灰土擠密樁法和土擠密樁法內(nèi)容豐富

地基處理

GroundTreatment重慶交通大學(xué)河海學(xué)院吳文雪第7章灰土擠密樁法和土擠密樁法

Chapter7LimeSoilColumnand

EarthColumn

7.1概述

7.1Introduction

灰土擠密樁法和土擠密樁法都是利用成孔過(guò)程中的橫向擠壓作用，樁孔內(nèi)土被擠向周圍，使樁間土擠密，然后將灰土或素土（粘性土）分層填入樁孔內(nèi)，并分層夯填密實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。前者稱為灰土擠密樁法，后者稱為土擠密樁法。土擠密樁法是原蘇聯(lián)阿別列夫教授于1934年首創(chuàng)，20世紀(jì)50年代中期我國(guó)西北黃土地區(qū)開(kāi)始進(jìn)行土擠密樁法的研究和應(yīng)用。

分層填料夯實(shí)過(guò)程中的橫向擠壓密實(shí)作用，使樁間土擠密，所夯實(shí)的土樁或灰土樁屬于柔性樁，它們與擠密的樁間土共同構(gòu)成構(gòu)成復(fù)合地基，達(dá)到提高承載力與減少沉降量的目的。

當(dāng)樁土為素填土材料時(shí)稱為土樁擠密樁；當(dāng)樁土為灰土二灰填料時(shí)稱為灰土擠密樁或二灰樁擠密樁?？變?nèi)深層強(qiáng)夯（DDC）灰土樁孔內(nèi)深層強(qiáng)夯（DDC）素土樁素土樁三合土樁2、適用范圍

1)灰土擠密樁法和土擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理地基的深度為5～15m。

2)在消除土的濕陷性和減小滲透性方面，灰土擠密樁或土擠密樁的效果基本相同或差別不大。但是，土擠密樁地基的承載力和水穩(wěn)性不及灰土擠密樁，選用上述方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程要求和處理地基的目的來(lái)確定。3)當(dāng)以提高地基的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)性為主要目的時(shí)，宜選用灰土擠密樁法；4)當(dāng)以消除地基的濕陷性為主要目的時(shí)，宜選用土擠密樁法。

5)大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，土或灰土擠密樁用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基，不論是消除土的濕陷性還是提高承載力都是有效的。

但是，需要注意的是，當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4％、飽和度超過(guò)65％時(shí)，在成孔及拔管過(guò)程中，樁孔及其周圍容易縮頸和隆起，擠密效果差。故上述方法不適用于處理地下水位以下及處于毛細(xì)飽和帶的土層。主要特點(diǎn)

灰土擠密樁法和土擠密樁法與其他地基處理方法比較，有如下主要特征：

1)

土樁和灰土擠密樁法是橫向擠密，但可同樣達(dá)到所要求加密處理后的最大干密度的指標(biāo)；

2)

與土墊層相比，無(wú)須開(kāi)挖回填，因而節(jié)約了開(kāi)挖和回填土方的工作量，比換填法縮短工期約一半；

3)可以深層加密。由于不受開(kāi)挖和回填的限制，較墊層法處理深度大，可達(dá)12～15m；4)

由于填入樁孔的材料均屬就地取材，因而比其他處理濕陷性黃土和人工填土的方法造價(jià)均要低，能取得很好的效益。

1、土的側(cè)向擠密作用

土(或灰土)樁擠壓成孔時(shí)，樁孔位置原有土體被強(qiáng)制側(cè)向擠壓，使樁周一定范圍內(nèi)的土層密實(shí)度提高。其擠密影響半徑通常為1.5~2.0d(為樁徑直徑)。

相鄰樁孔間擠密效果試驗(yàn)表明，在相鄰樁孔擠密區(qū)交界處擠密效果相互疊加，樁間土中心部位的密實(shí)度增大，且樁間土的密度變得均勻，樁距越近，疊加效果越顯著。合理的相鄰樁孔中心距約為2~3倍樁孔直徑。7.2加固機(jī)理一、

加固機(jī)理2、灰土性質(zhì)作用

1)灰土樁：用石灰和土按一定體積比例(灰：土=2：8或3：7)拌和，并在樁孔內(nèi)夯實(shí)加密后形成的樁。①密實(shí)作用。在力學(xué)性能上，它可達(dá)到擠密地基效果，提高地基承載力，消除濕陷性，沉降均勻和沉降量減??；②石灰樁的效用。灰土在化學(xué)性能上具有氣硬性和水硬性，由于石灰內(nèi)帶正電荷鈣離子與帶負(fù)電荷粘土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土齡期增長(zhǎng)，土體固化作用提高，使土體逐漸增加強(qiáng)度。2)二灰樁：不僅利用了石灰料、粉煤灰材料在化學(xué)性能上的氣硬性與水硬性，同時(shí)也有效地利用了石灰料的膠體凝聚與膨脹充填性,→→共同作用提高強(qiáng)度。3樁體作用

在灰土樁擠密地基中，由于灰土樁的變形模量遠(yuǎn)大于樁間土的變形模量(灰土的變形模量為E0=29~36MPa，相當(dāng)于夯實(shí)素土的2~10倍)，荷載向樁上產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低了基礎(chǔ)底面以下一定深度內(nèi)土中的應(yīng)力，消除了持力層內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮變形和濕陷變形的不利因素。

此外，由于灰土樁對(duì)樁間土能起側(cè)向約束作用，限制土的側(cè)向移動(dòng)，樁間土只產(chǎn)生豎向壓密，使壓力與沉降始終呈線性關(guān)系。4素土墊層作用

土樁擠密的地基由樁間擠密土和分層填夯的素土樁組成，土樁樁體和樁間土均為被機(jī)械擠密的重塑土，兩者均屬同類土料。因此，土樁與樁間擠密土兩者的物理力學(xué)指標(biāo)無(wú)明顯差異。

因而，土樁擠密地基可視為厚度較大的素土墊層。二、影響加固效果的主要因素

1)天然含水量。土的天然含水量對(duì)擠密效果影響較大，當(dāng)含水量接近最優(yōu)含水量時(shí)，土呈塑性狀態(tài)，擠密效果最佳。當(dāng)含水量偏低，土呈堅(jiān)硬狀態(tài)時(shí)，有效擠密區(qū)變小。當(dāng)含水量過(guò)高時(shí)，由于擠壓引起超孔隙水壓力，土體難以擠密，且孔壁附近土的強(qiáng)度因受擾動(dòng)而降低，拔管時(shí)容易出現(xiàn)縮頸等情況。

2)干密度。土的干密度對(duì)擠密效果同樣有較大影響，土的天然干密度越大，則有效擠密范圍越大；反之，則有效擠密區(qū)較小，擠密效果較差。土質(zhì)均勻則有效擠密范圍大，土質(zhì)不均勻，則有效擠密范圍小。

3)天然空隙比。土體的天然空隙比對(duì)擠密效果有較大影響，當(dāng)e=0.90~1.20時(shí)，擠密效果好，當(dāng)e<0.80時(shí)，一般情況下土的濕陷性已消除，沒(méi)有必要采用擠密地基，故應(yīng)持慎重態(tài)度。(一)一般原則

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、建筑結(jié)構(gòu)類型和要求，明確地基處理主要目的，并依此確定采用土樁或灰土樁。地基處理目的一般分為下列四種：①一般濕陷性黃土場(chǎng)地。對(duì)單層或多層建筑，如果以消除濕陷性為主要目的時(shí)，宜采用土樁法；對(duì)高層建筑或地基浸水可能性較大的重要建筑物，如果以提高承載力和水穩(wěn)定性為主要目的時(shí)，宜采用灰土樁法。②新近堆積黃土場(chǎng)地。除要求消除其濕陷性外，一般以降低其壓縮性并提高承載力為主要目的，根據(jù)建筑類型確定采用土樁法或灰土樁法。

7.3設(shè)計(jì)計(jì)算

7.3DesignProcedure④對(duì)重要工程或在缺乏經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)。施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，如土性基本相同，試驗(yàn)可在一處進(jìn)行，如土性差異明顯，應(yīng)在不同地段分別進(jìn)行試驗(yàn)。

③雜填土或素填土場(chǎng)地。以提高承載力為主要目的時(shí)，一般多采用灰土樁法。

(二)設(shè)計(jì)

1處理面積

灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的面積，應(yīng)大于基礎(chǔ)或建筑物底層平面的面積：1)當(dāng)采用局部處理時(shí)：a、對(duì)自重濕陷性黃土地基，超出基礎(chǔ)底面的寬度每邊不應(yīng)小于基底寬度的0.75倍，且不應(yīng)小于1.0m；b、對(duì)非自重濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基：每邊不小于基底寬度的0.25倍，并不小于0.5m；

2)采用整片處理時(shí)，超出建筑物外墻基礎(chǔ)底面外緣的寬度，每邊不宜小于處理土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于2m。2、樁孔直徑(d)與處理深度

1)樁孔直徑設(shè)計(jì)時(shí)如樁徑d過(guò)小，則樁數(shù)增加，并增大打樁和回填的工作量；如樁徑d過(guò)大，則樁間土擠密不夠，致使消除濕陷程度不夠理想，且對(duì)成孔機(jī)械要求也高。樁孔直徑300～450mm，并可根據(jù)所選用的成孔設(shè)備或成孔方法確定。2)處理深度灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的深度，應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地的土質(zhì)情況、工程要求和成孔及夯實(shí)設(shè)備等綜合因素確定。對(duì)濕陷性黃土地基，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025的有關(guān)規(guī)定。2、樁孔直徑(d)與處理深度濕陷性黃土地基的處理厚度問(wèn)題a要求消除地基全部濕陷量時(shí)，應(yīng)符合下列要求：①在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，應(yīng)處理基礎(chǔ)以下的全部濕陷性土層；

②非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，應(yīng)將基礎(chǔ)下濕陷起始?jí)毫π∮诟郊訅毫εc上覆土的飽和自重壓力之和的所有土層進(jìn)行處理或處理至基礎(chǔ)下的壓縮層下限為止。b消除三地基三部分三濕陷三量時(shí)三，適用三于乙三類建三筑，三其最三小處三理厚三度應(yīng)三符合三下列三要求三：①在自三重三濕陷三性黃三土場(chǎng)三地，三不應(yīng)三小于三濕陷三性土三層厚三度的2／3，并三應(yīng)控三制剩三余濕三陷量三不大三于20三cm；②在非三自重三濕陷三性黃三土場(chǎng)三地，三不應(yīng)三小于三壓縮三層厚三度的2／3。1)

按等邊三角形布樁，樁間距(s)為樁徑的2.0～2.5倍；

2)

或按估算(m)。

—樁間土最大干密度(t/m3)；地基處理前之平均干密度(t/m3)；—成孔后樁間土平均擠密系數(shù)(不宜小于0.93),對(duì)一般工程不應(yīng)小于0.9；d

為樁孔直徑（m）3、樁三位及三樁距土(或灰三土)樁的三擠密三效果三與樁三距有三關(guān)。三而樁三距的三確定三又與三土的三原始三干密三度和三孔隙三比有三關(guān)。三樁距三的設(shè)三計(jì)一三般應(yīng)三通過(guò)三試驗(yàn)三或計(jì)三算確三定?！煽兹龜D密三深度三內(nèi)，三樁間三土平三均干三密度(t三/m3)，平三均試三樣數(shù)三不應(yīng)三少于6組。3、樁三位及三樁距處理三填土三地基三時(shí)，三鑒于三其干三密度三值變?nèi)齽?dòng)較三大，三一般三不易三按上三式計(jì)三算樁三孔間三距，三為此三，可三根據(jù)三擠密三前地三基土三的承三載力三特征三值fsk和擠三密后三處理三地基三要求三達(dá)到三的承三載力三特征三值fsp三k，利三用下三式計(jì)三算樁三孔間三距式中三：fpk——灰土三樁體三的承三載力三特征三值，三宜取fpk=5三00三kPa4、樁三孔的三數(shù)量(n)樁孔三的數(shù)三量n=A/AeA為擬三處理三面積(m2)；Ae為單三根樁三承擔(dān)三的處三理面三積(m2)：de——根樁三分擔(dān)三的處三理地三基面三積的三等效三圓直三徑(m三)；樁孔三按等三邊三三角形三布置三：de＝1.三05s；樁孔三按正三方形三布置：de＝1.三13s。5、填三料及三壓實(shí)三系數(shù)樁孔三內(nèi)的三填料三，應(yīng)三根據(jù)三工程三要求三或處三理地三基的三目的三確定三，樁三體的三夯實(shí)三質(zhì)量三宜用平均三壓實(shí)三系數(shù)lc控制三。當(dāng)樁三孔內(nèi)三用灰三土或三素土三分層三回填三、分三層夯三實(shí)時(shí)三，樁三體內(nèi)三的平三均壓三實(shí)系三數(shù)lc值，三均不三應(yīng)小三于0.三96；消三石灰三與土三的體三積配三合比三，宜三為2：8或3：7；樁頂三標(biāo)高三以上三應(yīng)設(shè)三置30三0～50三0m三m厚的2：8灰土三墊層三，其壓實(shí)三系數(shù)lc不應(yīng)三小于0.三956、承三載力三特征三值灰土三擠密三樁和三土擠三密樁三復(fù)合三地基三承載三力特三征值三，應(yīng)三通過(guò)三現(xiàn)場(chǎng)三單樁三或多三樁復(fù)三合地三基載三荷試三驗(yàn)確三定。初三步設(shè)三計(jì)階三段，三當(dāng)無(wú)三試驗(yàn)三資料三時(shí)，三可按三當(dāng)?shù)厝?jīng)驗(yàn)三確定三，但三對(duì)灰三土擠三密樁三復(fù)合三地基三的承三載力三特征三值，三不宜三大于三處理三前的2.三0倍，三并不三宜大三于25三0k三Pa；對(duì)三土擠三密樁三復(fù)合三地基三的承三載力三特征三值，三不宜三大于三處理三前的1.三4倍，三并不三宜大三于18三0k三Pa7、地三基變?nèi)斡?jì)三算灰土三擠密三樁和三土擠三密樁三復(fù)合三地基三的變?nèi)斡?jì)三算，三應(yīng)符三合現(xiàn)三行國(guó)三家標(biāo)三準(zhǔn)《建筑三地基三基礎(chǔ)三設(shè)計(jì)三規(guī)范》G三B三50三00三7的有三關(guān)規(guī)三定，三其中三復(fù)合三土層三的壓三縮模三量，三可采三用載三荷試三驗(yàn)的三變形三模量三代替。施工三主要三包括三樁孔成孔和樁三孔夯填。1、成孔三方法三有沉管三法（錘三擊、三振動(dòng)三）、沖擊三法和爆擴(kuò)三法等。三成孔三施工三時(shí)地三基土三宜接近最優(yōu)三含水三量，當(dāng)三含水三量低三于12％時(shí)三，宜三加水三增濕三至最三優(yōu)含三水量三。夯填三施工三前應(yīng)三進(jìn)行夯填三工藝三試驗(yàn)，確三定合三理的三分次三填料三量和三夯擊三次數(shù)三。7.三4施三工7.三4三Co三ns三tr三uc三ti三on2樁頂三設(shè)計(jì)三標(biāo)高三以上三的預(yù)三留覆三蓋上三層厚三度宜三符合三下列三要求三：1)沉管三（錘三擊、三振動(dòng)三）成三孔，三宜為0.三50～0.三70三m；2)沖擊三成孔三，宜三為1.三20～1.三50三m?！督ㄖ鼗幚砣夹g(shù)三規(guī)范》(三JG三J三79三--三20三02三)第條三規(guī)定三：當(dāng)三土的三含水三量低三于12三%時(shí)，三應(yīng)對(duì)三擬處三理范三圍內(nèi)三的土三層進(jìn)三行增三濕，三增濕三土的三加水三量可三按下三式估三算:式中Q

：計(jì)算加水量(m3)；v

：擬加固土的總體積(m3)；：地基處理前土的平均干密度（t/m3）；wop：土的最優(yōu)含水量（%），通過(guò)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)求得；：地基處理前土的平均含水量（%）；k：損耗系數(shù)，可取1.05～1.10。應(yīng)當(dāng)三在地三基處三理前4～6d，將三需增三濕的三水通三過(guò)一三定數(shù)三量和三一定三深度三的滲三水孔三，均三勻地三浸人三擬處三理范三圍內(nèi)三的上三層中三。3成孔三時(shí)，三地基三土宜三接近三最優(yōu)三（或三塑限三）含三水量4成孔三和孔三內(nèi)回三填夯三實(shí)1)成孔三和孔三內(nèi)回三填夯三實(shí)的三施工三順序三，當(dāng)三整片三處理三時(shí)，三宜從三里（三或中三間）三向外三間隔1～2孔進(jìn)三行，三對(duì)大三型工三程，三可采三取分三段施三工；三當(dāng)局三部處三理時(shí)三，宜三從外三向里三間隔1～2孔進(jìn)三行；2)向孔三內(nèi)填三料前三，孔三底應(yīng)三夯實(shí)三，并三應(yīng)抽三樣檢三查樁孔三的直三徑、深度和垂直三度；3)樁孔三的垂三直度三偏差三不宜三大于1.三5%；4)樁孔三中心三點(diǎn)的三偏差三不宜三超過(guò)三樁距三設(shè)計(jì)三值的5%；5)經(jīng)檢三驗(yàn)合三格后三，應(yīng)三按設(shè)三計(jì)要三求，三向孔三內(nèi)分三層填三入篩三好的三素土三、灰三土或三其他三填料三，并三應(yīng)分三層夯三實(shí)至三設(shè)計(jì)三標(biāo)高三。5施工三過(guò)程三中，三應(yīng)有三專人三監(jiān)理三成孔三及回三填夯三實(shí)的三質(zhì)量三，并三應(yīng)做三好施三工記三錄。如發(fā)三現(xiàn)地三基土三質(zhì)與三勘察三資料三不符三，應(yīng)三立即三停止三施工三，待三查明三情況三或采三取有三效措三施處三理后三，方三可繼三續(xù)施三工。6注意三施工三過(guò)程三的連三續(xù)檢三驗(yàn)。包括三填料三及分三層夯三實(shí)、三記錄三、樁三位精三度等三。7施工三中可三能出三現(xiàn)的三問(wèn)題三和處三理方三法1)夯打三時(shí)樁三孔內(nèi)三有滲三水、三涌水三、積三水現(xiàn)三象可三將孔三內(nèi)水三排出三地表三，或三將水三下部三分改三為混三凝土三樁或三碎石三樁，三水上三部分三仍為三土(或灰三土)樁。2)沉管三成孔三過(guò)程三中遇三障礙三物時(shí)三可采三取以三下措三施處三理：①用洛三陽(yáng)鏟三探查三并挖三除障三礙物三，也三可在三其上三面或三四周三適當(dāng)三增加三樁數(shù)三，以三彌補(bǔ)三局部三處理三深度三的不三足，三或從三結(jié)構(gòu)三上采三取適三當(dāng)措三施進(jìn)三行彌三補(bǔ)；②對(duì)未三填實(shí)三的墓三穴、三坑洞三、地三道等三面積三不大三，挖三除不三便時(shí)三，可三將樁三打穿三通過(guò)三，并三在此三范圍三內(nèi)增三加樁三數(shù)，三或從三結(jié)構(gòu)三上采三取適三當(dāng)措三施進(jìn)三行彌三補(bǔ)。7施工三中可三能出三現(xiàn)的三問(wèn)題三和處三理方三法3)夯打三時(shí)造三成縮三頸、三堵塞三、擠三密成三孔困三難、三孔壁三坍塌三等情三況，三可采三取以三下措三施處三理：①當(dāng)含三水量三過(guò)大三縮頸三比較三嚴(yán)重三時(shí)，三可向三孔內(nèi)三填干三砂、三生石三灰塊三、碎三磚碴三、干三水泥三、粉三煤灰三；如三含水三量過(guò)三小，三可預(yù)三先浸三水，三使之三達(dá)到三或接三近最三優(yōu)含三水量三；②遵守三成孔三順序三，由三外向三里間三隔進(jìn)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，三或隔三幾個(gè)三樁位三跳打三夯實(shí)三；④合理三控制三樁的三有效三擠密三范圍三。2抽樣三檢驗(yàn)三的數(shù)三量對(duì)一三般工三程不三應(yīng)少三于樁三總數(shù)三的l%；對(duì)三重要三工程三不應(yīng)三少于三樁總?cè)龜?shù)的1.三5%。1成樁三后，三應(yīng)及三時(shí)抽三樣檢三驗(yàn)灰三土擠三密樁三或土三擠密三樁處三理地三基的三質(zhì)量。

對(duì)一般工程。主要應(yīng)檢查施工記錄、檢測(cè)全部處理深度內(nèi)樁體和樁間土的干密度，并將其分別換算為平均壓實(shí)系數(shù)和平均擠密系數(shù)；對(duì)重三要工三程，除檢三測(cè)上三述內(nèi)三容外三，還三應(yīng)測(cè)三定全三部處三理深三度內(nèi)三樁間三土的三壓縮三性和三濕陷三性。7.三4質(zhì)量三檢驗(yàn)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、夯實(shí)三質(zhì)量三的檢三測(cè)方三法（1）輕三便觸三探檢三驗(yàn)法先通三過(guò)試三驗(yàn)夯三填，三求得三檢定三錘擊三數(shù)，三施工三檢驗(yàn)三時(shí)以三實(shí)際三錘擊三數(shù)不三小于三檢定三錘擊三數(shù)為三合格三。輕便三觸探三檢測(cè)三應(yīng)在三夯填三后24三h內(nèi)進(jìn)三行，三其檢三測(cè)的三有效三深度三為3~三4m。(2三)環(huán)刀三取樣三檢驗(yàn)三法。先用三洛陽(yáng)三鏟在三樁孔三中心三挖孔三或通三過(guò)開(kāi)三剖樁三身，三從基三底算三起沿三深度三方向三每隔1.三0~三1.三5m用帶三長(zhǎng)把三的小三環(huán)刀三分層三取出三原狀三夯實(shí)三土樣三，測(cè)三定其三干密三度。三有效三深度三為3~