地基处理石灰桩

概述定义：石灰桩指用人工或机械在地基中成孔，灌入生石灰块经振密或夯击后形成的桩柱体。对象：杂填土、素填土、一般性粘土、淤泥质粘土和淤泥及透水性小的粉土。工程应用：道路、码头、铁路、软弱地基加固。一节石灰桩加固机理CaO+H2O=Ca(OH)2

1、反应过程吸水一、石灰桩反应及特征（1）CaO水化吸水。（2）水化后的熟石灰处于干燥状态，也吸收一部分水分

（3）约束压力增大，吸水量减小，50kPa围压下，1kgCaO

吸水0.8～0.9kg。生石灰在水化过程中，要产生热量，1kg的CaO能放出1160焦耳的热量，热量使地基土温度升高，产生汽化脱水现象，降低地基土的含水量，从而减少土的孔隙比。2、生石灰的水化反应为放热反应二、石灰桩加固机理振动沉管法对桩间土体有挤密作用。但对于饱和软粘土，会造成土体结构的破坏，成桩后使地面隆起，所以用人工成孔法或钻孔施工方法成孔。CaO水化反应要吸收较多的水并产生升温汽化现象，使地基中的含水量下降，孔隙比（e）减小，桩间土抗剪强度τf提高，一般提高15%～20%。（一）桩间土3、体积显著增大CaO水化生成Ca(OH)2后，固相体积比CaO固相体积增大99%，将近一倍。1、成孔挤密作用2、吸水升温和膨胀作用生石灰水化反应过程中产生的二价钙离子（Ca2+）与扩散双电子层中的一价离子Na+、k+发生离子交换作用，交换结果使扩散双电子层变薄，粘土颗粒间结合力增强形成团粒结构，从而使土塑性降低，抗剪强度提高，在石灰桩周围形成一层2～10cm厚的硬壳层。（二）桩身生石灰桩具有一定的强度和刚度，可以提高地基的承载力和改善地基的变形特征。上覆压力越大，龄期越长，桩身强度越高上覆压力抗压强度上覆压力膨胀率龄期抗压强度3、胶凝及离子交换作用（三）复合地基承载力复合地基承载力由三部分组成桩身强度、桩间土、桩周硬壳层

硬壳层的形成需要一个长期的过程，设计时一般不作考虑而作为安全储备。石灰桩复合地基桩土应力比一般为2.5～5.0（四）提高地基承载力的方法1、提高桩间土加固效果的方法（1）采用优质石灰（2）提高面积换算率（3）在相同m下，应用细而密的桩距。2、提高桩身强度，防止软化，避免产生软化软心。（1）具有一定的初始密度。（2）吸水过程中有一定约束力限制其自由膨胀。（3）掺入活性材料，如粉煤灰等，掺量为石灰桩质量的15%～40%。二节石灰桩设计计算一、桩径

一般为150～400mm正方形布置：正三角形布置：二、桩布置

1、面积换算率膨胀后的置换率：石灰桩膨胀率。不同掺和料的石灰桩膨胀率参考值纯石灰桩2:8（粉煤灰:生石灰）3:7（粉煤灰:生石灰）2:8（火山灰:石灰）3:7（火山灰:石灰）1.2~1.51.15~1.401.10~1.351.10~1.351.05~1.252、布桩：应超过基础一定宽度，对于条基，软土地区宜取基础宽度2倍，对于大面积加固通常增加2～3排护桩。三、桩距复合地基加固后的桩距小些，但应避免过小造成地面隆起。土类桩距/桩经淤泥和淤泥质2~3.5较差的填土3~4较好的填土和一般粘性土<=5石灰桩参考桩距四、桩长1、变形要求高的建筑，桩宜达到计算压缩层的底部。2、满足软弱下卧层承载力要求，地基沉降控制在容许范围以内。五、复合地基承载力计算或加固后桩周土承载力标准值（一）桩身强度土质好的取高值，土质差的取低值。由单桩静荷载试验或静力触探试验确定，初步设计取（二）桩周土的强度1、先求孔隙比（粉土和松砂）(方法一）（1）求加固后的孔隙比假定石灰桩的膨胀全部用于土的挤密，即地面不发生隆起。正三角形布桩正方形布桩与布桩形式有关的系数膨胀前石灰桩的直径（2）求加固后的含水量土的饱和度相对密度由加固后桩间平均含水量w’和孔隙比e’，换算成液性指数等物理指标，查现行规范求得。2、先求脱水量（方法二）（1）桩间土脱水量1）生石灰的吸水当量和膨胀量计算（适用于一般粘性土）桩周土的脱水量生石灰桩的充填重度（kN/m3）生石灰桩的化学吸水当量，一般取0.28消化后石灰桩的孔隙率65%石灰桩膨胀率一般取80%消化后生石灰饱和度一般取85%适用于一般粘性土，考虑到土的含水量受大气降水、补给条件等因素的影响，该法计算结果一般较粗糙。2）不同压力下生石灰吸水率计算（沿海地区的淤泥和淤泥质土）生石灰桩桩体材料的重度，kN/m3

桩体材料中石灰的重量百分比一定压力下石灰的吸水率（2）求出脱水量后，桩周土体孔隙比降低量计算对饱和土：（3）由加固后的桩间土和换算成液性指数查有关规范求桩周土的强度。