第7章 灰土挤密桩法和土挤密桩法(1)

1、 灰土桩法和土桩大都是利用成孔过程中 的横向挤压作用，桩孔内土被挤向周围，使 桩间土挤密，然后将灰土或素土（粘性土） 分层填入桩孔内，并分层夯填密实至设计标 高。前者称为灰土挤密桩法，后者称为土挤 密桩法。 土挤密桩法是原苏联阿别列夫教授于 1934年首创，50年代中期我国西北黄土地区 进行土挤密桩法的研究和应用。 l 灰土挤密桩法和土挤密桩适用于处 理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、 杂填土等地基。可处理地基的深度为5 15m。当地基土的含水量大于24、饱和 度大于65时，不宜选用灰土挤密桩法 或土挤密桩法。 l 灰土挤密桩法和土挤密桩法具有原 位处理、深层挤密和以土治土的特点， 在我国西

2、北和华北地区广泛用于处理深 厚湿陷性黄土、素填土和杂填土地基时， 具有较好的经济效益和社会效益。 一、土的侧向挤密一、土的侧向挤密 国内外学者认为：沉桩时沿桩孔周围土体应力的变化与圆柱 形孔扩张时所产生的应力变化相似。在半径为Ru的桩孔外 产生半径为Rp的塑性区，塑性区以外为弹性区。塑性区最 大半径为Rp： 0 2(1)( cossin ) pu E RR cq 土变形模量 土的原始固 结压力 对于黄土， Rp=1.43- 1.90d 根据实验观测发现：孔壁附近土的干密度接近或大 于其最大干密度，压实系数c=1.0，依次向外突的 干密度逐渐减小，直至接近原始干密度。此处为挤 密影响区边界。 相

3、邻两桩挤密的结果表明，两桩挤密区的交界处挤 密效果产生叠加效应。桩距越小，叠加效应越明显。 土的原始干密度和含水量对挤密效果有显著影响。 当含水量过低，有效挤密区相应间减小，当含水量 过高，挤密引起超孔隙水压力，使土体只能向外围 移动而造成挤密效果不佳，且孔壁附近的土受扰动 而使强度降低。 二、土挤密桩挤密二、土挤密桩挤密 桩孔内填入的土料和桩间土相同，土料夯实和桩间土挤密 质量一致时，则土挤密桩和桩间土的力学性质指标也相近。 三、灰土挤密桩挤密三、灰土挤密桩挤密 1.灰土挤密桩的力学性质灰土挤密桩的力学性质 土中掺入石灰后，产生离子交换和凝硬等反应，使土的强 度显著提高，并且具有一定的水稳性

4、。灰土的无侧线抗压强 度一般为500-1000kPa，灰土的水稳性可用其 饱和状态下的 抗压强度与普通超市状态下强度之比软化系数来表示，一般 为0.54-0.90，平均为0.70。 灰土的变形模量为： 11 u n uu q E q 相对 应力 由于在灰土挤密桩地基中桩顶上的应力=（0.5-0.9）qu 因此按不同的变形模量计算桩体的变形和沉降才能符合实 际情况。 2.灰土挤密桩的特征灰土挤密桩的特征 试验表明，在均布荷载作用下，灰土挤密桩地基的基底压 力分布与土挤密桩地基有显著的差别。桩土应力比为9.2- 15.6，而桩体占总面积约20%。 采用灰土挤密桩或土挤密桩处理后形成采用灰土挤密桩或

5、土挤密桩处理后形成 的复合地基的承载力特征值，应通过现场单的复合地基的承载力特征值，应通过现场单 桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计 当无试验资料时，可按当地经验确定，但对当无试验资料时，可按当地经验确定，但对 灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜 大于处理前的大于处理前的2.0倍倍,并不宜大于并不宜大于250kPa；对；对 土挤密桩复合地基的承载力特征值土挤密桩复合地基的承载力特征值,不宜大于不宜大于 处理前的处理前的1.4倍，并不宜大于倍，并不宜大于180kPa。 土挤密桩法和灰土挤密桩法一般采用等边三角形排

6、列桩孔，土挤密桩法和灰土挤密桩法一般采用等边三角形排列桩孔， 其设计计算一般包括下述几方面：其设计计算一般包括下述几方面： 一、桩孔直径一、桩孔直径 宜为宜为300450mm，并可根据所选用的成孔设备或成孔，并可根据所选用的成孔设备或成孔 方法确定。方法确定。 二、桩孔间距二、桩孔间距 桩孔间距可为桩孔直径的桩孔间距可为桩孔直径的2.02.5 倍，也可按下式估倍，也可按下式估 算：算： （1）为消除黄土的湿陷性，挤密后的桩间土平均挤密系数）为消除黄土的湿陷性，挤密后的桩间土平均挤密系数 不应小于不应小于0.90，对于重要工程翁不宜效益，对于重要工程翁不宜效益0.93.桩间距可为桩桩间距可为桩

7、孔直径的孔直径的2.0-2.5倍。倍。 式中式中 桩孔之间的中心距离（桩孔之间的中心距离（m）；）； 桩孔直径（桩孔直径（m）；）； 桩间土的最大干密度（桩间土的最大干密度（t/m3）；）； 地基处理前土的平均干密度（地基处理前土的平均干密度（t/m3）；）； 桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数，桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数， 对重要工程不宜小于对重要工程不宜小于0.93，对一般工程不应小于，对一般工程不应小于0.90。 ddc dc ds max max 95. 0 s d maxd d c 桩间土的挤密系数桩间土的挤密系数 应按下式计算：应按下式计算： 式中式中 在成孔挤密深度内，桩间土

8、的平均干密在成孔挤密深度内，桩间土的平均干密 度，平均试样数不应少于度，平均试样数不应少于6组。组。 （2）从提高地基承载力考虑可由复合地基承载力公式）从提高地基承载力考虑可由复合地基承载力公式 得到桩孔间距表达式：得到桩孔间距表达式： c max 1 d d c 1d 2 2 (1) 0.95 0.9069 spkpksk pksk spksk fmfm f ff sd d ff m s 桩间土常采用挤密前地基承载力特征值，灰土挤密桩间土常采用挤密前地基承载力特征值，灰土挤密 桩承载力取桩承载力取500kPa。 （3）布桩范围灰土挤密桩和土挤密桩处理地基的面）布桩范围灰土挤密桩和土挤密桩处理

9、地基的面 积，应大于基础或建筑物底层平面的面积，以保证地积，应大于基础或建筑物底层平面的面积，以保证地 基的稳定性。基的稳定性。 （4）桩长设计）桩长设计 考虑到考虑到5m以内土层加固可采用较为简便的方法处以内土层加固可采用较为简便的方法处 理，而大于理，而大于15m的土层加固受成孔设备条件限制，故的土层加固受成孔设备条件限制，故 处理深度一般为处理深度一般为515m。 当以消除地基湿陷性为主要目的时，对非自重湿当以消除地基湿陷性为主要目的时，对非自重湿 陷性地基，一般处理至地基压缩层下限，或处理至非陷性地基，一般处理至地基压缩层下限，或处理至非 湿陷性土层顶面位置。湿陷性土层顶面位置。 当以

10、提高地基承载力为主要目的时，应对基础下当以提高地基承载力为主要目的时，应对基础下 持力层范围内的高压缩型土进行处理，下卧层顶面的持力层范围内的高压缩型土进行处理，下卧层顶面的 承载力应满足设计要求。承载力应满足设计要求。 当以减小沉降为主要目的，可用沉降量控制。当以减小沉降为主要目的，可用沉降量控制。 c （5）桩孔填料）桩孔填料 土桩填料多选用与桩间土性质相近的就近土桩填料多选用与桩间土性质相近的就近 挖运的黄土类土。灰土桩填料多采用消石灰挖运的黄土类土。灰土桩填料多采用消石灰 与土的体积配合比与土的体积配合比2：8或或3：7。 桩体的夯实质量宜用平均压实系数桩体的夯实质量宜用平均压实系数

11、控制。控制。 当桩孔内用灰土或素土分层回填、分层夯实当桩孔内用灰土或素土分层回填、分层夯实 时，其值均不应小于时，其值均不应小于0.96。 施工主要包括桩孔成孔和桩孔夯填。成施工主要包括桩孔成孔和桩孔夯填。成 孔方法有沉管（锤击、振动）法、冲击法和孔方法有沉管（锤击、振动）法、冲击法和 爆扩法等。成孔施工时地基土宜接近最优含爆扩法等。成孔施工时地基土宜接近最优含 水量，当含水量低于水量，当含水量低于12时，宜加水增湿至时，宜加水增湿至 最优含水量。最优含水量。 夯填施工前应进行夯填工艺试验，确定夯填施工前应进行夯填工艺试验，确定 合理的分次填料量和夯击次数。合理的分次填料量和夯击次数。 成桩后

12、，应及时抽样检验灰土挤密桩或土成桩后，应及时抽样检验灰土挤密桩或土 挤密桩处理地基的质量。主要检查施工记录、挤密桩处理地基的质量。主要检查施工记录、 检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度，检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度， 并将其换算为平均压实系数和平均挤密系数。并将其换算为平均压实系数和平均挤密系数。 抽样检验的数量，对一般工程不应少于桩总抽样检验的数量，对一般工程不应少于桩总 数的数的1，对重要工程不应少于桩总数的，对重要工程不应少于桩总数的1.5。 灰土挤密桩或土挤密桩地基竣工验收时，灰土挤密桩或土挤密桩地基竣工验收时， 承载力检验应采用复合地基载荷试验。检验承载力检验应采用复合地基载荷试验。检验 数量不应少于桩总数的数量不应少于桩总数的0.5，且每项单体工，且每项单体工 程不应少于程不应少于3点。点。 当复合地基载荷试验的压力沉降曲线当复合地基载荷试验的压力沉降曲线 上极限荷载能确定，而其值不小于对应上极限荷载能确定，而其值不小于对应 比例界限的比例界限的2倍时，可取比例界限作为复倍时，可取比例界限作为复 合地基承载力特征值；当其值小于对应合地基承载力特征值；当其值小于对应 比