挤密桩法(下)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,山东科技大学 王清标,*,山东科技大学 王清标,1,7,挤密桩法,7.1,概述,7.2,碎石桩和砂桩,7.3,石灰桩,7.4,灰土挤密桩和土挤密桩,山东科技大学 王清标,2,7.3,石灰桩,一 石灰桩概念与适用范围,以,生石灰,为主要固化剂与粉煤灰或火山灰、炉渣、矿渣、粘性土等掺合料按一定的比例均匀混合后，在桩孔中经机械或人工分层振压或夯实所形成的密实桩体。石灰桩与经改良的桩周土共同组成石灰桩复合地基。,在生石灰块中掺人粉煤灰所形成的桩被称为“二灰桩”，掺入砂子的桩被称为“石灰砂桩”。,石灰桩径,200,400mm,，桩长不超过,35m,。但在日本加固深度可达,60m,，成柱直径,800,1750mm,。,山东科技大学 王清标,3,按用料和施工工艺将石灰桩可分为以下三大类：,（,1,）石灰,桩,法（,石灰块灌人法）,可在生灰块中掺人粉煤灰和火山灰，配合比,82,或,73,。,（,2,）石灰,柱,法,（粉灰搅拌法）,是粉体喷射搅拌法的一种，所用的原材料是石灰粉。,（,3,）石灰浆压力,喷注,法,采用压力将石灰浆或石灰,粉煤灰（二灰）浆喷射注于地基土的孔隙内或预先钻进桩孔内，使灰浆在地基土中扩散和硬凝，形成网状结构层。,山东科技大学 王清标,4,适用范围：,石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基；,用于地下水位以上的土层时，宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸水等措施。,采用石灰桩法，可提高地基的承载力，减少沉降量，提高稳定性。,山东科技大学 王清标,5,二、石灰桩加固机理,CaO+H,2,O=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,。,山东科技大学 王清标,6,3,、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。,2,、生石灰的水化反应为放热反应,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。,山东科技大学 王清标,7,二 加固机理,（一）桩间土作用,（,1,）成孔挤密,（,2,）膨胀挤密,生石灰吸水膨胀，使桩间土产生挤压力。生石灰愈细，膨胀就愈小。自然状态下熟化后其体积增到原来的,1.5,3.5,倍。,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。,成孔后灌入生石灰后吸水膨胀，使桩间土受到强大的挤压力，这对桩间土的挤密起主导作用。,山东科技大学 王清标,8,水化产物对土颗粒产生胶结作用，从而使土聚集，体积增大，并趋于紧密。,（,3,）脱水挤密,软粘土的含水量一般为,40%,80%,，,1kg,生石灰的消解反应要吸收,0.32kg,的水。实测桩土的温度在,50C,以上，使土产生一定的汽化脱水。,1,、,CaO,水化反应要吸收较多的水,2,、,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,f,提高，一般提高,15%,20%,。,（,4,）胶凝作用,（,5,）置换作用：石灰桩桩体比桩间土强度大，置换后形成复合地基。,（,6,）排水固结作用：石灰桩的渗透系数较大；桩间距较小；水平排水路径很短。,-,具有较好的排水固结作用。,（,7,）加固层的减载作用：石灰桩的密度为,8KN/m,，显著小于土的密度。,山东科技大学 王清标,9,山东科技大学 王清标,10,（二）桩身作用,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,桩身强度和膨胀率即吸水量有关，吸水量过大，会导致桩自身的软化,山东科技大学 王清标,11,（三）复合地基作用,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,对石灰桩复合地基的要求,既能把桩周土中的水吸干，,又能防止桩自身的软化。,在采取了防止桩身软化措施后，桩身可以有较高的强度,抗压强度在,400,500kPa,因此在复合地基中起主导作用。,山东科技大学 王清标,12,三 设计计算,1,）桩体掺合料配合比,生石灰与掺合料的体积比可选用,1:1,或,1:2,，对于淤泥、淤泥质土等软土可适当增加生石灰用量，桩顶附近生石灰用量不宜过大。当掺石膏和水泥时，掺加量为生石灰用量的,3%,10%,。,2,）桩径、桩距及布桩,石灰桩成孔直径,300,400mm,，可按等边三角形或矩形布桩，桩中心距可取,2,3,倍成孔直径。,石灰桩可仅布置在基础底面下，当基底土的承载力特征值小于,70kPa,时，宜在基础以外布置,1,2,排围护桩。,山东科技大学 王清标,13,3,）桩长,加固目的是为了减少沉降，或为解决深层滑动问题，需较长的桩。,采用,洛阳铲,成孔，桩长不宜超过,6m,；机械成孔管外投料时，桩长不宜超过,8m,；螺旋钻成孔及管内投料时可适当加长。,4,）承载力计算,山东科技大学 王清标,14,灰桩在软土中桩身强度多在,0.3,1.0MPa,之间,强度较低。复合地基承载力特征值不宜超过,160kPa,。,山东科技大学 王清标,15,5,）沉降计算,石灰桩复合土层压缩模量宜通过桩身及桩间土压缩试验确定，初步设计时可按下式估算：,山东科技大学 王清标,16,四 施工技术,1,）材料选用,石灰材料应选用新鲜生石灰块，有效氧化钙含量不宜低于,70%,，粒径不应大于,70mm,，含粉量（即消石灰）不宜超过,15%,。掺合料应保持适当的含水量，使用粉煤灰或炉渣时含水量宜控制在,30%,左右。,2,）施工顺序,在加固范围内施工时，先外排再内排；先周边后中间；单排桩应先施工两端后中间，并按每间隔,1,2,孔的施工顺序进行，不允许由一边向另一边平行推移。,如对原建筑物地基加固，其施工顺序应由外及里地进行；如临近建筑物或紧贴水源边，可先施工部分“隔断桩”将其施工区隔开；对很软粘性土地基，应先在较大距离打石灰桩，过,28d,后再按设计间距补桩。,山东科技大学 王清标,17,3,）成孔方法,可采用洛阳铲或机械成孔。机械成孔分为沉管、冲击、螺旋及爆破成孔等,。,（,1,）,沉管法：,沉孔最大深度不超过,8m,。,（,2,）,冲击法：,用冲击钻机将,0.6,3.2t,锥形钻头提升,0.5,2.0m,高度后自由落下，反复冲击，使土层成孔。孔径大，孔深不受限制。,（,3,）,螺旋钻进法,：桩孔深度不受设备限制。,（,4,）爆破法：其成孔工艺简便，不需要打桩机械，适用于缺少施工机械的建筑工程场地。可分为药眼法和药管法两种施工法。,a,药眼法。此法适用于含水量不超过,22%,的土层。,b,药管法。此法适用于含水量较大土层。,山东科技大学 王清标,18,4,）成桩工艺,可采用管外投料法、管内投料法、挖孔投料法成桩。,（,1,）管外投料法,管外投料法成桩工艺流程,1.,堆放桩料,2.,成下段孔,3.,堆填桩料,4.,成下段孔,5.,填料,6.,夯实成下桩身,7.,填料,8.,夯实,9.,封顶,山东科技大学 王清标,19,管外投料法施工要点：,灌料量控制,当掺合料为粉煤灰和煤渣时，桩料干密度达到,10,11kN,m,3,，可保证桩身密实度。,确定灌料量时，将计算乘以,1.4,的压实系数（施工充盈系数）作为每延米灌料量。,设计桩径为桩管直径的,1.2,1.4,倍，当桩管直径较大时，由于反插后拔管较大，要防止造成拔管困难。,打桩顺序,应尽量采用封闭式打法，即从外圈向内圈施工。能以桩身重量增加覆盖压力，减少地面隆起。,为避免生石灰膨胀引起邻近孔的塌孔，宜间隔施打。,山东科技大学 王清标,20,（,2,）管内投料法,与振动沉管施工法类似，管内投料施工适用于地下水位较高的软土地区，不易形成桩回淤而导致的桩身缩颈、断裂等现象。,（,3,）挖孔投料法,利用洛阳铲，人工成孔，投料夯实。,待挖孔验收合格后，用小型污水泵将孔内水排干。桩材每次拌合量为,0.3,0.4m,桩长用料量，拌均匀后灌人孔内，夯击密实。,工艺流程：定位十字镐、钢钎或铁锹开口工人洛阳铲成孔孔径、孔深检查孔内抽水孔口拌和桩料下料夯实再下料再夯实封口填土夯实。,石灰桩法施工图片,山东科技大学 王清标,21,五 提高石灰桩复合地基承载力途径,1,）提高桩身强度的方法,（,1,）增加桩身的约束力，限制膨胀,采用灰土、素土、低标号混凝土以及其他不透水材料压实封顶，利用施工机械前进式的打桩顺序等均可增加限制膨胀力的上覆压力；,保证填筑石灰的干密度为,11.6kN,m,3,，膨胀时压力能达到,50kPa,，则石灰桩吸水膨胀后的干密度能保持在,8.8,8.9kN,m,3,，能保证桩身不出现“软心”，并具有一定桩身强度。,（,2,）桩身掺加活性材料,主要是高硅质材料，如火山灰、粉煤灰等，实际工程中多用粉煤灰。如果同时再掺加一些石膏、水泥或铁粉，效果可能更佳。,山东科技大学 王清标,22,2,）改善桩间土加固效果的措施,（,1,）采用优质生石灰是改善桩间土加固效果的首要措施。,（,2,）增加石灰的置换率。常用的置换率在,1,11,1,5,之间。,（,3,）在置换率相同的情况下，采取“细而密”的布桩方案，大大缩短桩间土的固结排水路径，有利于桩间土的改善。,（,4,）在高含水量的软土中设置排水砂井等。,山东科技大学 王清标,23,六 质量检测,施工检测宜在施工,7,10d,后进行；竣工验收检测在施工后,28d,后进行。,施工检测可采用静力触探、动力触探或标准贯入试验。检测部位为桩中心及桩间土，每两点为一组。检测组数不少于总桩数的,1%,。,基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。载荷试验数量宜为地基处理面积每,200m,2,左右布置一个点，每一单体工程不应少于,3,点。,七,工程