挤密桩法概述（93图文丰富）

山东科科技大大学王王清清标17.1.1挤密桩桩法的的概念念7.1概述以振动动、冲冲击或或带套套管等等方法法成孔孔，然然后向向孔中中填人人砂、、碎石石、土土或灰灰土、、石灰灰、渣渣土或或其他他材料料，再再加以以振实实成桩桩并且且进一一步挤挤密桩桩间土土的软软弱地地基处处理方方法。。挤密密桩与与桩周周围因因受挤挤压而而变得得密实实的土土体一一起组组成复复合地地基，，从而而达到到提高高复合合地基基承载载力，，减少少最终终沉降降量的的目的的。《建筑地地基处处理规规范》规定：：碎石石桩、、砂桩桩和砂砂石桩桩总称称为砂砂石桩桩，是是指采采用振振动、、冲击击或水水冲等等方式式在软软弱地地基中中成孔孔后，，再将将砂或或碎石石挤压压入已已成的的孔中中，形形成大大直径径的砂砂石所所构成成的密密实桩桩体。。7挤密桩桩法复合地地基应应力状状态山东科科技大大学王王清清标21）按桩桩体填填充材材料分分类（1）碎碎石石（（砂砂））桩桩法法（2）石石灰灰桩桩法法（3）土土或或灰灰土土挤挤密密桩桩法法7.1.2挤密密桩桩法法的的分分类类2）按按施施工工方方法法分分类类（1）振振冲冲挤挤密密桩桩法法（2）沉沉管管挤挤密密桩桩法法（（包包括括振振动动挤挤密密成成桩桩法法和和冲冲击击挤挤密密成成桩桩法法。。））（3）爆爆破破挤挤密密桩桩法法山东东科科技技大大学学王王清清标标37.1.3挤密桩桩法的的作用用机理理1）侧向向挤密密作用用2）振密密作用用3）置换换作用用4）排水水固结结作用用5）化学学加固固作用用挤密桩桩的桩桩体材材料具具有一一定的的活性性，在在特定定条件件下发发生复复杂的的胶凝凝反应应、离离子交交换、、碳酸酸化反反应，，提高高土体体的强强度。。对于砂砂性土土，侧侧向挤挤密振振密（（或振振密））作用用占主主导地地位；；对于于粘性性土，，以置置换作作用为为主，，桩体体与桩桩间土土形成成复合合地基基。7.1.4挤密桩桩法的的施工工成孔应应按设设计要要求、、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）或或冲击击等方方法。。成孔时时，地地基土土宜接接近最最优含含水量量，当当土的的含水水量低低于12％时，，宜对对拟处处理范范围的的土层层进行行增湿湿。应应于地地基处处理前前4-6天，将将需增增湿的的水通通过一一定数数量和和一定定深度度的渗渗水孔孔，均均匀的的浸入入拟处处理范范围内内的土土层中中。铺设灰灰土垫垫层前前，应应按设设计要要求将将桩顶顶标高高以上上的预预留松松动土土层挖挖除或或夯密密实。。施工工过程程中，，应有有专人人监理理成孔孔及回回填夯夯实的的质量量，并并应做做好施施工记记录。。如发发现地地基土土质与与勘察察资料料不符符，应应立即即停止止施工工，待待查明明情况况或采采取有有效措措施处处理后后，方方可进进行施施工。。雨季季或冬冬季施施工，，应采采取防防雨或或防冻冻措施施，防防止灰灰土或或土料料受雨雨水淋淋湿或或冻结结。山东科科技大大学王王清清标47.1.5挤密桩桩法的的质量量检验验成桩后后，应应及时时抽查查检验验灰土土挤密密桩复复合地地基的的质量量。对对一般般工程程，主主要应应检验验施工工记录录、检检测全全部处处理深深度内内桩体体和桩桩间土土的干干密度度，并并将分分别换换算到到平均均压实实系数数和平平均挤挤密系系数。。对重重要工工程，，除检检验的的数量量对一一般工工程不不应少少于桩桩总数数的1％，对重要要工程不应应小于桩总总数的1.5％。灰土或土挤挤密桩复合合地基竣工工验收时，，承载力检检验应采用用复合地基基载荷试验验。检验数数量不应少少于桩总数数的0.5％，且每每项单体体工程不不应小于于3点。山东科技技大学王王清标5山东科技技大学王王清标67.2碎石桩和和砂桩7.2.1概念及其其发展过过程振动水冲冲法是1937年由德国国JohannKell（凯勒））公司设设计制造造出的具具有现代代振冲器器雏形的的机具，，用于处处理柏林林一幢建建筑物的的7.5m深的松砂砂地基，，结果将将砂基的的承载力力提高了了一倍，，相对密密度由原原来的45%提高到80%，取得了了显著的的加固效效果。随随后，Kell公司大力力推广这这一方法法，在国国内外进进行了一一大批砂砂基挤密密工程，，取得了了丰硕的的实践经经验。我国应用用振冲法法始于1977年，30多年来，，在坝基基、道路路、桥梁梁、工业业与民用用建筑地地基处理理中，振振冲法均均已得到到了广泛泛的应用用。因振冲碎碎石桩有有泥水污污染环境境，在城城市和已从20世纪80年代开始，各种不同的施工工艺相应产生，如锤击法、振挤法、干振法、沉管法、振动气冲法、袋装碎石法、强夯碎石桩置换法等。山东科技大大学王王清标720世纪50年代，砂桩桩在国内外外才得以迅迅速发展，，施工工艺艺才逐步走走向完善和和成熟。在在20世纪50年代末，日日本成功研研制了振动动式和冲击击式的砂桩桩施工工艺艺，并采用用了自动记记录装置，，大大提高高了施工质质量和施工工效率，处处理深度也也有较大幅幅度的增大大，由原来来的6m增加到30余m。砂桩技术自自20世纪50年代引进我我国后，在在工业及民民用建筑、、交通、水水利等工程程建设中均均得到应用用。碎石（砂））桩法的施施工工艺呈呈多样化发发展，如沉沉管、锤击击、振挤、、干振、振振动气冲、、袋装碎石石、强夯置置换法等。。采用振动加加水冲的制制桩工艺制制成的碎石石桩称为振振冲碎石桩桩（或湿法法碎石桩））；采用无无水冲工艺艺（如干振振、振挤、、锤击等））制成的桩桩为砂石桩桩（或干法法碎石桩））。山东科技大大学王王清标87.2.2适用范围振冲碎石桩桩（振冲法法）适用于于处理砂土土、粉土、、粉质粘土土、素填土土和杂填土土等地基。。对于处理理不排水抗抗剪强度不不小于20kPa的饱和粘性性土和饱和和黄土地基基，应在施施工前通过过现场试验验确定其适适用性。不不加填料振振冲加密适适用于处理理粘粒含量量不大于10%的中砂、粗粗砂地基。。振冲法对不不同性质的的土层分别别具有置换换、挤密和和振动密实实等作用。。对粘性土土主要起到到置换作用用，对中细细砂和粉土土除置换作作用外还有有振实挤密密作用。山东科技大大学王王清标9砂石桩法适适用于挤密密松散砂土土、粉土、、粘性土、、素填土、、杂填土等等地基。对对饱和粘土土地基上对对变形控制制要求不严严工程也可可采用砂石石桩置换处处理。砂石石桩法也可可用于处理理可液化地地基。砂石桩用于于处理松散散砂土和塑塑性指数不不高的非饱饱和粘性土土地基，其其挤密（或或振密）效效果较好，，不仅可以以提高地基基的承载力力、减少地地基的固结结沉降，而而且可以防防止砂土由由于振动或或地震所产产生的液化化。山东科技大大学王王清标107.2.3加固机理1）在松散砂砂土和粉土土地基中的的作用（1）挤密作用用松散砂土在在振动力作作用下，其其体积缩小小可达20％。山东科技大大学王王清标11（2）振密作用（3）抗液化作用用①桩间可液化化土层受到到挤密和振振密作用。。土层的密密实度增加加，结构强强度提高，，表现在土土层标贯击击数的增加加，从而提提高土层本本身的抗液液化能力。。②碎石（砂砂）桩的排排水通道作作用。碎石石（砂）桩桩为良好的的排水通道道，可以加加速挤压和和振动作用用产生的超超孔隙水压压力的消散散，降低孔孔隙水压力力上升的幅幅度，因而而提高桩间间土的抗液液化能力。。山东科技大大学王王清标122）在粘性土土地基中的的作用（1）置换作用用（2）排水固结结作用（3）加筋作用用（4）垫层作用用如果软弱土土层较厚，，则桩体不不可能穿透透整个土层层，此时，，加固过的的复合桩土土层能起到到垫层作用用，垫层将将荷载扩散散，使扩散散到下卧层层顶面的应应力减弱并并使分布趋于均匀匀，从而提提高地基的的整体抵抗抗力，减小小其沉降量量。山东科技大大学王王清标137.2.4设计计算1）一般原则则（1）加固范围围应超出基础础的宽度，，每边放宽宽不少于1～3排桩；消除除地基液化化沉陷时，，每边放宽宽不小于处处理深度的的1／2，并不小于于5m。当可液化化层上覆盖盖有厚度大大于3m的非液化层层时，每边边放宽不小小于液化层层厚度的1／2，并不小于于3m。（2）桩体材料料砾砂、粗砂砂、中砂、、圆砾、角角砾、卵石石、碎石等等。碎石（（砂）填料料中含泥量量不得大于于5％，并且不不含有粒径径大于50mm颗粒。（3）桩桩体体直直径径振冲冲桩桩直直径径通通常常为为0.8～1.2m，对对饱饱和和粘粘性性土土地地基

（4）桩体长度当相对硬层埋深不大时，应按相对硬层埋深确定；当相对硬层埋深较大时，按建筑物地基变形允许值确定；在可液化地基中，桩长应按要求的抗震处理深度确定。桩长不宜小于4.0m。山东东科科技技大大学学王王清清标标14（5）桩桩位大面面积积满满堂堂处处理理，，宜宜用用等等边边三三角角a）正方形形b）矩形c）等腰三三角形d）放射形形碎石（砂砂）桩施施工之后后，桩顶顶1.0m左右长度度的桩体体密实度度较小，，此部分分应当挖挖除，或或者使之之密实。。然后再再铺设垫垫层，垫垫层厚度度300～500mm，垫层层应分分层压压实。。垫层层材料料选用用中、、粗砂砂或砂砂与碎碎石的的混合合料。。山东科科技大大学王王清清标152）桩孔孔间距距的确确定（1）砂土土和粉粉土地地基a）正方方形b）正三三角形形c）加密密效果果桩距计计算示示意图图正三角形布布置：正方形布山东科技大大学王王清标16（2）粘性土地地基只考虑置换换作用时，，正三角形形布桩，一一根砂桩的的处理面积积Ae为：正方形布置置时：山东科技大大学王王清标173）复合地基基承载力计计算山东科技大大学王王清标18对小型工程程的粘性土土地基如无无现场载荷荷试验资料料，初步设设计时复合合地基的承承载力特征征值也可按按下式估算算：Su为桩间土的的十字板抗抗剪强度，，可用处理理前地基土土十字板抗抗剪强度代代替；复合地基的的承载力特特征值经验验法（kPa）：山东科技大大学王王清标194）复合地基基沉降计算算（1）分层总和和法（2）沉降折减减法山东科技大大学王王清标205）稳定分析析山东科技大大学王王清标217.2.5施工技术1)振冲法山东科技大大学王王清标22原理：起重重机吊起振振冲器启动动潜水电机机后，带动动偏心块，，使振冲器器产生高频频振动，同同时开动水水泵，使高高压水通过过喷射高压压水流，在在边振边冲冲的联合作作用下，将将振冲器沉沉到土中的的设计深度度。经过清孔后后，就可从从地面向孔孔中逐段填填人碎石，，每段填料料均在振动动作用下被被振挤密实实，达到所所要求的密密实度后提提升振冲器器，如此，，重复填料料和振密，，直至地面面，在地基基中形成一一根大直径径的和很密密实的桩体体。四大部分：：①电动机②振动器③通通水水管管④减减振振器器及导导管管山东东科科技技大大学学王王清清标标23山东东科科技技大大学学王王清清标标24（1）施施工工机机具具及及配配套套设设备备振冲冲法法施施工工主主要要机机具具有有振振冲冲法法施施工工的的主主要要机机具具有有振振冲冲器器、、起起吊吊机机械械、、水水泵泵、、泥浆浆泵泵、、填填料料机机械械、、电电控控系系统统等等。。表7.1我国国振振冲冲器器主主要要技技术术指指标标山东东科科技技大大学学王王清清标标25（2）施施工工前前准准备备①收集集资资料料②熟熟悉悉技技术术文文件件③放放线线布布桩桩④做做好好三三通通一一平平：：确确保保水水通通、、电电通通和和料料通通，，整整平平好好场场地地。。⑤现现场场布布置置（3）确确定定施施工工顺顺序序a）由里向外方方式b）一边推向另另一边方式c）间隔跳打方方式d）邻近建筑物物的施工顺序序山东科技大学学王清清标26①就位；②成孔；；③清孔；④④填料；⑤振振密加固；⑥⑥成桩。振冲法施工顺顺序示意图山东科技大学学王清清标27（4）选择填料的的方式振冲法填料的的方式有间断断填料法、连连续填料法、、综合填料法法、先护壁后后制桩法和不不加填料法等等。①对准桩位；②②振冲成孔；；③振冲器提提出孔口，孔孔内填第一次次料（每次填填料高度限制制0.8～1.0m高）；④将振振冲器再放人人孔内将桩料料振实，达到到“密实电流流”为止；⑤重复③、④④步骤，直到到整根桩制作作完成间断填料法制制桩步骤①间断填料法山东科技大学学王清清标28②连续填料法①对准桩位；②②振冲成孔；；③振冲器孔孔底留振；④④从孔口填料料，边填边振振，达到“密密实电流”；；⑤上提振冲冲器（约0.3～0.5m）继续振密、、填料，达到到“密实电流流”值；⑥重复⑤步骤骤，直到1根桩制作完成成连续填料法制制桩步骤山东科技大学学王清清标29①就位；②成孔孔；③清孔；；④填料；⑤⑤振密加固；；⑥成桩。③综合填料法第一次填料，，采用间断填填料法，即成成孔后将振冲冲器提出孔口口，填一次料料后，然后下下降振冲器，，使填料振密密，之后，就就采用连续填填料法。④先护壁后制制桩法⑤不加填料法法山东科技大学学王清清标30（5）施工步骤及及注意事项①振冲定位吊机起吊振冲冲器对准桩位位，开启供水水泵，水压200～600kPa、水量200～400L／min，待待振振冲冲器器下下端端喷喷水水口口出出水水后后，，开开动动电电②振冲成孔下放振冲器，使其以0.5～2m／min的速度徐徐贯人土中，保持振冲器呈垂直状态。下沉中的电流值不得超过电机的额定电流值。在开孔过程中，要记录振冲器各深度的电流值和时间。若孔口不返水，应加大供水量，并记录造孔速度及返水的情况。③留振时间和上拨速度当振冲达到设计深度后，振冲密实法，留振30s。如遇中部硬夹层，应适当通孔，每深入1m应停留扩孔5～10s，达到深度后，振冲器再往返1～2次进行扩孔。对连续填料法振冲器留在孔底以上30～50cm准备填料；间断填料法可将振冲器提出孔口，提升速度可在5～6m／min。对振冲置换法成孔后要留有一定时间清孔。山东东科科技技大大学学王王清清标标31④清孔孔把振振冲冲器器⑤填料无论采用何种填料方法，填料中都要求保证振实振密。密实电流由现场制桩确定或按经验估算。填料过程中，以1～2m/min速度提升振冲器，并观察振冲器电机电流变化，记录每次提升高度、留振时间和密实电流。⑥制桩结束制桩加固至桩顶设计标高以上时，先停止振冲器运转，再停止供水泵。山东东科科技技大大学学王王清清标标32水压压水水量量的的控控制制：：⑴水水量量要要充充足足，，但但过过多多会会造造成成塌塌孔孔；；⑵水水压压：：土土强强度度一一般般，，取取小小值值；；高高则则取取大大值值；；⑶成成孔孔时时，，水水量量水水压压尽尽可可能能大大，，但但要要注注意意地地层层土土的的保保护护；；填填料料振振密密时时，，水水压压水水量量宜宜取取小小值值。。密实实电电流流和和留留振振时时间间的的控控制制：：⑴密密实实电电流流限限定定值值应应根根据据现现场场制制桩桩试试验验确确定定；；⑵粘粘性性土土地地基基中中的的留留振振时时间间为为10～20秒。。密实实电电流流值值、、瞬瞬时时电电流流值值和和稳稳定定电电流流的的关关系系。。（6）质质量量控控制制措措施施山东东科科技技大大学学王王清清标标33加料宜““少吃多多餐”，，即要勤勤加料，，每批不不宜太多多。制桩时孔孔底部分分多填料料的原因因：⑴开始始加的料料一部分分被粘在在孔壁上上；⑵成孔孔过程中中水压水水量控制制不当，，可能造造成超深深；⑶孔底底有局填料量控控制：山东科技技大学王王清标34（1）检验时时间应在施工结结束后，间间隔一段时时间再进行行质量检验验。（2）单桩承载力试验可采用单桩荷载试验，每200～400根取一根，不少于3根。（3）桩间土承载力试验可采用标贯试验、静力触探等原位测试。（4）复合地基承载力试验大型、重要的或复杂场地工程应采取单桩或多桩复合地基荷载试验。质量检验：：山东科技大大学王王清标352）振动沉管管法（1）一次拔管管法一次拔管和和逐步拔管管成桩工艺艺山东科技大大学王王清标36成桩工艺步步骤：①～③与一一次拔管法法步骤相同同。④逐步拔管管，边振动动边拔管，，每拔管50cm，停止拔管管而继续振振动，停拔拔时间10～20s，直至将桩桩管拔出地地面。质量控制要要求：①桩身的连连续性和密密实度。②桩的直径径，要按设设计要求数数量投加砂砂石料。（2）逐步拔管管法山东科技大大学王王清标37（3）重复压拔拔管法重复压拔管管法施工质质量控制：：①桩身的连连续性。②桩的直径径。③桩体密实实度。桩管管每提高100cm，下压30cm，然后留振振10～20s时间。振动沉管法法每根桩的的灌砂（或或碎石量））按下式计计算：山东科技大大学王王清标38也可按下式式计算：山东科技大大学王王清标39（1）单管成桩桩法单管锤击成成桩工艺成桩工艺步步骤：①桩管垂直就就位②启动蒸汽汽桩锤或柴柴油桩锤将将桩管打入入土层至设设计深度。。③从加料漏漏斗向桩管管内灌入砂砂石料。可可分两次灌灌入，第一一次灌总料料量2/3或灌满桩管管，上拔桩桩管，第二二次加够所所需砂石料料。④按规定拔拔管速度拔拔出桩管。。3）锤击法山东科技大大学王王清标40单管锤击法法成桩质量量控制要求求如下：①桩身连续续性桩身身的的连连续续性性用用拔拔管管速速度度来来控控制制。。拔拔管管②桩的直径用灌砂石量来控制桩的直径。灌砂石量没有达到要求时，可在原位再沉入桩管投料（复打）一次，或在旁边沉管投料补打1根桩。山东东科科技技大大学学王王清清标标41（芯管管密密实实双双管管法法成成桩桩工工艺艺山东东科科技技大大学学王王清清标标42①就位位；；②②制制塞塞；；③③沉沉管管；；④④穿穿塞塞；；⑤⑤制制桩桩；；⑥⑥形形成成桩桩体体。。（3）内内击击双双管管锤锤击击法法内击击沉沉管管法法制制桩桩工工艺艺山东东科科技技大大学学王王清清标标43①制桩桩深深度度控控制制非承承托托桩桩（（设设计计桩桩底底仍仍在在软软弱弱土土中中，，又又称称浮浮桩桩或或悬悬挂挂桩桩）），，主主要要按按设设计计桩桩长长控控制制；；承托托桩桩（（设设计计桩桩底底深深入入下卧卧好好土土0.5～1.0m），，除除参参考考预预定定桩桩长长和和地地质质剖剖面面图图外外，，应应根根据据最最后后0.5～1.0m的沉沉管管贯贯人人度度进进行行控控制制。。②桩桩体体质质量量控控制一是投石量控制法;二是单体冲击能控制法，即在分段填冲过程中控制单位体积碎石填料所应接收的冲击能最低量值。山东科科技大大学王王清清标447.2.6质量检检验1）载荷荷试验验有单桩桩复合合地基基载荷荷试验验和多多桩复复合地地基载载荷试试验两两种。。2）室内内土工工试验验通过地地基处处理前前后桩桩间土土的物物理力力学性性质指指标的的变化化来验验证处处理的的效果果。试试验项项目有有含水水量、、重度度、孔孔隙比比、压压缩模模量和和抗剪剪强度度指标标值等等。3）静力力触探探和标标准贯贯入试试验4）波速速试验验5）其他他专门门测试试针对不不同目目的，，有超超孔隙隙水压压力、、复合合地基基应力力分布布和桩桩土应应力比比等。。山东科科技大大学王王清清标457.2.7工程应应用实实例【例1】京珠高高速公公路广广琼东东段灵灵山试试验路路，过过渡路路段采采用碎碎石桩桩处理理软基基。1）工程地地质条件件灵山试验验路地基基白上而而下土层层为：①耕植土土：厚0～1.2m，cu=20kPa；②淤泥：：厚1.2～14.0m，w=70％，Es＝1.2MPa，cu=6～8kPa；③粗砂夹夹淤泥：：厚14.0～19.0m，cu＝40kPa，Es＝3.3MPa；④淤泥质质亚粘土土：厚19.0～28.0m，w=52％，Es＝1.5MPa，cu=17kPa；⑤28.0m以下，弱弱风化粘粘上层。。2）振冲碎碎石桩的的设计（1）设计参参数①加固范范围：自自桥头起起25m长（K23＋941.28～966.28），宽与与路基底底同。②桩长：：桩长取取15m。③布桩形形式：按按等边三三角形布布桩。④桩距、、桩径：：碎石石桩的沉沉降量介介于桥台台与路基基之间，，为更好好地发挥挥缓冲区区的作用用，采取取了变间间距设计计，靠近近桥头15m内，桩间间距为1.5m，靠近路路基l0m范围内，，桩间距距为1.8m。实际成成桩直径径平均达达1.1m。山东科技技大学王王清标46（2）承载力力验算桩间距为为1.5m时:桩间距为为1.8m时:（3）压缩模模量计算算桩间距为为1.5m时:桩间距距为1.8m时:碎石桩桩区的的设计计标高高为5.0m，荷载载为110kPa。山东科科技大大学王王清清标473）处理理效果果检验验荷载试试验承承载力力特征征值取取s/b＝0.02对应的的荷载载。复复合地地基承承载力力提高高了3.8倍，达达到160kPa。加固固效果果显著著。4）沉降降分析析计算结结果与与实测测数据据接近近。为为减小小过大大沉降降，可可适当当增加加碎石石桩的的桩长长。表7.2碎石桩桩实测测数据据表7.3碎石桩桩荷载载试验验成果果山东科科技大大学王王清清标487.3石灰桩桩7.3.1石灰桩桩概念念与适适用范范围以生石石灰为为主要要固化化剂与与粉煤煤灰或或火山山灰、、炉渣渣、矿矿渣、、粘性性土等等掺合合料按按一定定的比比例均均匀混混合后后，在在桩孔孔中经经机械械或人人工分分层振振压或或夯实实所形形成的的密实实桩体体。石石灰桩桩与经经改良良的桩桩周土土共同同组成成石灰灰桩复复合地地基。。在生石石灰块块中掺掺人粉粉煤灰灰所形形成的的桩被被称为为“二二灰桩桩”，，掺入入砂子子的桩桩被称称为““石灰灰砂桩桩”。。石灰桩桩径200～400mm，桩长不超超过35m。但在日本本加固深度度可达60m，成柱直径径800～1750mm。按用料和施施工工艺将将石灰桩可可分为以下下三大类：：（1）石灰桩法法（石灰块灌人人法）可在生灰块中掺人粉煤煤灰和火山山灰，配合合比8∶2或7∶∶3。（2）石灰柱法（粉灰搅拌法法）是粉体喷射搅拌法的的一种，所用用的原材料是是石灰粉。（3）石灰浆压力力喷注法采用压力将石石灰浆或石灰灰—粉煤灰（二灰灰）浆喷射注注于地基土的的孔隙内或预预先钻进桩孔孔内，使灰浆浆在地基土中中扩散和硬凝凝，形成网状状结构层。山东科技大学学王清清标497.3.3适用范围：石灰桩法适用用于处理饱和和粘性土、淤淤泥、淤泥质质土、素填土土和杂填土等等地基；用于于地下水位以以上的土层时时，宜增加掺掺合料的含水水量并减少生生石灰用量，，或采取土层层浸水等措施施。采用石灰灰桩法，可提提高地基的承承载力，减少少沉降量，提提高稳定性。。7.3.2石灰桩的发展展我国将石灰作作为建筑材料料利用，始于于距今五、六六千年前的仰仰韶文化时期期。西方最早早的石灰窖大大约建于公元元前2000年，几乎所有有古代文明的的民族都懂得得烧制石灰。。在古代，石石灰加固地基基采用的是浅浅层方式，用用作路基、墙墙基和垫层，，或者将石灰灰块投入土中中浅孔中捣实实。我国于1953年开始对石灰灰桩进行了研研究。20世纪70年代，日本、、美国、瑞典典、前苏联、、法国、联邦邦德国等国相相继开展了石石灰桩处理软软土地基的研研究，并广泛泛应用于道路路、铁路、地地铁、填筑软软地基等加固固工程。石灰桩桩法具具有增增加土土反应应、节节约用用灰和和加固固深度度大、、机械械化施施工程程度高高等特特点，，成为为国外外应用用最广广的石石灰处处理地地基的的方法法。山东科技大大学王王清标507.3.4石灰桩加固固机理CaO+H2O=Ca(OH)21、反应过程程吸水一、石灰桩桩反应及特特征（1）CaO水化吸水。。山东科技大大学王王清标513、体积显著著增大CaO水化生成Ca(OH)2后，固相体体积比CaO固相体积增增大99%，将近一倍倍。2、生石灰的的水化反应应为放热反反应生石灰在水水化过程中中，要产生生热量，1kg的CaO能放出1160焦耳的热量量，热量使使地基土温温度升高，，产生汽化化脱水现象象，降低地地基土的含含水量，从从而减少土土的孔隙比比。山东科技大大学王王清标527.3.4加固机理（一）桩间间土作用（1）成孔挤密密（2）膨胀挤密密生石灰吸水水膨胀，使使桩间土产产生挤压力力。生石灰灰愈细，膨膨胀就愈小小。自然状状态下熟化化后其体积积增到原来来的1.5～3.5倍。（3）脱水挤密密软粘土的含含水量一般般为40%～80%，1kg生石灰的消消解反应要要吸收0.32kg的水。实测测桩土的温温度在50°C以上，使土土产生一定定的汽化脱脱水。振动沉管法法对桩间土土体有挤密作用。但对于饱饱和软粘土土，会造成成土体结构构的破坏，，成桩后使使地面隆起，所以用人人工成孔法法或钻孔施施工方法成成孔。成孔后灌入入生石灰后后吸水膨胀胀，使桩间间土受到强强大的挤压压力，这对对桩间土的的挤密起主主导作用。。CaO水化反应要要吸收较多多的水并产产生升温汽化现现象，使地基中中的含水量量下降，孔孔隙比（e）减小，桩桩间土抗剪剪强度τf提高，一般般提高15%～20%。山东科技大大学王王清标53（4）胶凝作用用水化产物对对土颗粒产产生胶结作作用，从而而使土聚集集，体积增增大，并趋趋于紧密。。山东科技技大学王王清标54（二）桩桩身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55（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567.3.5设计计算算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，宜在基础础以外布置1～2排围护桩。山东科技大学学王清清标573）桩长加固目的是为为了减少沉降降，或为解决决深层滑动问问题，需较长长的桩。采用洛阳铲成孔，桩长不宜超超过6m；机械成孔管管外投料时，，桩长不宜超超过8m；螺旋钻成孔孔及管内投料料时可适当加加长。4）承载力计算算灰桩在软土中中桩身强度多多在0.3～1.0MPa之间,强度较低。。复合地基基承载力特特征值不宜宜超过160kPa。山东科技大大学王王清标58山东科技大大学王王清标595）沉降计算算石灰桩复合合土层压缩缩模量宜通通过桩身及及桩间土压压缩试验确确定，初步步设计时可可按下式估估算：山东科技大大学王王清标607.3.6施工技术1）材料选用用石灰材料应应选用新鲜鲜生石灰块块，有效氧氧化钙含量量不宜低于于70%，粒径不应应大于70mm，含粉量（（即消石灰灰）不宜超超过15%。掺合料应应保持适当当的含水量量，使用粉粉煤灰或炉炉渣时含水水量宜控制制在30%左右。2）施工顺序序在加固范围围内施工时时，先外排排再内排；；先周边后后中间；单单排桩应先先施工两端端后中间，，并按每间间隔1～2孔的施工顺顺序进行，，不允许由由一边向另另一边平行行推移。如对原建筑筑物地基加加固，其施施工顺序应应由外及里里地进行；；如临近建建筑物或紧紧贴水源边边，可先施施工部分““隔断桩””将其施工工区隔开；；对很软粘粘性土地基基，应先在在较大距离离打石灰桩桩，过28d后再按设计计间距补桩桩。山东科技大大学王王清标613）成孔方法法可采用洛阳阳铲或机械械成孔。机机械成孔分分为沉管、、冲击、螺螺旋及爆破破成孔等。（1）沉管法：：沉孔最大大深度不超超过8m。（2）冲击法：：用冲击钻钻机将0.6～3.2t锥形钻头提提升0.5～2.0m高度后自由由落下，反反复冲击，，使土层成成孔。孔径径大，孔深深不受限制制。（3）螺旋钻钻进法：桩桩孔深度不不受设备限限制。（4）爆破法：：其成孔工工艺简便，，不需要打打桩机械，，适用于缺缺少施工机机械的建筑筑工程场地地。可分为为药眼法和和药管法两两种施工法法。a药眼法。此此法适用于于含水量不不超过22%的土层。b药管法。此此法适用于于含水量较较大土层。。山东科技大大学王王清标624）成桩工艺艺可采用管外外投料法、、管内投料料法、挖孔孔投料法成成桩。（1）管管外外投投料料法法管外外投投料料法法成成桩桩工工艺艺流流程程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63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打桩顺序应尽量采用封封闭式打法，，即从外圈向向内圈施工。。能以桩身重重量增加覆盖盖压力，减少少地面隆起。。为避免生石灰灰膨胀引起邻邻近孔的塌孔孔，宜间隔施施打。山东科技大学学王清清标64（2）管内投料法法与振动沉管施施工法类似，，管内投料施施工适用于地地下水位较高高的软土地区区，不易形成成桩回淤而导导致的桩身缩缩颈、断裂等等现象。（3）挖孔投料法法利用洛阳铲，，人工成孔，，投料夯实。。待挖孔验收合合格后，用小小型污水泵将将孔内水排干干。桩材每次次拌合量为0.3～0.4m桩长用料量，，拌均匀后灌灌人孔内，夯夯击密实。工艺流程：定定位→十字镐镐、钢钎或铁铁锹开口→工工人洛阳铲成成孔→孔径、、孔深检查→→孔内抽水→→孔口拌和桩桩料→下料→→夯实→再下下料→再夯实实→封口填土土→夯实。山东科技大学学王清清标657.3.7提高石灰桩复复合地基承载载力途径1）提高桩身强强度的方法（1）增加桩身的的约束力，限限制膨胀①采用灰土、、素土、低标标号混凝土以以及其他不透透水材料压实实封顶，利用用施工机械前前进式的打桩桩顺序等均可可增加限制膨膨胀力的上覆覆压力；②保证填筑石石灰的干密度度为11.6kN／m3，膨胀时压力力能达到50kPa，则石灰桩吸吸水膨胀后的的干密度能保保持在8.8～8.9kN／m3，能保证桩身身不出现“软软心”，并具具有一定桩身身强度。（2）桩身掺加活活性材料主要是高硅质质材料，如火火山灰、粉煤煤灰等，实际际工程中多用用粉煤灰。如如果同时再掺掺加一些石膏膏、水泥或铁铁粉，效果可可能更佳。山东科技大学学王清清标662）改善桩间土土加固效果的的措施（1）采用优质生生石灰是改善善桩间土加固固效果的首要要措施。（2）增加石灰的的置换率。常常用的置换率率在1／11～1／5之间。（3）在置换率相相同的情况下下，采取“细细而密”的布布桩方案，大大大缩短桩间间土的固结排排水路径，有有利于桩间土土的改善。（4）在高含水量量的软土中设设置排水砂井井等。7.3.8质量检测施工检测宜在在施工7～10d后进行；竣工工验收检测在在施工后28d后进行。施工检测可采采用静力触探探、动力触探探或标准贯入入试验。检测测部位为桩中中心及桩间土土，每两点为为一组。检测测组数不少于于总桩数的1%。基竣工验收时时，承载力检检验应采用复复合地基载荷荷试验。载荷荷试验数量宜宜为地基处理理面积每200m2左右布置一个个点，每一单单体工程不应应少于3点。7.3.9超轻质料填土土法EPS(ExpandedPolystyrenceSheet)，聚苯乙烯板板块，亦称为为泡沫苯乙烯烯。它是以石石油为原料，，经加工提炼炼出苯和乙烯烯合成，又经经脱氧处理后后可得到苯乙乙烯，再经聚聚合反应生成成聚苯乙烯，，然后添加发发泡剂而形成成。根据发泡泡剂添加方式式的不同，可可生产出不同同类型的EPS材料料。。EPS材料料有有如如下下特特点点：：（1）超超轻轻质质性性这是是土土重重度度的的1/50～1/100。轻轻质质性性的的应应用用核核心心在在于于减减轻轻荷荷载载。。在在填填方方工工程程中中，，可可以以减减轻轻上上部部荷荷载载，，在在挡挡土土墙墙中中可可以以减减轻轻侧侧压压力力。。在以以下下工工程程领领域域可可广广泛泛使使用用：：1）作作为为公公路路软软基基路路段段的的新新建建或或扩扩建建路路堤堤填填筑筑材材料料，，减减荷荷可可降降低低工工后后沉沉降降和和不不均均匀匀沉沉降降；；2）山山区区古古滑滑坡坡路路段段的的路路堤堤填填筑筑：：通通过过换换填填减减荷荷，，不不改改变变古古滑滑坡坡的的应应力力环环境境，，避避免免新新建建路路堤堤增增加加滑滑坡坡体体荷荷重重使使之之出出现现再再次次滑滑动动失失稳稳；；3）地地下下结结构构工工程程覆覆土土过过重重时时，，通通过过EPS材料料减减荷荷以以满满足足结结构构设设计计要要求求；；4）应应用用于于岩岩溶溶区区或或采采空空区区的的路路堤堤填填筑筑，，可可确确保保路路堤堤安安全全。。山东东科科技技大大学学王王清清标标67（2）耐耐压压缩缩性性EPS材料料抗抗压压强强度度约约为为100～350kPa，变变形形模模量量一一般般为为2.5～11.5kPa。EPS材料料用用于于填填方方工工程程具具有有较较大大的的刚刚度度和和强强度度，，是是砌砌筑筑和和填填方方的的良良好好材材料料。。（3）自自立立性性EPS超轻轻质质填填料料的的自自立立性性比比较较好好，，可可减减小小填填筑筑路路堤堤的的占占地地面面积积。。（4）耐耐水水性性由于于是是合合成成树树脂脂泡泡沫沫，，具具有有憎憎水水性性，，不不易易吸吸水水。。（5）化化学学特特性性1）耐耐热热性性：：只只要要以以一一定定土土厚厚加加铺铺覆覆盖盖，，若若地地面面发发生生火火灾灾，，对对地地面面以以下下的的EPS影响响就就很很小小。。阻阻燃燃型型EPS离开开火火源源后后，，在在3s内自自行行熄熄灭灭。。2）不不受受微微生生物物、、细细菌菌、、酵酵素素、、白白蚁蚁的的侵侵入入。。3）对对酸酸碱碱有有较较好好的的抗抗化化学学性性。。4）对对于于芳芳香香族族碳碳化化氢氢、、卤卤族族碳碳化化氢氢、、酮酮类类等等矿矿油油系系药药品品有有易易溶溶解解的的性性质质。。5）在在紫紫外外线线下下会会老老化化。。（6）施工工方便便切割容容易，，方便便。质质轻，，人工工搬运运、叠叠砌很很方便便。（7）价格格昂贵贵在我国国主要要用于于事故故补救救，在在新建建工程程中应应用较较少。。山东科技大大学王王清标68山东科技大大学王王清标697.3.10工程应用用实例【例2】华东某县县供电局局食堂石石灰桩地地基处理理工程1）工程概概况及地地质条件件建筑面积积1201m2，由两层层现浇钢钢筋混凝凝土框架架结构和和单层砖砖混结构构组成。。框架部部分底层层柱网有有5.4m×4m和5.4m×7m两种，柱柱下钢筋筋混凝土土格筏基基础。单单层辅房房采用墙墙下混凝凝土条基基。建筑筑总长42m，宽15～28.7m。设3道沉降缝缝，划分分4个独立单单元。属属长江三三角洲冲冲积平原原。区内内河网发发育，湖湖塘广布布。拟建工程程全部坐坐落在杂杂土、建建筑垃圾圾堆填的的古芦塘塘河道上上。塘河河内沉积积着深达达30m沼相淤泥泥质软土土并有薄薄层泥炭炭，30m以下才见见粉砂层层，场内内地下水水与现有有河塘水水相通，，水位与与河塘水水面一致致，随季季节变化化，稳定定水位埋埋深在1.8m左右，水水量丰富富，无侵侵蚀性。。2）地基加加固方案案的选择择拟建工程程场地上上部为松松散杂填填土，下下部为厚厚度很大大淤泥层层。决定定采用石石灰粉煤煤灰桩对对持力软软弱土层层进行挤挤密加固固，提高高地基承承载力，，降低下下卧软土土层的附附加应力力。为加加强基础础刚度，，采用钢钢筋混凝凝土格筏筏基础。。石灰粉粉煤灰灰桩避避免了了软心心现象象，桩桩身强强度高高于碎碎石桩桩和砂砂桩。。在外外荷载载作用用下，，桩和和桩间间土彼彼此约约束、、相互互协调调，对对下卧卧土层层起到到应力力扩散散作用用。山东科科技大大学王王清清标703）加固固地基基的设设计方方案设计桩桩径400mm，桩距距（中中心距距离））为2倍桩径径，等等边三三角形形布置置。平面处处理宽宽度为为框架架部分分较基基础宽宽度每每边各各放出出2～3个桩桩位位，，单单层层部部分分较较条条基基宽宽度度每每边边各各放放出出1个桩桩位位。。处处理理深深度度为为框框部部分分在在基基础础底底面面以以下下6m，单单层层部部分分在在基基础础底底面面以以下下4m。复复合合地地基基上上铺铺300mm厚碎碎石石层层。。桩体体混混合合料料采采用用生生石石灰灰：：粉粉煤煤灰灰＝＝2∶∶8（体体积积比比））。。生生石石灰灰中中CaO和MgO的含含量量占占60％以以上上，，密密度度为为0.8～1.0t／m3，石石灰灰的的块块粉粉比比为为3∶∶7，最最大大粒粒径径控控制制在在50mm以内内。。全部部工工程程共共布布置置石石灰灰粉粉煤煤灰灰挤挤密密桩桩1535根，，6m长桩桩1135根，，4m长桩桩400根。。加加固固后后复复合合地地基基的的承承载载力力标标准准值值由由65kPa提高高到到120kPa。4）试试桩桩效效果果场地地试试验验桩桩是是以以设设计计的的桩桩径径、、桩桩距距，，按按等等边边三三角角形形顶顶点点布布置置，，桩桩长长6m。生生石石灰灰、、粉粉煤煤灰灰采采用用体体积积比比2∶∶8和4∶∶6两种种。。DZ30Y振动打桩机。。投料方式分分管内投料和和管外投料两两种。分析比较用管管外投料法试试打，4次下料料，4次反插插（反反插静静力224kPa），完完成长长6m桩6根。其其中生生石灰灰、粉粉煤灰灰采用用体积积比4∶6的3根，2∶8的3根。山东科科技大大学王王清清标71试桩在在地下下自然然养护护14d后，挖挖除桩桩间土土至4.2m深后进进行观观察。。①桩体体直立立，外外形似似串糖糖葫芦芦，桩桩径大大小不不一，，最大大平均均520mm，最小小平均均为450mm左右，，较设设计桩桩径分分别增增大30％和12.5％。②桩间间土含含水量量下降降，干干密度度增大大，挤挤密效效果好好，桩桩土粘粘为一一体，，结合合紧密密，很很难剥剥离。。③桩体体顶部部150mm范围内内，因因生石石灰膨膨胀，，桩体体松动动，强强度极极小，，自200mm以下强强度逐逐渐增增加，，500mm以下强强度明明显增增大。。④用环环刀法法测出出桩顶顶800mm以下不不同深深度处处桩、、土的的含水水量及及密度度。桩桩间挤挤密土土的干干重度度均大大于16kN／m3，说明明挤密密效果果很好好。5）施工工工艺艺管外投投料法法进行行施工工。桩桩管直直径377mm，反插压压力改为为312.1kPa，较试打打时自重重压力增增加39.3％。桩体体采用双双灰比2∶8（体积比比），人人工搅拌拌。施工中发发现，被被加固场场地地面面普遍隆隆起500mm左右，并并出现辐辐射裂缝缝，延伸伸长度3～5m，最大缝缝宽约30mm。施工结结束后，，经对外外露在基基槽内的的101根桩身检检查，测测得最大大桩径为为690～800mm，最小为为400～610mm，平均桩桩径为537mm。加固后后的地基基土质密密实。山东科技技大学王王清标726）复合地地基承载载力（1）由载荷荷试验估估算地基基承载力力特征值值fak试验是在在石灰粉粉煤灰桩桩龄期40d天以后进进行的。。试坑坑深度为为1.35m（即设计计基础底底面的高高程），，承压板板厚度为为400mm，底面积积0.7m×0.8m，用C18级素混凝凝土浇筑筑。1号试坑（（A点）最大大加载值值160kN，2号坑（B点）最大大加载值值169kN。最大加加载值均均为预估估荷载的的1.2倍。确定定fak=240kPa（沉降量量为2.30mm）。（2）复合地地基变形形模量E0及压缩模模量Es的计算山东科技技大学王王清标73（3）软弱下下卧层强强度的验验算因为，Es1/Es2=57.12／3.8=15（>3）。Es1、Es2分别为复复合地基基及软土土地基的的压缩模模量，Es2=3.8MPa。所以，下下卧层顶顶面附加加压力σz可用下式式计算：：取基础底底部宽度度b=2.2m；地基承承载力特特征值p=fak1=240kPa；基础埋埋深+填土覆盖盖层d=2m；加固土土层厚度度z=6m；基底以以上土的的自重应应力pc=D×r0＝2×18=36（kPa）；应力力扩散角角θ=30°°。求得软土土层顶的的附加应应力σz=49.17kPa，自重应应力σcz=75kPa。软弱土土层的承承载力特特征值fak2=65kPa，经深度度修正后后faz=151.6kPa。所以σz+σcz=124.17kPa<faz=151.6kPa，说明地地基下卧卧软土层层强度无无问题。。条形基础础，当200kPa<fak<300kPa时，根据据《建筑地基基基础设设计规范范》的规定可可不进行行变形验验算。山东科技技大学王王清标747）处理效效果评价价本工程石石灰粉煤煤灰挤密密桩，通通过振动动灌注桩桩打桩机机管外投投料及反反插法加加固软弱弱地基取取得了良良好的效效果。实实践证明明，桩管管直径d取377mm时，桩间间距宜采采用3d比较合适适。石灰粉煤煤灰挤密密桩地基基处理的的造价以以每平方方米建筑筑面积核核算，与与大面积积开挖抛抛石处理理及混凝凝土灌注注桩相比比更为经经济。石灰粉煤煤灰桩间间挤密土土的干重重度一般般可达16kN／m3以上，桩桩身28天的抗压压强度为为3MPa。56天可达4.6MPa。复合地地基承载载力特征征值由天天然地基基65kPa增加到240kPa，提高了了3倍多。山东科技技大学王王清标757.4灰土挤密密桩和土土挤密桩桩7.4.1灰土挤密密桩和土土挤密桩桩的概念念用灰土分分层夯实实的桩体体，称为为灰土挤挤密桩；；用素土土分层夯