由于灰土中的CaCa(OH)2(OH)2与土中的与土中的CO2CO2作用生成碳酸钙，作用生成碳酸钙，CaCa(OH)2(OH)2 与土中的与土中的SiO32-SiO32-作用形成偏硅酸钙，再遇水时

8、碳酸钙和偏硅酸钙等作用形成偏硅酸钙，再遇水时碳酸钙和偏硅酸钙等 很难分解，这样桩本身强度不会降低，同时经过处理后的地基大大很难分解，这样桩本身强度不会降低，同时经过处理后的地基大大 降低了水的流速，即具有一定的水稳性，对保持其强度有利。降低了水的流速，即具有一定的水稳性，对保持其强度有利。 地下水位以下填土 施工准备 施工 准备 材料 要求 机具 设备 作业 条件 作业 人员 材料要求 土料：可采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4 的粉土，不得含有有机杂质或用耕植土；土料应过 筛，其颗粒不应大于15mm。 石灰：应用级以上新鲜的块灰，使用前1-2d消 解并过筛，其颗粒不应大于5mm，不得夹有未

9、熟化 的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。 机具设备 成孔设备 0.6t或1.2t柴油打桩机或自制锤击式打桩机，亦可采用冲击钻 出或洛阳铲。 夯实设备 卷扬机、提升式夯机或偏心轮夹杆式夯实机及梨形锤。 主要工具 铁锹、量斗、水桶、胶管、喷壶、铁筛、手推胶轮车等。 作业条件 岩土工程勘察报告、基础施工图纸、施工组织设计应齐全。 建筑场地地面上所有障碍物和地下管线、电缆、旧基础等均已全部拆 除搬迁。沉管振动对邻近建筑物及厂房内仪器设备有影响时，已采取有 效保护措施。 施工场地已进行平整，对桩机运行的松软场地已进行预压处理，周围 已做好有效的排水措施。 桩轴线控制桩及水准点桩已经设置并编号

10、，且经复核；桩孔位置已经 放线并钉标桩定位或撒石灰。 已进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，确定有关施工工艺参数（分 层填料厚度、夯击次数和夯实后的干密度、打桩次序），并对试桩进行 了测试，承载力及挤密效果等符合设计要求。 供水、供电、运输道路、现场小型临时设施已经设置就绪。 作业人员 主要作业人员：打桩工、焊工。 施工机具应由专人负责使用和维护，大、中型机 械特殊机具需执证上岗，操作者须经培训后，执有 效的合格证书可操作。主要作业人员已经过安全培 训，并接受了施工技术交底（作业指导书）。 施工工艺 柴油锤夯扩成孔，成孔后移 至下一桩位继续夯扩成孔， 灰土填料夯实由专门的汽车 重夯分层夯实成桩，

11、达到设 计的承载力要求。此种工法 优点为施工速度快，缺点为 手地质条件限制，有地下水 会造成塌孔无法施工。 施工工艺 套管式夯扩成孔，利用重 力卷扬拉起锤心夯砸成孔， 成孔后继续用锤心夯砸灰 土填料，达到设计的承载 力要求移至下一桩位。此 种工法缺点为集成孔与夯 实为一身施工速度慢，优 点为机器设备简单，操作 维护方便适用于各种地质 条件施工。 灰土桩设计 设计 参数 灰土中石灰灰土中石灰 与土体积比与土体积比 桩孔间距桩孔间距 桩位布置、桩位布置、 直径、压实直径、压实 系数系数 复合地基承 载力计算 处理范围处理范围 复合地基沉 降量计算 假设按等边三角形布桩(图3- 26P61) 。桩距

12、为L，排距h。等边三 角形ABC范围内天然土的平均干密 度，挤密后其面积减少正好是半个 圆的面积，而减少了面积的干土密 度由于桩孔内土的挤入而增大。由 此可以得到： max max 0.95 cd cdd Ld 0.866hL c d d桩孔直径(m)； L桩间距离(m)； h桩排间距离(m)； -地基挤密后，桩间土的平均压实系数，一般取0.93 -地基土挤密前的平均干密度(t/m3)。 dmax桩间土的最大干密度(t/m3)； 布桩与桩排 度。挤密后，桩间土的干密 平均值。各层土的干密度的加权,密度地基挤密前土的平均干 击实试验求得。桩间土的最大干密度， ）93.0均压实系数（宜取地基挤密后

13、桩间土的平 桩孔直径 95.0 1 max 1 max max max d d d c d d c ddc dc d ds 桩间距 力特征值。挤密后要求的地基承载 试确定；力特征值，通过现场测挤密前填土地基的承载 ；，宜取灰土桩的承载力特征值 式计算桩孔间距。度变动较大，不易按上处理填土地基时，干密 pks k pk skpks skpk f f f ff ff ds s kpa500 95. 0 桩间距 局部处理时，对非自重湿陷性黄土、素填土、杂填 土等地基，处理面每边超出基础宽度应该不小于 0.25b(b为基础短边宽度)且大于0.5m；对于自重湿陷 性黄土地基，处理面每边超出基础宽度应该不

14、小于 0.75b，且大于1m。 整片处理一般用于自重湿陷性黄土地基，处理面每 边超出基础宽度应该不小于处理层厚度的一半，且大 于2m。 处理宽度 max 0 d d c 根据桩孔内全部深度内的平 均干密度与室内击实试验求 得填料（素土或灰土）在最 优含水量时的最大干密度的 的比值 max 1 d d c 成孔挤密深度内桩间土的平均干密 度与桩间土的最大干密度的比值 压实系数 复合地基承载力计算 灰土桩容许抗压强度确定单桩承载力N N=R3：7x A R3：73：7灰土容许抗压强度，取500KPa. A灰土桩底面积 按N+WM3x u x fx L+Rx A对地基强度复核 W灰土桩自重； u灰土

15、桩周长； f桩与土间的容许磨擦力； I沿桩长度内土层的厚度； R沿桩长度内的容许承载力； M3不均匀系数，取0.65。 复合地基强度计算 R1=(AoRo+N)/(Ao+A) Ao每根桩控制 的桩间面积： Ro处理后桩间土的强度。 总沉降量公式总沉降量公式 加固区压缩量加固区压缩量 下卧层压缩量（天然土）下卧层压缩量（天然土） i n i E p HS sp i 1 1 i n n E p HS s i 2 1 1 2 加固区（复合土层）压缩模量加固区（复合土层）压缩模量 ssp spsp EnmE EmmEE )1(1 )1( 复合地基沉降量验算 抽样检验的数量不应小于桩死总数的2，质量的检

16、验方法有下列 几种 1轻便触探检验法： 先通过试验夯填，求得“检定锤击数”，施工检验时以实际锤击数不小于检 定锤击数为合格。 2环刀取样检验法： 先用洛阳铲在桩孔中心挖孔或通过开剖桩身从基底算起沿深 度方向每隔 1.0-1.5m用带长把的小环刀分层取出原状夯实土样，测定其于土密度。 3. 荷裁试验法： 对重要的大型工程应进行现场荷载试验和浸水荷载试验观幻承载力和湿陷情 况。 上述前两种检验法，其中对灰土桩应在桩孔夯填后48h内进行， 二灰桩应在 36h内进行，否则将由于灰土或二灰的胶凝强度的影响而无法进行检验。 对一般 工程，主要应检查柱和桩间土的干密度和承强力；对重 要或大型工程，除因检 测上述内容外尚应进行荷裁试验或其他原位测试。也可在地基处理的全部深度 内取土祥测定桩问土的压缩性 质量检验 质量检验及标准 施工质量问题 桩缩孔或塌孔，挤密效果差： 地基土的含水量在达到或接近最佳含 水量时，挤密效果最好。当含水量过大 时，必须采用套管成孔。成孔后如发现 桩孔缩颈比较严重，可在孔内填入干散 砂土、生石灰块或砖渣，稍停一段时间 后再将桩管沉入土中，重新成孔。如含 水量过小，应预先浸湿加固范围的土层， 使之达到或接近最佳含水量。 必须遵 守成孔挤密的顺序，应先外圈后里圈并 间隔进行。对已成的孔，应防止受水浸 湿且必须当天回填夯实。 施工时应保 持桩位正确，桩深应符合设计要求