灰土挤密桩法和土挤密桩法内容丰富

地基基处处理理GroundTreatment重庆庆交交通通大大学学河海海学学院院吴文文雪雪第7章灰灰土土挤挤密密桩桩法和和土土挤挤密密桩桩法法Chapter7LimeSoilColumnandEarthColumn7.1概述述7.1Introduction灰土土挤挤密密桩桩法法和和土土挤挤密密桩桩法法都都是是利利用用成成孔孔过过程程中中的的横横向向挤挤压压作作用用，，桩桩孔孔内内土土被被挤挤向向周周围围，，使使桩桩间间土土挤挤密密，，然然后后将将灰灰土土或或素素土土（（粘粘性性土土））分分层层填填入入桩桩孔孔内内，，并并分分层层夯夯填填密密实实至至设设计计标标高高。。前前者者称称为为灰土土挤挤密密桩桩法法，后后者者称称为为土挤挤密密桩桩法法。土挤挤密密桩桩法法是是原原苏苏联联阿阿别别列列夫夫教教授授于于1934年首首创创，，20世纪纪50年代代中中期期我我国国西西北北黄黄土土地地区区开开始始进进行行土土挤挤密密桩桩法法的的研研究究和和应应用用。。分层层填填料料夯夯实实过过程程中中的的横横向向挤挤压压密密实实作作用用，，使使桩桩间间土土挤挤密密，，所所夯夯实实的的土土桩桩或或灰灰土土桩桩属于于柔柔性性桩桩，它它们们与与挤挤密密的的桩桩间间土土共共同同构构成成构构成成复复合合地地基基，，达达到到提提高高承承载载力力与与减减少少沉沉降降量量的的目目的的。。当桩桩土土为为素素填填土土材材料料时时称称为为土桩桩挤挤密密桩桩；当桩桩土土为为灰灰土土二二灰灰填填料料时时称称为为灰土土挤挤密密桩桩或或二二灰灰桩桩挤挤密密桩桩。孔内内深深层层强强夯夯（（DDC）灰灰土土桩桩孔内内深深层层强强夯夯（（DDC）素素土土桩桩素土土桩桩三合合土土桩桩2、适适用用范范围围1)灰土土挤挤密密桩桩法法和和土土挤挤密密桩桩法法适适用用于于处处理理地地下下水水位位以以上上的的湿湿陷陷性性黄黄土土、、素素填填土土和和杂杂填填土土等等地地基基，，可可处处理理地地基基的的深深度度为为5～15m。2)在消消除除土土的的湿湿陷陷性性和和减减小小渗渗透透性性方方面面，，灰灰土土挤挤密密桩桩或或土土挤挤密密桩桩的的效效果果基基本本相相同同或或差差别别不不大大。。但但是是，，土挤挤密密桩桩地地基基的的承承载载力力和和水水稳稳性性不不及及灰灰土土挤挤密密桩桩，，选用用上上述述方方法法时时，，应应根根据据工工程程要要求求和和处处理理地地基基的的目目的的来来确确定定。。3)当以以提提高高地地基基的的承承载载力力或或增增强强其其水水稳稳性性为为主主要要目目的的时时，，宜选选用用灰土土挤挤密密桩桩法法；4)当以以消消除除地地基基的的湿湿陷陷性性为为主主要要目目的的时时，，宜选选用用土挤挤密密桩桩法法。5)大量量试试验验研研究究和和工工程程实实践践表表明明，，土土或或灰灰土土挤挤密密桩桩用用于于处处理理地地下下水水位位以以上上的的湿湿陷陷性性黄黄土土、、素素填填土土、、杂杂填填土土等等地地基基，，不不论论是是消消除除土土的的湿湿陷陷性性还还是是提提高高承承载载力力都都是是有有效效的的。。但是是，，需需要要注注意意的的是是，，当地地基基土土的的含含水水量量大大于于24％、饱和和度度超超过过65％时时，在在成成孔孔及及拔拔管管过过程程中中，，桩桩孔孔及及其其周周围围容容易易缩缩颈颈和和隆隆起起，，挤挤密密效效果果差差。。故故上上述述方方法法不不适适用用于于处处理理地地下下水水位位以以下下及及处处于于毛毛细细饱饱和和带带的的土土层层。。主要要特特点点灰土土挤挤密密桩桩法法和和土土挤挤密密桩桩法法与与其其他他地地基基处处理理方方法法比比较较，，有有如如下下主主要要特特征征：：1)土桩桩和和灰灰土土挤挤密密桩桩法法是是横横向向挤挤密密，，但但可可同同样样达达到到所所要要求求加加密密处处理理后后的的最最大大干干密密度度的的指指标标；；2)与土土垫垫层层相相比比，，无无须须开开挖挖回回填填，，因因而而节节约约了了开开挖挖和和回回填填土土方方的的工工作作量量，，比比换换填填法法缩缩短短工工期期约约一一半半；；3)可以以深深层层加加密密。。由由于于不不受受开开挖挖和和回回填填的的限限制制，，较较垫垫层层法法处处理理深深度度大大，，可可达达12～15m；4)由于于填填入入桩桩孔孔的的材材料料均均属属就就地地取取材材，，因因而而比比其其他他处处理理湿湿陷陷性性黄黄土土和和人人工工填填土土的的方方法法造造价价均均要要低低，，能能取取得得很很好好的的效效益益。1、土土的的侧侧向向挤挤密密作作用用土(或灰灰土土)桩挤挤压压成成孔孔时时，，桩桩孔孔位位置置原原有有土土体体被被强强制制侧侧向向挤挤压压，，使使桩桩周周一一定定范范围围内内的的土土层层密密实实度度提提高高。。其其挤挤密密影影响响半半径径通通常常为为1.5~2.0d(为桩桩径径直直径径)。相邻邻桩桩孔孔间间挤挤密密效效果果试试验验表表明明，，在相相邻邻桩桩孔孔挤挤密密区区交交界界处处挤挤密密效效果果相相互互叠叠加加，，桩桩间间土土中中心心部部位位的的密密实实度度增增大大，，且且桩桩间间土土的的密密度度变变得得均均匀匀，，桩桩距距越越近近，，叠叠加加效效果果越越显显著著。。合合理理的的相相邻邻桩桩孔孔中中心心距距约约为为2~3倍桩桩孔孔直直径径。。7.2加固固机机理理一、、加固固机机理理2、灰灰土土性性质质作作用用1)灰土土桩桩：：用石石灰灰和和土土按按一一定定体体积积比比例例(灰：：土土=2：8或3：7)拌和和，，并并在在桩桩孔孔内内夯夯实实加加密密后后形形成成的的桩桩。。①密实实作作用用。。在在力力学学性性能能上上，，它它可可达达到到挤挤密密地地基基效效果果，，提提高高地地基基承承载载力力，，消消除除湿湿陷陷性性，，沉沉降降均均匀匀和和沉沉降降量量减减小小；；②石灰灰桩桩的的效效用用。。灰灰土土在在化化学学性性能能上上具具有有气气硬硬性性和和水水硬硬性性，，由由于于石石灰灰内内带带正正电电荷荷钙钙离离子子与与带带负负电电荷荷粘粘土土颗颗粒粒相相互互吸吸附附，，形形成成胶胶体体凝凝聚聚，，并并随随灰灰土土龄龄期期增增长长，，土土体体固固化化作作用用提提高高，，使使土土体体逐逐渐渐增增加加强强度度。。2)二灰灰桩桩：：不仅仅利利用用了了石石灰灰料料、、粉粉煤煤灰灰材材料料在在化化学学性性能能上上的的气气硬硬性性与与水水硬硬性性，，同同时时也也有有效效地地利利用用了了石石灰灰料料的的胶胶体体凝凝聚聚与与膨膨胀胀充充填填性性,→→→共同同作作用用提提高高强强度度。。3桩体体作作用用在灰灰土土桩桩挤挤密密地地基基中中，，由由于于灰灰土土桩桩的的变变形形模模量量远远大大于于桩桩间间土土的的变变形形模模量量(灰土土的的变变形形模模量量为为E0=29~36MPa，相相当当于于夯夯实实素素土土的的2~10倍)，荷荷载载向向桩桩上上产产生生应应力力集集中中，，从从而而降降低低了了基基础础底底面面以以下下一一定定深深度度内内土土中中的的应应力力，，消消除除了了持持力力层层内内产产生生大大量量压压缩缩变变形形和和湿湿陷陷变变形形的的不不利利因因素素。。此外外，，由由于于灰灰土土桩桩对对桩桩间间土土能能起起侧侧向向约约束束作作用用，，限限制制土土的的侧侧向向移移动动，，桩桩间间土土只只产产生生竖竖向向压压密密，，使使压压力力与与沉沉降降始始终终呈呈线线性性关关系系。。4素土土垫垫层层作作用

土桩挤密的地基由桩间挤密土和分层填夯的素土桩组成，土桩桩体和桩间土均为被机械挤密的重塑土，两者均属同类土料。因此，土桩与桩间挤密土两者的物理力学指标无明显差异。

因而而，，土土桩桩挤挤密密地地基基可可视视为为厚厚度度较较大大的的素素土土垫垫层层。二、、影影响响加加固固效效果果的的主主要要因因素素1)天然然含含水水量量。。土的的天天然然含含水水量量对对挤挤密密效效果果影影响响较较大大，，当当含含水水量量接接近近最最优优含含水水量量时时，，土土呈呈塑塑性性状状态态，，挤挤密密效效果果最最佳佳。。当当含含水水量量偏偏低低，，土土呈呈坚坚硬硬状状态态时时，，有有效效挤挤密密区区变变小小。。当当含含水水量量过过高高时时，，由由于于挤挤压压引引起起超超孔孔隙隙水水压压力力，，土土体体难难以以挤挤密密，，且且孔孔壁壁附附近近土土的的强强度度因因受受扰扰动动而而降降低低，，拔拔管管时时容容易易出出现现缩缩颈颈等等情情况况。。2)干密密度度。。土的的干干密密度度对对挤挤密密效效果果同同样样有有较较大大影影响响，，土土的的天天然然干干密密度度越越大大，，则则有有效效挤挤密密范范围围越越大大；；反反之之，，则则有有效效挤挤密密区区较较小小，，挤挤密密效效果果较较差差。。土土质质均均匀匀则则有有效效挤挤密密范范围围大大，，土土质质不不均均匀匀，，则则有有效效挤挤密密范范围围小小。。3)天然然空空隙隙比比。。土体体的的天天然然空空隙隙比比对对挤挤密密效效果果有有较较大大影影响响，，当当e=0.90~1.20时，，挤挤密密效效果果好好，，当当e<0.80时，，一一般般情情况况下下土土的的湿湿陷陷性性已已消消除除，，没没有有必必要要采采用用挤挤密密地地基基，，故故应应持持慎慎重重态态度度。。(一)一般般原原则则设计计时时应应首首先先根根据据场场地地工工程程地地质质条条件件、、建建筑筑结结构构类类型型和和要要求求，，明明确确地地基基处处理理主主要要目目的的，，并并依依此此确确定定采采用用土土桩桩或或灰灰土土桩桩。。地地基基处处理理目目的的一一般般分分为为下下列列四四种种：：①一般般湿湿陷陷性性黄黄土土场场地地。。对单单层层或或多多层层建建筑筑，，如果果以以消消除除湿湿陷陷性性为为主主要要目目的的时时，，宜宜采采用用土土桩桩法法；；对高高层层建建筑筑或或地地基基浸浸水水可可能能性性较较大大的的重重要要建建筑筑物物，如果果以提提高承承载力力和水水稳定定性为为主要要目的的时，，宜采采用灰灰土桩桩法。。②新近堆堆积黄黄土场场地。。除要求求消除除其湿湿陷性性外，，一般般以降降低其其压缩缩性并并提高高承载载力为为主要要目的的，根根据建建筑类类型确确定采采用土土桩法法或灰灰土桩桩法。。7.3设计计计算7.3DesignProcedure④对重要要工程程或在在缺乏乏经验验的地地区。。施工前前应按按设计计要求求，在在现场场进行行试验验，如如土性性基本本相同同，试试验可可在一一处进进行，，如土土性差差异明明显，，应在在不同同地段段分别别进行行试验验。③杂填土土或素素填土土场地地。以提高高承载载力为为主要要目的的时，，一般般多采采用灰灰土桩桩法。。(二)设计1处理面面积灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩处处理地地基的的面积积，应应大于于基础础或建建筑物物底层层平面面的面面积：：1)当采用用局部部处理理时：：a、对自重重湿陷陷性黄黄土地地基，，超出出基础础底面面的宽宽度每每边不不应小小于基基底宽宽度的的0.75倍，且且不应应小于于1.0m；b、对非非自重湿湿陷性性黄土土、素素填土土和杂杂填土土等地地基：：每边边不小小于基基底宽宽度的的0.25倍，并并不小小于0.5m；2)采用整整片处处理时时，超出建建筑物物外墙墙基础础底面面外缘缘的宽宽度，，每边边不宜宜小于于处理理土层层厚度度的1/2，并不不应小小于2m。2、桩孔孔直径径(d)与处理理深度度1)桩孔直直径设计时时如桩桩径d过小，，则桩桩数增增加，，并增增大打打桩和和回填填的工工作量量；如如桩径径d过大，，则桩桩间土土挤密密不够够，致致使消消除湿湿陷程程度不不够理理想，，且对对成孔孔机械械要求求也高高。桩桩孔直直径300～450mm，并可可根据据所选选用的的成孔孔设备备或成成孔方方法确确定。。2)处理深深度灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩处处理地地基的的深度度，应应根据据建筑筑场地地的土土质情情况、、工程程要求求和成成孔及及夯实实设备备等综综合因因素确确定。。对湿陷陷性黄黄土地地基，，应符符合现现行国国家标标准《湿陷性性黄土土地区区建筑筑规范范》GB50025的有关关规定定。2、桩孔孔直径径(d)与处理理深度度湿陷性性黄土土地基基的处处理厚厚度问问题a要求消消除地地基全全部湿湿陷量量时，，应符合合下列列要求求：①在自重重湿陷陷性黄黄土场场地，，应处处理基基础以以下的的全部部湿陷陷性土土层；；②非自重重湿陷陷性黄黄土场场地，，应将将基础础下湿湿陷起起始压压力小小于附附加压压力与与上覆覆土的的饱和和自重重压力力之和和的所所有土土层进进行处处理或或处理理至基基础下下的压压缩层层下限限为止止。b消除地地基部部分湿湿陷量量时，，适用于于乙类类建筑筑，其其最小小处理理厚度度应符符合下下列要要求：：①在自重重湿湿陷性性黄土土场地地，不不应小小于湿湿陷性性土层层厚度度的2／3，并应应控制制剩余余湿陷陷量不不大于于20cm；②在非自自重湿湿陷性性黄土土场地地，不不应小小于压压缩层层厚度度的2／3。1)

按等边三角形布桩，桩间距(s)为桩径的2.0～2.5倍；

2)

或按估算(m)。

—桩间土最大干密度(t/m3)；地基处理前之平均干密度(t/m3)；—成孔后桩间土平均挤密系数(不宜小于0.93),对一般工程不应小于0.9；d

为桩孔直径（m）3、桩位位及桩桩距土(或灰土土)桩的挤挤密效效果与与桩距距有关关。而而桩距距的确确定又又与土土的原原始干干密度度和孔孔隙比比有关关。桩桩距的的设计计一般般应通通过试试验或或计算算确定定。—成孔挤挤密深深度内内，桩桩间土土平均均干密密度(t/m3)，平均均试样样数不不应少少于6组。3、桩位位及桩桩距处理填填土地地基时时，鉴鉴于其其干密密度值值变动动较大大，一一般不不易按按上式式计算算桩孔孔间距距，为为此，，可根根据挤挤密前前地基基土的的承载载力特特征值值fsk和挤密密后处处理地地基要要求达达到的的承载载力特特征值值fspk，利用用下式式计算算桩孔孔间距距式中：：fpk——灰土桩桩体的的承载载力特特征值值，宜宜取fpk=500kPa4、桩孔孔的数数量(n)桩孔的的数量量n=A/AeA为拟处理理面积积(m2)；Ae为单根根桩承承担的的处理理面积积(m2)：de——根桩分分担的的处理理地基基面积积的等等效圆圆直径径(m)；桩孔按按等边边三角角形布布置：：de＝1.05s；桩孔按按正方方形布布置：de＝1.13s。5、填料料及压压实系系数桩孔内内的填填料，，应根根据工工程要要求或或处理理地基基的目目的确确定，，桩体体的夯夯实质质量宜宜用平均压压实系系数lc控制。。当桩孔孔内用用灰土土或素素土分分层回回填、、分层层夯实实时，，桩体体内的的平均均压实实系数数lc值，均均不应应小于于0.96；消石石灰与与土的的体积积配合合比，，宜为为2：8或3：7；桩顶标标高以以上应应设置置300～500mm厚的2：8灰土垫垫层，，其压实系系数lc不应小小于0.956、承载载力特特征值值灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩复复合地地基承承载力力特征征值，，应通通过现现场单单桩或或多桩桩复合合地基基载荷荷试验验确定定。初步步设计计阶段段，当当无试试验资资料时时，可可按当当地经经验确确定，，但对对灰土土挤密密桩复复合地地基的的承载载力特特征值值，不不宜大大于处处理前前的2.0倍，并并不宜宜大于于250kPa；对土土挤密密桩复复合地地基的的承载载力特特征值值，不不宜大大于处处理前前的1.4倍，并并不宜宜大于于180kPa7、地基基变形形计算算灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩复复合地地基的的变形形计算算，应应符合合现行行国家家标准准《建筑地地基基基础设设计规规范》GB50007的有关关规定定，其其中复复合土土层的的压缩缩模量量，可可采用用载荷荷试验验的变变形模模量代代替。施工主主要包包括桩桩孔成孔和桩孔孔夯填。1、成孔方方法有有沉管法法（锤击击、振振动））、冲击法法和爆扩法法等。成成孔施施工时时地基基土宜宜接近最优含含水量量，当含含水量量低于于12％时，，宜加加水增增湿至至最优优含水水量。。夯填施施工前前应进进行夯填工工艺试试验，确定定合理理的分分次填填料量量和夯夯击次次数。。7.4施工工7.4Construction2桩顶设设计标标高以以上的的预留留覆盖盖上层层厚度度宜符符合下下列要要求：：1)沉管（（锤击击、振振动））成孔孔，宜宜为0.50～0.70m；2)冲击成成孔，，宜为为1.20～1.50m。《建筑地地基处处理技技术规规范》(JGJ79--2002)第14.3.3条规定定：当当土的的含水水量低低于12%时，应应对拟拟处理理范围围内的的土层层进行行增湿湿，增增湿土土的加加水量量可按按下式式估算算:式中Q

：计算加水量(m3)；v

：拟加固土的总体积(m3)；：地基处理前土的平均干密度（t/m3）；wop：土的最优含水量（%），通过室内击实试验求得；：地基处理前土的平均含水量（%）；k：损耗系数，可取1.05～1.10。应当在在地基基处理理前4～6d，将需需增湿湿的水水通过过一定定数量量和一一定深深度的的渗水水孔，，均匀匀地浸浸人拟拟处理理范围围内的的上层层中。。3成孔时时，地地基土土宜接接近最最优（（或塑塑限））含水水量4成孔和和孔内内回填填夯实实1)成孔和和孔内内回填填夯实实的施施工顺顺序，，当整整片处处理时时，宜宜从里里（或或中间间）向向外间间隔1～2孔进行行，对对大型型工程程，可可采取取分段段施工工；当当局部部处理理时，，宜从从外向向里间间隔1～2孔进行行；2)向孔内内填料料前，，孔底底应夯夯实，，并应应抽样样检查查桩孔的的直径径、深度和垂直度度；3)桩孔的的垂直直度偏偏差不不宜大大于1.5%；4)桩孔中中心点点的偏偏差不不宜超超过桩桩距设设计值值的5%；5)经检验验合格格后，，应按按设计计要求求，向向孔内内分层层填入入筛好好的素素土、、灰土土或其其他填填料，，并应应分层层夯实实至设设计标标高。。5施工过过程中中，应应有专专人监监理成成孔及及回填填夯实实的质质量，，并应应做好好施工工记录录。如发现现地基基土质质与勘勘察资资料不不符，，应立立即停停止施施工，，待查查明情情况或或采取取有效效措施施处理理后，，方可可继续续施工工。6注意施施工过过程的的连续续检验验。包括填填料及及分层层夯实实、记记录、、桩位位精度度等。。7施工中中可能能出现现的问问题和和处理理方法法1)夯打时时桩孔孔内有有渗水水、涌涌水、、积水水现象象可将将孔内内水排排出地地表，，或将将水下下部分分改为为混凝凝土桩桩或碎碎石桩桩，水水上部部分仍仍为土土(或灰土土)桩。2)沉管成成孔过过程中中遇障障碍物物时可可采取取以下下措施施处理理：①用洛阳阳铲探探查并并挖除除障碍碍物，，也可可在其其上面面或四四周适适当增增加桩桩数，，以弥弥补局局部处处理深深度的的不足足，或或从结结构上上采取取适当当措施施进行行弥补补；②对未填实的的墓穴、坑坑洞、地道道等面积不不大，挖除除不便时，，可将桩打打穿通过，，并在此范范围内增加加桩数，或或从结构上上采取适当当措施进行行弥补。7施工中可能能出现的问问题和处理理方法3)夯打时造成成缩颈、堵堵塞、挤密密