挤密桩法之石灰桩（35清楚明了）

山东东科科技技大大学学王王清清标标17挤密密桩桩法法7.1概述述7.2碎石石桩桩和和砂砂桩桩7.3石灰灰桩桩7.4灰土土挤挤密密桩桩和和土土挤挤密密桩桩山东东科科技技大大学学王王清清标标27.3石灰灰桩桩一石石灰灰桩桩概概念念与与适适用用范范围围以生石石灰灰为主主要要固固化化剂剂与与粉粉煤煤灰灰或或火火山山灰灰、、炉炉渣渣、、矿矿渣渣、、粘粘性性土土等等掺掺合合料料按按一一定定的的比比例例均均匀匀混混合合后后，，在在桩桩孔孔中中经经机机械械或或人人工工分分层层振振压压或或夯夯实实所所形形成成的的密密实实桩桩体体。。石石灰灰桩桩与与经经改改良良的的桩桩周周土土共共同同组组成成石石灰灰桩桩复复合合地地基基。。在生生石石灰灰块块中中掺掺人人粉粉煤煤灰灰所所形形成成的的桩桩被被称称为为““二二灰灰桩桩””，，掺掺入入砂砂子子的的桩桩被被称称为为““石石灰灰砂砂桩桩””。。石灰灰桩桩径径200～400mm，桩桩长长不不超超过过35m。但但在在日日本本加加固固深深度度可可达达60m，成成柱柱直直径径800～1750mm。山东东科科技技大大学学王王清清标标3按用用料料和和施施工工工工艺艺将将石石灰灰桩桩可可分分为为以以下下三三大大类类：：（1）石石灰灰桩法（（石灰灰块块灌灌人人法法））可在在生生灰灰块块中中掺掺人人粉粉煤煤灰灰和和火火山山灰灰，，配配合合比比8∶∶2或7∶∶3。（2）石灰柱法（粉灰搅搅拌法））是粉体喷喷射搅拌拌法的一一种，所所用的原原材料是是石灰粉粉。（3）石灰浆浆压力喷注法采用压力力将石灰灰浆或石石灰—粉煤灰（（二灰））浆喷射射注于地地基土的的孔隙内内或预先先钻进桩桩孔内，，使灰浆浆在地基基土中扩扩散和硬硬凝，形形成网状状结构层层。山东科技技大学王王清标4适用范围围：石灰桩法法适用于于处理饱饱和粘性性土、淤淤泥、淤淤泥质土土、素填填土和杂杂填土等等地基；；用于地下下水位以以上的土土层时，，宜增加加掺合料料的含水水量并减减少生石石灰用量量，或采采取土层层浸水等等措施。。采用石灰灰桩法，，可提高高地基的的承载力力，减少少沉降量量，提高高稳定性性。山东科技技大学王王清标5二、石灰灰桩加固固机理CaO+H2O=Ca(OH)21、反应过过程吸水水一、石灰灰桩反应应及特征征（1）CaO水化吸水水。（2）水化后后的熟石石灰处于于干燥状状态，也也吸收一一部分水水分；（（3）约束压压力增大大，吸水水量减小小，50kPa围压下，，1kgCaO吸水0.8～0.9kg。山东科技技大学王王清标63、体积显显著增大大CaO水化生成成Ca(OH)2后，固相相体积比比CaO固相体积积增大99%，将近一一倍。2、生石灰灰的水化化反应为为放热反反应生石灰在在水化过过程中，，要产生生热量，，1kg的CaO能放出1160焦耳的热量，，热量使使地基土土温度升升高，产产生汽化化脱水现现象，降降低地基基土的含含水量，，从而减减少土的的孔隙比比。山东科技技大学王王清标7二加加固固机理（一）桩桩间土作作用（1）成孔挤挤密（2）膨胀挤挤密生石灰吸吸水膨胀胀，使桩桩间土产产生挤压压力。生生石灰愈愈细，膨膨胀就愈愈小。自自然状态态下熟化化后其体体积增到到原来的的1.5～3.5倍。振动沉管管法对桩桩间土体体有挤密作用用。但对于于饱和软软粘土，，会造成成土体结结构的破破坏，成成桩后使使地面隆起起，所以用用人工成成孔法或或钻孔施施工方法法成孔。。成孔后灌灌入生石石灰后吸吸水膨胀胀，使桩桩间土受受到强大大的挤压压力，这这对桩间间土的挤挤密起主主导作用用。山东科技技大学王王清标8水化产物物对土颗颗粒产生生胶结作作用，从从而使土土聚集，，体积增增大，并并趋于紧紧密。（3）脱水挤挤密软粘土的的含水量量一般为为40%～80%，1kg生石灰的的消解反反应要吸吸收0.32kg的水。实实测桩土土的温度度在50°C以上，使使土产生生一定的的汽化脱脱水。1、CaO水化反应应要吸收收较多的的水2、升温汽化化现象，使地基基中的含含水量下下降，孔孔隙比（（e）减小，，桩间土土抗剪强强度τf提高，一一般提高高15%～20%。（4）胶凝作作用（5）置换作作用：石石灰桩桩桩体比比桩间土土强度大大，置换换后形成成复合地地基。（6）排水固固结作用用：石灰灰桩的渗渗透系数数较大；；桩间距距较小；；水平排排水路径径很短。。------具有较好好的排水水固结作作用。（7）加固层层的减载载作用：：石灰桩桩的密度度为8KN/m，显著小小于土的的密度。。山东科技技大学王王清标9山东科技技大学王王清标10（二）桩桩身作用用生石灰桩桩具有一一定的强强度和刚刚度，可可以提高高地基的的承载力力和改善善地基的的变形特特征。上覆压力力越大，，龄期越越长，桩桩身强度度越高上覆压力抗压强度上覆压力膨胀率龄期抗压强度桩身强度度和膨胀胀率即吸吸水量有有关，吸吸水量过过大，会会导致桩桩自身的的软化山东科技技大学王王清标11（三）复复合地基基作用复合地基基承载力力由三部部分组成成桩身强度度、桩间间土、桩桩周硬壳壳层硬壳层的的形成需需要一个个长期的的过程，，设计时时一般不不作考虑虑而作为为安全储储备。石灰桩复复合地基基桩土应力比一一般为2.5～5.0对石灰桩桩复合地地基的要要求既能把桩桩周土中中的水吸吸干，又能防止止桩自身身的软化化。在采取了了防止桩桩身软化化措施后后，桩身身可以有有较高的的强度,抗压强度度在400～500kPa,因此在复复合地基基中起主主导作用用。山东科技技大学王王清标12三设设计计计算1）桩体掺掺合料配配合比生石灰与与掺合料料的体积积比可选选用1:1或1:2，对于淤淤泥、淤淤泥质土土等软土土可适当当增加生生石灰用用量，桩桩顶附近近生石灰灰用量不不宜过大大。当掺掺石膏和和水泥时时，掺加加量为生生石灰用用量的3%～10%。2）桩径、、桩距及及布桩石灰桩成成孔直径径300～400mm，可按等等边三角角形或矩矩形布桩桩，桩中中心距可可取2～3倍成孔直直径。石灰桩可可仅布置置在基础础底面下下，当基基底土的的承载力力特征值值小于70kPa时，宜在在基础以以外布置置1～2排围护桩桩。山东科技技大学王王清标133）桩长加固目的的是为了了减少沉沉降，或或为解决决深层滑滑动问题题，需较较长的桩桩。采用洛阳铲成孔，桩桩长不宜宜超过6m；机械成成孔管外外投料时时，桩长长不宜超超过8m；螺旋钻钻成孔及及管内投投料时可可适当加加长。4）承载力力计算山东科技技大学王王清标14灰桩在软软土中桩桩身强度度多在0.3～1.0MPa之间,强度较低低。复合合地基承承载力特特征值不不宜超过过160kPa。山东科技技大学王王清标155）沉降计计算石灰桩复复合土层层压缩模模量宜通通过桩身身及桩间间土压缩缩试验确确定，初初步设计计时可按按下式估估算：山东科技技大学王王清标16四施施工技技术1）材料选选用石灰材料料应选用用新鲜生生石灰块块，有效效氧化钙钙含量不不宜低于于70%，粒径不不应大于于70mm，含粉量量（即消消石灰））不宜超超过15%。掺合料料应保持持适当的的含水量量，使用用粉煤灰灰或炉渣渣时含水水量宜控控制在30%左右。2）施工顺顺序在加固范范围内施施工时，，先外排排再内排排；先周周边后中中间；单单排桩应应先施工工两端后后中间，，并按每每间隔1～2孔的施工工顺序进进行，不不允许由由一边向向另一边边平行推推移。如对原建建筑物地地基加固固，其施施工顺序序应由外外及里地地进行；；如临近近建筑物物或紧贴贴水源边边，可先先施工部部分“隔隔断桩””将其施施工区隔隔开；对对很软粘粘性土地地基，应应先在较较大距离离打石灰灰桩，过过28d后再按设设计间距距补桩。。山东科技技大学王王清标173）成孔方方法可采用洛洛阳铲或或机械成成孔。机机械成孔孔分为沉沉管、冲冲击、螺螺旋及爆爆破成孔孔等。（1）沉管法：：沉孔最大大深度不不超过8m。（2）冲击法：：用冲击钻钻机将0.6～3.2t锥形钻头头提升0.5～2.0m高度后自自由落下下，反复复冲击，，使土层层成孔。。孔径大大，孔深深不受限限制。（3）螺旋钻进进法：桩孔深深度不受受设备限限制。（4）爆破法法：其成成孔工艺艺简便，，不需要要打桩机机械，适适用于缺缺少施工工机械的的建筑工工程场地地。可分分为药眼眼法和药药管法两两种施工工法。a药眼法。。此法适适用于含含水量不不超过22%的土层。。b药管法。。此法适适用于含含水量较较大土层层。山东科技技大学王王清标184）成桩工工艺可采用管管外投料料法、管管内投料料法、挖挖孔投料料法成桩桩。（1）管外投投料法管外投料料法成桩桩工艺流流程1.堆放桩料料2.成下段孔孔3.堆填桩料料4.成下段孔孔5.填料6.夯实成下下桩身7.填料8.夯实9.封顶山东科技技大学王王清标19管外投料料法施工工要点：：①灌料量控控制当掺合料料为粉煤煤灰和煤煤渣时，，桩料干干密度达达到10～11kN／m3，可保证证桩身密密实度。。确定灌料料量时，，将计算算乘以1.4的压实系系数（施施工充盈盈系数））作为每每延米灌灌料量。。设计桩径径为桩管管直径的的1.2～1.4倍，当桩桩管直径径较大时时，由于于反插后后拔管较较大，要要防止造造成拔管管困难。。②打桩顺顺序应尽量采采用封闭闭式打法法，即从从外圈向向内圈施施工。能能以桩身身重量增增加覆盖盖压力，，减少地地面隆起起。为避免生生石灰膨膨胀引起起邻近孔孔的塌孔孔，宜间间隔施打打。山东科技技大学王王清标20（2）管内投投料法与振动沉沉管施工工法类似似，管内内投料施施工适用用于地下下水位较较高的软软土地区区，不易易形成桩桩回淤而而导致的的桩身缩缩颈、断断裂等现现象。（3）挖孔投投料法利用洛阳阳铲，人人工成孔孔，投料料夯实。。待挖孔验验收合格格后，用用小型污污水泵将将孔内水水排干。。桩材每每次拌合合量为0.3～0.4m桩长用料料量，拌拌均匀后后灌人孔孔内，夯夯击密实实。工艺流程程：定位位→十字字镐、钢钢钎或铁铁锹开口口→工人人洛阳铲铲成孔→→孔径、、孔深检检查→孔孔内抽水水→孔口口拌和桩桩料→下下料→夯夯实→再再下料→→再夯实实→封口口填土→→夯实。。石灰桩法法施工图图片山东科技技大学王王清标21五提提高石灰灰桩复合合地基承承载力途途径1）提高桩桩身强度度的方法法（1）增加桩桩身的约约束力，，限制膨膨胀①采用灰灰土、素素土、低低标号混混凝土以以及其他他不透水水材料压压实封顶顶，利用用施工机机械前进进式的打打桩顺序序等均可可增加限限制膨胀胀力的上上覆压力力；②保证填填筑石灰灰的干密密度为11.6kN／m3，膨胀胀时压压力能能达到到50kPa，则石石灰桩桩吸水水膨胀胀后的的干密密度能能保持持在8.8～8.9kN／m3，能保保证桩桩身不不出现现“软软心””，并并具有有一定定桩身身强度度。（2）桩身身掺加加活性性材料料主要是是高硅硅质材材料，，如火火山灰灰、粉粉煤灰灰等，，实际际工程程中多多用粉粉煤灰灰。如如果同同时再再掺加加一些些石膏膏、水水泥或或铁粉粉，效效果可可能更更佳。。山东科科技大大学王王清清标222）改善善桩间间土加加固效效果的的措施施（1）采用用优质质生石石灰是是改善善桩间间土加加固效效果的的首要要措施施。（2）增加加石灰灰的置置换率率。常常用的的置换换率在在1／11～1／5之间。。（3）在置置换率率相同同的情情况下下，采采取““细而而密””的布布桩方方案，，大大大缩短短桩间间土的的固结结排水水路径径，有有利于于桩间间土的的改善善。（4）在高高含水水量的的软土土中设设置排排水砂砂井等等。山东科科技大大学王王清清标23六质质量量检测测施工检检测宜宜在施施工7～10d后进行行；竣竣工验验收检检测在在施工工后28d后进行行。施工检检测可可采用用静力力触探探、动动力触触探或或标准准贯入入试验验。检检测部部位为为桩中中心及及桩间间土，，每两两点为为一组组。检检测组组数不不少于于总桩桩数的的1%。基竣工工验收收时，，承载载力检检验应应采用用复合合地基基载荷荷试验验。载载荷试试验数数量宜宜为地地基处处理面面积每每200m2左右布布置一一个点点，每每一单单体工工程不不应少少于3点。七工程应应用实实例山东科科技大大学王王清清标247挤密桩桩法7.1概述7.2碎石桩桩和砂砂桩7.3石灰桩桩7.4灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩山东科科技大大学王王清清标257.4灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩一灰灰土土挤密密桩和和土挤挤密桩桩的概概念与与适用用范围围用灰土土分层层夯实实的桩桩体，，称为为灰土挤挤密桩桩；用素素土分分层夯夯实的的桩体体，称称为土挤密密桩。二者者分别别与挤挤密的的桩间间土组组成复复合地地基。。土桩和和灰土土桩法法具有有原位位处理理、深深层挤挤密、、就地地取材材、施施工工工艺多多样、、施工工速度度快和和造价价低廉廉的特特点，，多用用于处处理厚厚度较较大的的湿陷陷性黄黄土或或填土土地基基，有有显著著的技技术经经济效效益，，在我我国西西北和和华北北等地地区已已广泛泛应用用。20世纪60年代中中期，，西安安地区区为解解决杂杂填土土地基基的深深层处处理问问题，，在土土桩挤挤密法法的基基础上上试验验成功功于灰灰土桩桩挤密密法，，并自自20世纪70年代初初起逐逐步推推广应应用。。山东科科技大大学王王清清标26适用范范围：：灰土挤挤密桩桩法和和土挤挤密桩桩法适适用于于处理理地下下水位位以上上的湿湿陷性性黄土土、素素填土土和杂杂填土土等地地基，，可处处理地地基的的深度度为5～15m。当以消消除地地基上上的湿湿陷性性为主主要目目的时时，宜宜选用用土挤挤密桩桩法。。当以提提高地地基土土的承承载力力或增增强其其水稳稳性为为主要要目的的时，，宜选选用灰灰土挤挤密桩桩法。。山东科科技大大学王王清清标27二加加固机机理1）挤密密作用用2）灰土土性质质作用用灰土桩桩是用用石灰灰和土土按一一定体体积比比例（（2:8或3:7）拌和和，这这种材材料在在化学学性能能上具具有气硬性性和水水硬性性，使灰灰土逐逐渐增增加强强度。。3）桩体体作用用灰土桩桩变形形模量量E0=40～200MPa，相当当于夯夯实素素土的的2～10倍。总总荷载载的一一半由由灰土土桩承承担。。三设计计计算山东科科技大大学王王清清标28四施施工工技术术1）成孔孔技术术应按设设计要要求、、成孔孔设备备、现现场土土质和和周围围环境境等情情况，，选用用沉管管（振振动、、锤击击）、、冲击击或爆爆扩等等方法法进行行成孔孔。成孔时时，地地基土土宜接接近最最优（（或塑塑限））含水水量，，当土土的含含水量量低于于12%时，宜宜对拟拟处理理范围围内的的土层层进行行增湿湿。山东科科技大大学王王清清标29增湿土土的加加水量量估算算：应于地地基处处理前前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，，均匀匀地浸浸入拟拟处理理范围围内的的土层层中。。山东科科技大大学王王清清标302）桩孔孔填夯夯（1）填料料选配配①素土土：土土料宜宜选用用纯净净的黄黄土、、一般般粘性性土或或Ip>4的粉土土，有有机质质含量量不得得超过过5%，也不不得含含有杂杂土、、砖瓦瓦块、、石块块、膨膨胀土土、盐盐渍土土和冻冻土块块等。。土块块的粒粒径不不宜大大于15mm。②石灰灰：应应选用用新鲜鲜的消消石灰灰，颗颗粒直直径不不得大大于5mm。石灰灰的质质量不不应低低于Ⅲ级标准准，活活性CaO和MgO的含量量（按按干重重计））不少少于50％。③灰土土：配配合比比为体体积比比2:8或3:7。灰土的的最优优含水水量一一般为为21％～26％，而而素土土的最最优含含水量量多数数在20％以下下，两两者相相差悬悬殊。。拌和和中需需加入入适量量水才才能使使灰土土接近近其最最优含含水量量。山东科科技大大学王王清清标31②卷扬机机提升升式夯夯实机机锤重可达450kg，落距为1～3m。夯击能量量大，一次次可填入较较多的土料料，夯实效效果较好，，但需人工工操作。锤重不宜小小于100kg。夯锤最大大直径比桩桩孔直径小小100～160mm。填料时每一一锨料夯击击一次或二二次，夯击击25～30次/min