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1、挤密桩法2018年石灰桩：将不同比例的生石灰与粉煤灰等掺合料，拌合和均匀，在孔内夯实形成竖向增强体，并与桩间土组成复合地基的处理方法。石灰桩属可压缩的低粘结强度桩。由于生石灰与地基中的水，土产生一系列物理化学作用，改善桩体周围土体的物理力学性质，从而使桩间土与桩体形成复合地基，达到地基加固的目的。适用于处理杂填土、素填土、一般粘性土、淤泥质土以及透水性小的粉土。适用于道路、码头、铁路、软弱地基的加固工程及托还工程和基坑支护工程。1）灰土桩：以消石灰和土（粉煤灰或矿渣）为桩体材料，成孔夯实并挤密桩周形成复合地基。2）石灰柱（喷粉桩）：通过特殊的搅拌机将石灰粉与原位软土搅拌均匀，促使软土硬结，形成
2、石灰柱。3）石灰浆压力喷注法：压力注浆的一种。石灰桩：成孔后，孔中加入生石灰块，或石灰块中掺入水硬性材料和火山灰。在拔管的同时进行振密，捣密。利用生石灰的的水化反应（吸水，膨胀，发热，离子交换），使桩周土体的含水量降低，孔隙比减小.石灰桩的加固机理1）生石灰的水化反应及其特性1 .反应过程吸收大量水分:生石灰的吸水量包括两部分，一部分是CaO水化所需的水量，另一部分是生石灰的水化产物Ca(0H)2的孔隙吸水量。2 .生石灰的水化反应为放热反应：所放热量可使地基土温度提高，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，增加土的密实度。3 .生石灰水化反应中伴随有体积的显著增大：水化过
3、程中，由于固相体积和孔隙体积的增大，生石灰水化后可膨胀到原体积的L535倍。2)可从桩间土、桩身和复合地基三个方面分析D)桩间土a.成孔挤密作用采用振动沉管法成孔，会对桩间土产生挤密效果。但对灵敏度高的饱和软粘土，成桩过程会破坏土的原状结构，降低土的强度。b.吸水作用：实践证明，Ikg纯氧化钙消化成为熟石灰可吸水0.32kgo对石灰桩桩体，在一般压力下吸水量约为65%70%。根据石灰桩吸水总量等于桩间土降低的水总量，可得出软土含水量的降低值。c.膨胀挤密：生石灰具有吸水膨胀作用,在压力50-100kPa时，膨胀量为20%30%o膨胀的结果使桩周土挤密。d.发热脱水：Ikg氧化钙在水化时可产生2
4、80卡热量,桩身温度可达200-300度。使土产生一定的气化脱水,从而导致土中含水量下降、孔隙比减小、土颗粒靠拢挤密，在所加固区的地下水位也有一定的下降。e.离子交换：软土中钠离子与石灰中的钙离子发生置换，改善了桩间土的性质，并在石灰桩表层形成一个强度很高的硬层。f.置换作用：软土为强度较高的石灰桩所代替，从而增加复合地基承载力。g.减载作用：石灰桩的搀和料为轻质的粉煤灰或炉渣，生石灰的重度约为IokN/m3,石灰桩身饱和后的重度为13kNm3,因此，当采用洛阳铲或螺旋钻成孔，将桩位处原土取出，换成石灰桩体，并在土中形成大量密集分布的桩体，相当于以轻质的石灰桩置换土，复合土层的自重减轻，置换率
5、越大，则减载作用越明显。由此可减少桩底下卧层软弱土层的附加应力，对减少软土变形有一定作用。2）桩身加固机理生石灰桩本身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性。另外要防止出现软心现象。如何克服软心：a.必须要求石灰桩具有一定的初始密度，而且吸水过程中有一定的压力”艮制其自由胀发。b.加大充盈系数，提高石灰含量或缩短桩距，进一步约束桩的胀发。c.桩顶采用粘土封顶，可限制石灰膨胀而隆起。d.采用掺和料,也可防止软心。3）复合地基石灰桩复合地基承载力由三部分组成：桩身强度；桩间土;桩周形成的硬壳层。通过提高桩身强度、增加桩间土的加固效果都可以提高复合地基承载力。问题1:石灰桩对
6、软弱土的加固机理可分为物理加固和化学加固两个作用，下列属于物理加固作用的是（）。A、吸水作用;B、膨胀挤密作用；C、桩身置换作用;D、离子交换作用；E、凝胶作用；F、反应热作用;问题2:对软土采用石灰桩处理后，石灰桩外表层会形成一层强度很高的硬壳层，这主要是由（）起的作用。A、吸水膨胀；B、离子交换；Cx反应热；D、碳酸反应;石灰桩的技术特点：1 .能够使软土迅速固结。即使是松散的新填土，在加固范围内成桩后7-28天基本完成固结。2 .可大量使用工业废料，具有显著社会效益。3 .节约钢材，水泥，造价低廉。4 .设备简单，可就地取材，便于推广。5 .施工速度快。6 .人工挖孔施工无振动和噪声，可
7、在狭窄的空间内施工。7 .国内受设备限制，大多采用6m内以内的浅层加固。石灰桩的设计计算石灰桩的设计以经验为主，无经验要进行试桩1 .桩径，桩位及布置：石灰桩成孔直径应根据设计要求及所选用的成孔方法确定，常用300400mm,可按等边三角形或矩形布桩，桩中心距可取23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。2桩长：取决于加固目的，上部结构条件及成孔机具。对于变形要求高的建筑物地基，宜达到计算压缩层底部；对用于地基稳定目的的石灰桩，应穿过可能的滑动面；应满足软弱下卧层承载力要求，并使复合地基沉降控制在容许值之内。3 .桩体材
8、料：石灰桩的主要固化剂为生石灰，掺合料宜优先选用粉煤灰、火山灰、炉渣等工业废料。生石灰与掺合料的配合比宜根据地质情况确定，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%o4 .垫层：当地基需要排水通道时，可在桩顶设200-30Omm的砂石垫层。5 .石灰桩复合地基的承载力特征值：不宜超过160kpa,当土质较好并采取保证桩身强度的措施，经过试验后可以适当提高。a.现场荷载试验法b.公式计算方法fspk=mfPk+(-HMSk桩身强度fpk：现场单桩静荷载试验或静力触探试验确定
9、,初步设计时机二300450kPa0桩间土强度fsk:取天然地基承载力特征值的1.051.20倍，土质软弱或置换率大时取高值.面积置换率n：桩面积按1.11.2倍成孔直径计算，土质软弱时宜取高值。沉降计算：处理后地基变形应按现行的国家标准建筑地基基础设计规范GB50007有关规定进行计算。变形经验系数s可按地区沉降观测资料及经验确定石灰桩复合土层的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：ESP=蜃Esp:复合土层的压缩模量(MPa);a:系数,可取1.11.3,成孔对桩周土挤密效应好或置换率大时取高值：n:桩土应力比，可取34,长桩取大值。Es:天然上的压缩模量(MPa
10、);S.3.5计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论”其最终变形量可按下式计算：S=(PK=(PSN与(4万,-z,-ZT)(5.3.5)式中L地基最终变形t(mm):s一按分层总和法计算出的地基变形量：八一沉降计算经验系数.根弗地区沉降观测资料及经验确定.无地区经验时可采用表5.3.5的数值.一地基变形计算深度范围内所划分的土层数(图5.3.5)；Pq-对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力(kPa)；%基础底面下第1层土的压缩模量(MP应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算：zzm一基础底面至第/层土、第八层土底面的距离(m)；万八万
11、U一基础底面计算点至第，层土、第*层土底面范围内平均附加应力系石灰桩的施工1 .成桩1)材料：石灰桩的材料以生石灰为主。MgO含量小于或等于5%的生石灰称为钙质生石灰，大于5%的称为镁质生石灰。钙质生石灰水化反应能力大，反应速度快。石灰桩不推采用纯生石灰，应掺人一定的掺舍料，一般掺舍料用量控制在30-50%（重量比）范围内,使用掺和料的目的一方面是为了减少石灰用量，降低造价，更主要的是通过石灰与掺台料的化学反应提高桩身强度,掺和料常用有粉煤灰炉渣、矿渣、松散的亚粘土等。掺合料含水量宜在20%40%,便于夯实）成桩工艺1.管内成桩工艺管内成桩工艺是指用人工或机械成孔后，再填料夯实、封顶，自上而下
12、成孔、自下而上夯填成桩。人工挖孔成桩、冲击法成桩、螺旋钻进法成桩、沉管法成桩、爆扩法成桩等5种施工工艺a.人工挖孔成桩一般多采用人工洛阳铲成孔，适用于一般粘性土、淤泥质土和淤泥。b.冲击法成桩应用冲击转机将一定质量的钻头,以0.52m的高度周期地冲击土层,每次冲击之后，钻头在钢丝绳带动下回转一定的角度,从而形成一个规整的圆形断面钻孔。C.螺旋钻进法成桩螺旋钻进法是一种干式回转钻进方法，特点是用螺旋钻杆不断地!各土屑输送到地表，不使用冲洗液，符合石灰桩的施工要求，钻进效率高。长螺旋钻进法可以深孔钻进，但孔壁不能自立的土中无法适用。套管式螺旋钻进法适用于不稳定易塌孔的地层，最深可达35mo套管式(
13、旋站进法成桩工艺图打蚯机就位将打就机导向杆到垂直状态.使套管边皎转.边向下贯人.直到设计深度，领套下到设计深度后站杆停止林从套管DI部的加科少投入生石灰,(1)投料充冬后关闭套筒上端的气性e送入压空气使套管内的空气IK力达到规定ffU待套管内他力达到规定值后由动打雒机.使套管边反向网转.边向上提开.同时,套管内的空气压力I找出套花后.wwi4f4td沉管法成桩沉管法包括振动沉管法和锤击沉管法优点：沉管法成孔的孔壁光滑规整，挤密效果和施工技术都较容易控制和掌握缺点：最大成孔深度受桩架高度限制，一般不超过8m桩尖一一,；)I)F,3S8cOabc(Jefg振动打桩机施工石灰柢工艺图打桩机就位；b.
14、将桩管玩入到没计深度；a加料.先灌砂，再将新鲜生石灰块灌入管内；d.边振动边往上拔桩管,e.槌管拔出地面；匕桩顶压帘,将钢管底部用盲板封住后往下压5070cm,使枪顶石灰压密：g.封顶.阚管拔出后,往孔洞中填入粘性土.并压实或夯实e.爆扩法成孔药眼法药眼法爆扩成孔施工流程图(a)打小药眼Mb)装填炸药Ne)引爆成孔；1一药%2钢钎i3炸药；4一封土层；5导线；6”桩孔J7削土层适用于含水量不超过22%的土层药管法图5.3-7药管爆扩法成孔施工流程图（a）铲挖土孔,（b）装入炸药MC）引爆成孔；1一土孔；2-填砂;3炸药管河一封土,5一导线,6一桩孔,7削土层适用于含水量较大的土层管外成桩工艺图
15、5.3-8管外成桩工艺流程图1.堆放石灰料；2.成一段孔；3.在桩孔内填入石灰料；4.桩管打入一定深度成下一段孔拔出桩管后灌入石灰料；6.将桩孔内填料夯实，成下一段桩；7,再往孔内填料;8.将上段孔堵料夯实，成上段桩身；9,粘土封顶施工要点及顺序1.进行成桩试验和材料配合比试验，确定合理的成桩参数，并制定施工组织设计；2 .防止地表水和邻近水源渗透浸入石灰桩身；3 .打桩顺序按先外排后内排，先周边后中间的原则，单排采用先两端后中间顺序。石灰桩施工次序图4 .要严格控制填料量和材料质量，掺和材料严格按配合比与生石灰搅拌均匀。5 .成桩后应立即用粘土或混凝土等材料压实封顶，防止地表水流入桩身和防止
16、石灰桩因水化过分激烈而引起桩孔喷料。6 .基础施工应在石灰桩达到一定强度后进行。7 .注意施工安全，防止石灰桩喷料伤人。五质量检验一、桩身质量检验检查桩径、桩的外观、桩身材料分布、桩身密实度等静力触探、轻便触探、标贯试验测定桩身质量荷载试验二、桩间土检验静力触探、标贯试验、轻便触探、旁压试验等原位测试手段，同时钻孔取样进行室内土工试验，测定加固后的各项指标变化。三、复合地基质量检验采用现场单桩或多桩复合地基荷载试验桩周土抗药强度和含水盘变化规律（a）抗剪强度增长；（b）含水量降低土挤密桩和灰土挤密桩灰土挤密桩或土挤密桩通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将
17、备好的灰土或素土（粘性）分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高。用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩；用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩。二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。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515mo当以消除地基土的湿陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩法。当以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的时，直选用灰土挤密桩法。当地基土的含水量大于24%.饱和度大于65%时，不宜选用灰土挤密桩法或土挤密桩法。【例题-1】下列哪些地基土适合采用灰土挤密桩法处理？（八）地下水位以上的湿陷性黄土、素填
18、土和杂填土(B)湿陷性黄土、素填土和杂填土(C)以消除地基土的湿陷性为主要目的的地下水位以上的湿陷性黄土(D)以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的的地下水位以上的湿陷性黄土(E)地基土的含水量小于24%的湿陷性黄土【例题-2】下列哪些地基土适合采用土挤密桩法处理？（八）地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土(B)湿陷性黄土、素填土和杂填土(C)以消除地基土的湿陷性为主要目的的地下水位以上的湿陷性黄土(D)以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的的地下水位以上的湿陷性黄土(E)地基土的含水量小于24%的湿陷性黄土二.加固机理1 .挤密作用土中成孔时，桩孔内原有土体被强制侧向挤出，使
19、桩间土一定范围内的土层受到挤压、使桩周一定范围内的土层密实度提高。2 .灰土性质作用灰土桩：石灰与土按一定体积比例拌和，并在桩孔内夯实加密后形成的桩。3 .桩体作用灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量，基底下桩可分担近一半荷载，产生应力集中，消除持力层内产生大量变形和湿陷变形的不利因素。【例题-3】灰土挤密桩法的加固机理有：（八）挤密作用（B）灰土性质作用（C）置换作用（D）排水固结（E）减载作用（F）桩体作用【例题-4】土挤密桩法的加固机理有：（八）挤密作用（B）灰土性质作用（C）置换作用（D）排水固结（E）垫层作用（F）桩体作用设计计算1 .处理范围：灰土挤密桩和土挤密桩处理地基的面积，
20、应大于基础或建筑物底层平面的面积，并应符合下列规定：当采用局部处理时：超出基础底面的宽度：对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，每边不应小于基底宽度的0.25倍，并不应小于0.50m;对自重湿陷性黄土地基，每边不应小于基底宽度的0.75倍，并不应小于1.00mo当采用整片处理时：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2mo2 .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。3 .桩间距及桩位布置:直径可
21、由成孔设备或成孔方法确定。直径直为300450mm,以使桩间土得到基本均匀和有效的挤密为原则，保证桩间土的湿陷性能完全消失。桩孔宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的2.02.5倍，也可按下式估算：图5-10桩距计算示意图d_jIePd.Pd么=PenPd桩孔之间的中心距离（m）1:桩孔直径（m）d:桩间土的最大干密度（tm3）;Pmax：地基处理前上的平均干密度（tm3）;Pd:桩间土经_系数,对重要工程不宜小于0.93,对一般工程不应小于0.90。在成孔挤密深度内,桩间土的平均干密度,2,平均试样不小于6组。4 .桩孔数量:桩孔的数量可按下式估算：Q：桩孔数量Q：拟处理地基
22、面积(m2)：一根桩所承担的处理地基面积(m2)Q：一根桩分担的处理面积的等效直径,三角形布置HBESl正方形布置EAT,2de45 .桩孔内的填料,密实度及配合比：应根据工程要求或处理地基的目的确定，桩体的夯实质量宜用平均压实系数入C控制。当桩孔内用灰土或素土分层回填.分层夯实时，桩体内的平均压实系数值，均不应小于096;消石灰与土的体积配合比，宜为2：8或3：7。6 .垫层：桩顶标高以上应设置300500mm厚的2:8灰土垫层，其压实系数不应小于0.95。一方面可使桩顶和桩间土找平，另方面有利于改善应力扩散，调整桩土的应力比，并对减小桩身应力集中也有良好作用。7 ,灰土挤密桩和土挤密桩复合
23、地基承载力特征值：应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计当无试验资料时，可按当地经验确定，但对灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的2.0倍,并不宜大于250kPa;对上挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的1.4倍z并不宜大于180kPa08 ,灰土挤密桩和土挤密桩复合地基的变形计算：应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002的有关规定，其中复合土层的压缩模量，可采用载荷试验的变形模量代替。故桩和桩间土（复合土层）的变形可不计算，但应计算下卧未处理土层的变形。【例题-3某场地湿陷性黄土厚度78m、平均干密度设计要求消除黄土湿陷性，地基经治理
24、后，桩间土最大干密度要求达到1.6tm3o现决定采用挤密灰土桩处理地基。灰土桩桩径为0.4m,等边三角形布桩。根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）的要求,该场地灰土桩的桩距最接近下列哪个值？（桩间土平均挤密系数取0.93）（八）0.76m(B)0.78m(C)0.80m(D)1.0mS=O.95ZmJ=0.95x0.4“男X_=o.797m血d0.93x1.6-1.15【例题4】采用灰土挤密桩处理后的复合地基承载力特征值一般不宜大于多少？采用土挤密桩处理后的复合地基承载力特征值一般不宜大于多少？（八）150kPa(B)180kPa(C)200kPa(D)250kPa(E)280kP
25、a1.成桩1)施工准备：a)成孔时，地基土宜接近最优(或塑限)含水,当土的含水量低于12%时，宜对拟处理范围内的土层进行增湿，增湿土的加水可按下式估算：Q=Vpd(op-w)kb)桩顶设计标高以上的预留覆盖上层厚度宜符合下列要求：沉管(锤击、振动)成孔，宜为0.500.70m；冲击成孔，宜为1.201.50m.2)成孔和孔内夯实要求：成孔应按设计要求、成孔设备、现场土质和周围环境等情况，选用沉管(振动、锤击)或冲击等方法。成孔和孔内夯实施工要求：1 .成孔和孔内回填夯实的施工顺序，当整片处理时，宜从里(或中间)向外间隔12孔进行，对大型工程，可采取分段施工；当局部处理时，宜从外向里间隔12孔进
26、行；2 .向孔内填料前，孔底应夯实，并应抽样检查桩孔的直径、深度和垂直度；3 .桩孔的垂直度偏差不宜大于1.5%；4 .桩孔中心点的偏差不宜超过桩距设计值的5%；5 .经检验合格后，应按设计要求，向孔内分层填入筛好的素土、灰土或其他填料，并应分层夯实至设计标高。施工要点1 .夯打时孔内有渗水，涌水，积水现象可将孔内水排除地表，或者将水下部分改为混凝土桩或碎石桩，水上部分仍为土桩。2 .施工过程中，应有专人监理成孔及回填夯实的质量，并应做好施工记录。如发现地基土质与勘察资料不符，应立即停止施工，待查明情况或采取有效措施处理后，方可继续施工。3 .铺设灰土垫层前，应按设计要求将桩顶标高以上的预留松
27、动土层挖除或夯（压）密实。4 .雨季或冬季施工，应采取防雨或防冻措施，防止灰土和土料受雨水淋湿或冻结。5 .沉管成孔过程中遇障碍物时可采取一些措施进行处理。P1236 .夯打时造成缩径，堵孔，挤密成孔困难，孔壁坍塌等情况时，可采取一些措施。质量检验1）成桩后，应及时抽样检验灰土挤密桩或土挤密桩处理地基的质量。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压系数。对重要工程，除检测上述内容外，还应测定全部处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性。2）抽样检验的数量，对一般工程不应少于桩总数的I%；对重要工程不应少于桩总数的1.5%。3）灰土挤密桩和土挤密桩地墓竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。4）检验数量不应少于桩总数的0.5%,且每项单体工程不应少于3点。C桩间土挤密效果试验取样点【例题-5灰土挤密桩法或土挤密桩法的施工顺序可采用哪些顺序?（八）由里向外间隔进行（B）分段施工（C）由外向里间隔进行【例题夯实质量的检验方法有哪些？轻便触探检验法（B）环刀取样检验法（C）载荷试验法
