灰土挤密桩法和土挤密桩法内容丰富

地基处理

GroundTreatment重庆交通大学河海学院吴文雪第7章灰土挤密桩法和土挤密桩法

Chapter7LimeSoilColumnand

EarthColumn

7.1概述

7.1Introduction

灰土挤密桩法和土挤密桩法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，20世纪50年代中期我国西北黄土地区开始进行土挤密桩法的研究和应用。

分层填料夯实过程中的横向挤压密实作用，使桩间土挤密，所夯实的土桩或灰土桩属于柔性桩，它们与挤密的桩间土共同构成构成复合地基，达到提高承载力与减少沉降量的目的。

当桩土为素填土材料时称为土桩挤密桩；当桩土为灰土二灰填料时称为灰土挤密桩或二灰桩挤密桩。孔内深层强夯（DDC）灰土桩孔内深层强夯（DDC）素土桩素土桩三合土桩2、适用范围

1)灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的深度为5～15m。

2)在消除土的湿陷性和减小渗透性方面，灰土挤密桩或土挤密桩的效果基本相同或差别不大。但是，土挤密桩地基的承载力和水稳性不及灰土挤密桩，选用上述方法时，应根据工程要求和处理地基的目的来确定。3)当以提高地基的承载力或增强其水稳性为主要目的时，宜选用灰土挤密桩法；4)当以消除地基的湿陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩法。

5)大量试验研究和工程实践表明，土或灰土挤密桩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，不论是消除土的湿陷性还是提高承载力都是有效的。

但是，需要注意的是，当地基土的含水量大于24％、饱和度超过65％时，在成孔及拔管过程中，桩孔及其周围容易缩颈和隆起，挤密效果差。故上述方法不适用于处理地下水位以下及处于毛细饱和带的土层。主要特点

灰土挤密桩法和土挤密桩法与其他地基处理方法比较，有如下主要特征：

1)

土桩和灰土挤密桩法是横向挤密，但可同样达到所要求加密处理后的最大干密度的指标；

2)

与土垫层相比，无须开挖回填，因而节约了开挖和回填土方的工作量，比换填法缩短工期约一半；

3)可以深层加密。由于不受开挖和回填的限制，较垫层法处理深度大，可达12～15m；4)

由于填入桩孔的材料均属就地取材，因而比其他处理湿陷性黄土和人工填土的方法造价均要低，能取得很好的效益。

1、土的侧向挤密作用

土(或灰土)桩挤压成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内的土层密实度提高。其挤密影响半径通常为1.5~2.0d(为桩径直径)。

相邻桩孔间挤密效果试验表明，在相邻桩孔挤密区交界处挤密效果相互叠加，桩间土中心部位的密实度增大，且桩间土的密度变得均匀，桩距越近，叠加效果越显著。合理的相邻桩孔中心距约为2~3倍桩孔直径。7.2加固机理一、

加固机理2、灰土性质作用

1)灰土桩：用石灰和土按一定体积比例(灰：土=2：8或3：7)拌和，并在桩孔内夯实加密后形成的桩。①密实作用。在力学性能上，它可达到挤密地基效果，提高地基承载力，消除湿陷性，沉降均匀和沉降量减小；②石灰桩的效用。灰土在化学性能上具有气硬性和水硬性，由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随灰土龄期增长，土体固化作用提高，使土体逐渐增加强度。2)二灰桩：不仅利用了石灰料、粉煤灰材料在化学性能上的气硬性与水硬性，同时也有效地利用了石灰料的胶体凝聚与膨胀充填性,→→共同作用提高强度。3桩体作用

在灰土桩挤密地基中，由于灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量(灰土的变形模量为E0=29~36MPa，相当于夯实素土的2~10倍)，荷载向桩上产生应力集中，从而降低了基础底面以下一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素。

此外，由于灰土桩对桩间土能起侧向约束作用，限制土的侧向移动，桩间土只产生竖向压密，使压力与沉降始终呈线性关系。4素土垫层作用

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，土桩挤密地基可视为厚度较大的素土垫层。二、影响加固效果的主要因素

1)天然含水量。土的天然含水量对挤密效果影响较大，当含水量接近最优含水量时，土呈塑性状态，挤密效果最佳。当含水量偏低，土呈坚硬状态时，有效挤密区变小。当含水量过高时，由于挤压引起超孔隙水压力，土体难以挤密，且孔壁附近土的强度因受扰动而降低，拔管时容易出现缩颈等情况。

2)干密度。土的干密度对挤密效果同样有较大影响，土的天然干密度越大，则有效挤密范围越大；反之，则有效挤密区较小，挤密效果较差。土质均匀则有效挤密范围大，土质不均匀，则有效挤密范围小。

3)天然空隙比。土体的天然空隙比对挤密效果有较大影响，当e=0.90~1.20时，挤密效果好，当e<0.80时，一般情况下土的湿陷性已消除，没有必要采用挤密地基，故应持慎重态度。(一)一般原则

设计时应首先根据场地工程地质条件、建筑结构类型和要求，明确地基处理主要目的，并依此确定采用土桩或灰土桩。地基处理目的一般分为下列四种：①一般湿陷性黄土场地。对单层或多层建筑，如果以消除湿陷性为主要目的时，宜采用土桩法；对高层建筑或地基浸水可能性较大的重要建筑物，如果以提高承载力和水稳定性为主要目的时，宜采用灰土桩法。②新近堆积黄土场地。除要求消除其湿陷性外，一般以降低其压缩性并提高承载力为主要目的，根据建筑类型确定采用土桩法或灰土桩法。

7.3设计计算

7.3DesignProcedure④对重要工程或在缺乏经验的地区。施工前应按设计要求，在现场进行试验，如土性基本相同，试验可在一处进行，如土性差异明显，应在不同地段分别进行试验。

③杂填土或素填土场地。以提高承载力为主要目的时，一般多采用灰土桩法。

(二)设计

1处理面积

灰土挤密桩和土挤密桩处理地基的面积，应大于基础或建筑物底层平面的面积：1)当采用局部处理时：a、对自重湿陷性黄土地基，超出基础底面的宽度每边不应小于基底宽度的0.75倍，且不应小于1.0m；b、对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基：每边不小于基底宽度的0.25倍，并不小于0.5m；

2)采用整片处理时，超出建筑物外墙基础底面外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2m。2、桩孔直径(d)与处理深度

1)桩孔直径设计时如桩径d过小，则桩数增加，并增大打桩和回填的工作量；如桩径d过大，则桩间土挤密不够，致使消除湿陷程度不够理想，且对成孔机械要求也高。桩孔直径300～450mm，并可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。2)处理深度灰土挤密桩和土挤密桩处理地基的深度，应根据建筑场地的土质情况、工程要求和成孔及夯实设备等综合因素确定。对湿陷性黄土地基，应符合现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025的有关规定。2、桩孔直径(d)与处理深度湿陷性黄土地基的处理厚度问题a要求消除地基全部湿陷量时，应符合下列要求：①在自重湿陷性黄土场地，应处理基础以下的全部湿陷性土层；

②非自重湿陷性黄土场地，应将基础下湿陷起始压力小于附加压力与上覆土的饱和自重压力之和的所有土层进行处理或处理至基础下的压缩层下限为止。b消除三地基三部分三湿陷三量时三，适用三于乙三类建三筑，三其最三小处三理厚三度应三符合三下列三要求三：①在自三重三湿陷三性黄三土场三地，三不应三小于三湿陷三性土三层厚三度的2／3，并三应控三制剩三余湿三陷量三不大三于20三cm；②在非三自重三湿陷三性黄三土场三地，三不应三小于三压缩三层厚三度的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、桩三位及三桩距土(或灰三土)桩的三挤密三效果三与桩三距有三关。三而桩三距的三确定三又与三土的三原始三干密三度和三孔隙三比有三关。三桩距三的设三计一三般应三通过三试验三或计三算确三定。—成孔三挤密三深度三内，三桩间三土平三均干三密度(t三/m3)，平三均试三样数三不应三少于6组。3、桩三位及三桩距处理三填土三地基三时，三鉴于三其干三密度三值变三动较三大，三一般三不易三按上三式计三算桩三孔间三距，三为此三，可三根据三挤密三前地三基土三的承三载力三特征三值fsk和挤三密后三处理三地基三要求三达到三的承三载力三特征三值fsp三k，利三用下三式计三算桩三孔间三距式中三：fpk——灰土三桩体三的承三载力三特征三值，三宜取fpk=5三00三kPa4、桩三孔的三数量(n)桩孔三的数三量n=A/AeA为拟三处理三面积(m2)；Ae为单三根桩三承担三的处三理面三积(m2)：de——根桩三分担三的处三理地三基面三积的三等效三圆直三径(m三)；桩孔三按等三边三三角形三布置三：de＝1.三05s；桩孔三按正三方形三布置：de＝1.三13s。5、填三料及三压实三系数桩孔三内的三填料三，应三根据三工程三要求三或处三理地三基的三目的三确定三，桩三体的三夯实三质量三宜用平均三压实三系数lc控制三。当桩三孔内三用灰三土或三素土三分层三回填三、分三层夯三实时三，桩三体内三的平三均压三实系三数lc值，三均不三应小三于0.三96；消三石灰三与土三的体三积配三合比三，宜三为2：8或3：7；桩顶三标高三以上三应设三置30三0～50三0m三m厚的2：8灰土三垫层三，其压实三系数lc不应三小于0.三956、承三载力三特征三值灰土三挤密三桩和三土挤三密桩三复合三地基三承载三力特三征值三，应三通过三现场三单桩三或多三桩复三合地三基载三荷试三验确三定。初三步设三计阶三段，三当无三试验三资料三时，三可按三当地三经验三确定三，但三对灰三土挤三密桩三复合三地基三的承三载力三特征三值，三不宜三大于三处理三前的2.三0倍，三并不三宜大三于25三0k三Pa；对三土挤三密桩三复合三地基三的承三载力三特征三值，三不宜三大于三处理三前的1.三4倍，三并不三宜大三于18三0k三Pa7、地三基变三形计三算灰土三挤密三桩和三土挤三密桩三复合三地基三的变三形计三算，三应符三合现三行国三家标三准《建筑三地基三基础三设计三规范》G三B三50三00三7的有三关规三定，三其中三复合三土层三的压三缩模三量，三可采三用载三荷试三验的三变形三模量三代替。施工三主要三包括三桩孔成孔和桩三孔夯填。1、成孔三方法三有沉管三法（锤三击、三振动三）、冲击三法和爆扩三法等。三成孔三施工三时地三基土三宜接近最优三含水三量，当三含水三量低三于12％时三，宜三加水三增湿三至最三优含三水量三。夯填三施工三前应三进行夯填三工艺三试验，确三定合三理的三分次三填料三量和三夯击三次数三。7.三4施三工7.三4三Co三ns三tr三uc三ti三on2桩顶三设计三标高三以上三的预三留覆三盖上三层厚三度宜三符合三下列三要求三：1)沉管三（锤三击、三振动三）成三孔，三宜为0.三50～0.三70三m；2)冲击三成孔三，宜三为1.三20～1.三50三m。《建筑三地基三处理三技术三规范》(三JG三J三79三--三20三02三)第条三规定三：当三土的三含水三量低三于12三%时，三应对三拟处三理范三围内三的土三层进三行增三湿，三增湿三土的三加水三量可三按下三式估三算: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。应当三在地三基处三理前4～6d，将三需增三湿的三水通三过一三定数三量和三一定三深度三的渗三水孔三，均三匀地三浸人三拟处三理范三围内三的上三层中三。3成孔三时，三地基三土宜三接近三最优三（或三塑限三）含三水量4成孔三和孔三内回三填夯三实1)成孔三和孔三内回三填夯三实的三施工三顺序三，当三整片三处理三时，三宜从三里（三或中三间）三向外三间隔1～2孔进三行，三对大三型工三程，三可采三取分三段施三工；三当局三部处三理时三，宜三从外三向里三间隔1～2孔进三行；2)向孔三内填三料前三，孔三底应三夯实三，并三应抽三样检三查桩孔三的直三径、深度和垂直三度；3)桩孔三的垂三直度三偏差三不宜三大于1.三5%；4)桩孔三中心三点的三偏差三不宜三超过三桩距三设计三值的5%；5)经检三验合三格后三，应三按设三计要三求，三向孔三内分三层填三入筛三好的三素土三、灰三土或三其他三填料三，并三应分三层夯三实至三设计三标高三。5施工三过程三中，三应有三专人三监理三成孔三及回三填夯三实的三质量三，并三应做三好施三工记三录。如发三现地三基土三质与三勘察三资料三不符三，应三立即三停止三施工三，待三查明三情况三或采三取有三效措三施处三理后三，方三可继三续施三工。6注意三施工三过程三的连三续检三验。包括三填料三及分三层夯三实、三记录三、桩三位精三度等三。7施工三中可三能出三现的三问题三和处三理方三法1)夯打三时桩三孔内三有渗三水、三涌水三、积三水现三象可三将孔三内水三排出三地表三，或三将水三下部三分改三为混三凝土三桩或三碎石三桩，三水上三部分三仍为三土(或灰三土)桩。2)沉管三成孔三过程三中遇三障碍三物时三可采三取以三下措三施处三理：①用洛三阳铲三探查三并挖三除障三碍物三，也三可在三其上三面或三四周三适当三增加三桩数三，以三弥补三局部三处理三深度三的不三足，三或从三结构三上采三取适三当措三施进三行弥三补；②对未三填实三的墓三穴、三坑洞三、地三道等三面积三不大三，挖三除不三便时三，可三将桩三打穿三通过三，并三在此三范围三内增三加桩三数，三或从三结构三上采三取适三当措三施进三行弥三补。7施工三中可三能出三现的三问题三和处三理方三法3)夯打三时造三成缩三颈、三堵塞三、挤三密成三孔困三难、三孔壁三坍塌三等情三况，三可采三取以三下措三施处三理：①当含三水量三过大三缩颈三比较三严重三时，三可向三孔内三填干三砂、三生石三灰块三、碎三砖碴三、干三水泥三、粉三煤灰三；如三含水三量过三小，三可预三先浸三水，三使之三达到三或接三近最三优含三水量三；②遵守三成孔三顺序三，由三外向三里间三隔进三行(硬土三由里三向外)；③施工三中宜三打一三孔，三填一三孔，三或隔三几个三桩位三跳打三夯实三；④合理三控制三桩的三有效三挤密三范围三。2抽样三检验三的数三量对一三般工三程不三应少三于桩三总数三的l%；对三重要三工程三不应三少于三桩总三数的1.三5%。1成桩三后，三应及三时抽三样检三验灰三土挤三密桩三或土三挤密三桩处三理地三基的三质量。

对一般工程。主要应检查施工记录、检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度，并将其分别换算为平均压实系数和平均挤密系数；对重三要工三程，除检三测上三述内三容外三，还三应测三定全三部处三理深三度内三桩间三土的三压缩三性和三湿陷三性。7.三4质量三检验7.三4三Q三ua三li三ty三V三er三if三ic三at三io三n三Te三st2、夯实三质量三的检三测方三法（1）轻三便触三探检三验法先通三过试三验夯三填，三求得三检定三锤击三数，三施工三检验三时以三实际三锤击三数不三小于三检定三锤击三数为三合格三。轻便三触探三检测三应在三夯填三后24三h内进三行，三其检三测的三有效三深度三为3~三4m。(2三)环刀三取样三检验三法。先用三洛阳三铲在三桩孔三中心三挖孔三或通三过开三剖桩三身，三从基三底算三起沿三深度三方向三每隔1.三0~三1.三5m用带三长把三的小三环刀三分层三取出三原状三夯实三土样三，测三定其三干密三度。三有效三深度三为3~