建筑施工手冊系列之地基處理與樁基工程 7-1-3 擠密樁地基

1、7-1-3 擠密樁地基7-1-3-1 灰土樁地基灰土擠密樁是利用錘擊將鋼管打入土中側(cè)向擠密成孔，將管拔出后，在樁孔中分層回填2：8或3：7灰土夯實而成，與樁間土共同組成復合地基以承受上部荷載。1特點及適用范圍灰土擠密樁與其他地基處理方法比較，有以下特點：灰土擠密樁成樁時為橫向擠密，可同樣達到所要求加密處理后的最大干密度指標，可消除地基土的濕陷性，提高承載力，降低壓縮性；與換土墊層相比，不需大量開挖回填，可節(jié)省土方開挖和回填土方工程量，工期可縮短50%以上；處理深度較大，可達1215m；可就地取材，應用廉價材料，降低工程造價2/3；機具簡單，施工方便，工效高。適于加固地下水位以上、天然含水量12

2、%25%、厚度515m的新填土、雜填土、濕陷性黃土以及含水率較大的軟弱地基。當?shù)鼗梁看笥?3%及其飽和度大于0.65時，打管成孔質(zhì)量不好，且易對鄰近已回填的樁體造成破壞，拔管后容易縮頸，遇此情況不宜采用灰土擠密樁?；彝翉姸容^高，樁身強度大于周圍地基土，可以分擔較大部分荷載，使樁間土承受的應力減小，而到深度24m以下則與土樁地基相似。一般情況下，如為了消除地基濕陷性或提高地基的承載力或水穩(wěn)性，降低壓縮性，宜選用灰土樁。2樁的構(gòu)造和布置（1）樁孔直徑根據(jù)工程量、擠密效果、施工設備、成孔方法及經(jīng)濟等情況而定，一般選用300600mm。（2）樁長根據(jù)土質(zhì)情況、樁處理地基的深度、工程要求和成孔設備

3、等因素確定，一般為515m。（3）樁距和排距樁孔一般按等邊三角形布置，其間距和排距由設計確定。（4）處理寬度處理地基的寬度一般大于基礎的寬度，由設計確定。（5）地基的承載力和壓縮模量灰土擠密樁處理地基的承載力標準值，應由設計通過原位測試或結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗確定。灰土擠密樁地基的壓縮模量應通過試驗或結(jié)合本地經(jīng)驗確定。3機具設備及材料要求（1）成孔設備一般采用0.6t或1.2t柴油打樁機或自制錘擊式打樁機，亦可采用沖擊鉆機或洛陽鏟成孔。（2）夯實機具常用夯實機具有偏心輪夾桿式夯實機和卷揚機提升式夯實機兩種，后者工程中應用較多。夯錘用鑄鋼制成，重量一般選用100300kg，其豎向投影面積的靜壓力不小于20

4、kPa。夯錘最大部分的直徑應較樁孔直徑小100150mm，以便填料順利通過夯錘4周。夯錘形狀下端應為拋物線形錐體或尖錐形錐體，上段成弧形。（3）樁孔內(nèi)的填料樁孔內(nèi)的填料應根據(jù)工程要求或處理地基的目的確定。土料、石灰質(zhì)量要求和工藝要求、含水量控制等同灰土墊層。夯實質(zhì)量應用壓實系數(shù)c控制，c應不小于0.97。4施工工藝方法要點（1）施工前應在現(xiàn)場進行成孔、夯填工藝和擠密效果試驗，以確定分層填料厚度、夯擊次數(shù)和夯實后干密度等要求。（2）樁施工一般采取先將基坑挖好，預留2030cm土層，然后在坑內(nèi)施工灰土樁。樁的成孔方法可根據(jù)現(xiàn)場機具條件選用沉管（振動、錘擊）法、爆擴法、沖擊法或洛陽鏟成孔法等。沉管法

5、是用打樁機將與樁孔同直徑的鋼管打入土中，使土向孔的周圍擠密，然后緩慢拔管成孔。樁管頂設樁帽，下端作成錐形約成60°角，樁尖可以上下活動（圖7-13），以利空氣流動，可減少拔管時的阻力，避免坍孔。成孔后應及時拔出樁管，不應在土中擱置時間過長。成孔施工時，地基土宜接近最優(yōu)含水量，當含水量低于12%時，宜加水增濕至最優(yōu)含水量。本法簡單易行，孔壁光滑平整，擠密效果好，應用最廣。但處理深度受樁架限制，一般不超過8m。爆擴法系用鋼釬打人土中形成直徑2540mm孔或用洛陽鏟打成直徑6080mm孔，然后在孔中裝人條形炸藥卷和23個雷管，爆擴成直徑2045cm。本法工藝簡單，但孔徑不易控制。沖擊法是使

6、用沖擊鉆鉆孔，將0.63.2t重錐形錘頭提升0.52.0m高后落下，反復沖擊成孔，用泥漿護壁，直徑可達5060cm，深度可達15m以上，適于處理濕陷性較大的土層。圖7-13 樁管構(gòu)造1-275mm無縫鋼管；2-300mm×10mm無縫鋼管；3-活動樁尖；4-10mm厚封頭板（設300mm排氣孔）；5-45mm管焊于樁管內(nèi)，穿M40螺栓；6-重塊（3）樁施工順序應先外排后里排，同排內(nèi)應間隔12孔進行；對大型工程可采取分段施工，以免因振動擠壓造成相鄰孔縮孔或坍孔。成孔后應清底夯實、夯平，夯實次數(shù)不少于8擊，并立即夯填灰土。（4）樁孔應分層回填夯實，每次回填厚度為250400mm,人工夯實

7、用重25kg，帶長柄的混凝土錘，機械夯實用偏心輪夾桿或夯實機或卷揚機提升式夯實機（圖7-14），或鏈條傳動摩擦輪提升連續(xù)式夯實機，一般落錘高度不小于2m，每層夯實不少于10錘。施打時，逐層以量斗定量向孔內(nèi)下料，逐層夯實。當采用連續(xù)夯實機時，則將灰土用鐵鍬不間斷地下料，每下2鍬夯2擊，均勻地向樁孔下料、夯實。樁頂應高出設計標高15cm，挖土時將高出部分鏟除。圖7-14 灰土樁夯實機構(gòu)造（樁直徑350mm）1-機架；2-鑄鋼夯錘，重45kg；3-1t卷揚機；4-樁孔（5）若孔底出現(xiàn)飽和軟弱土層時，可加大成孔間距，以防由于振動而造成已打好的樁孔內(nèi)擠塞；當孔底有地下水流入時，可采用井點降水后再回填填料

8、或向樁孔內(nèi)填入一定數(shù)量的干磚渣和石灰，經(jīng)夯實后再分層填入填料。5質(zhì)量控制（1）施工前應對土及灰土的質(zhì)量、樁孔放樣位置等進行檢查。（2）施工中應對樁孔直徑、樁孔深度、夯擊次數(shù)、填料的含水量等進行檢查。（3）施工結(jié)束后應對成樁的質(zhì)量及地基承載力進行檢驗。 （4）灰土擠密樁地基質(zhì)量檢驗標準如表7-10所示?；彝翑D密樁地垂質(zhì)量檢驗標準 表7-10注：樁徑允許偏差負值是指個別斷面。7-1-3-2 砂石樁地基砂樁和砂石樁統(tǒng)稱砂石樁，是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將砂或砂卵石（或礫石、碎石）擠壓入土孔中，形成大直徑的砂或砂卵石（碎石）所構(gòu)成的密實樁體，它是處理軟弱地基的一種常用的方法。這

9、種方法經(jīng)濟、簡單且有效。對于松砂地基，可通過擠壓、振動等作用，使地基達到密實，從而增加地基承載力，降低孔隙比，減少建筑物沉降，提高砂基抵抗震動液化的能力；用于處理軟粘土地基，可起到置換和排水砂井的作用，加速土的固結(jié)，形成置換樁與固結(jié)后軟粘土的復合地基，顯著地提高地基抗剪強度；而且，這種樁施工機具常規(guī)，操作工藝簡單，可節(jié)省水泥、鋼材，就地使用廉價地方材料，速度快，工程成本低，故應用較為廣泛。適用于擠密松散砂土、素填土和雜填土等地基，對建在飽和粘性土地基上主要不以變形控制的工程，也可采用砂石樁作置換處理。1一般構(gòu)造要求與布置（1）樁的直徑根據(jù)土質(zhì)類別、成孔機具設備條件和工程情況等而定，一般為30c

10、m，最大5080cm，對飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。（2）樁的長度當?shù)鼗械乃缮⑼翆雍穸炔淮髸r，可穿透整個松散土層；當厚度較大時，應根據(jù)建筑物地基的允許變形值和不小于最危險滑動面的深度來確定；對于液化砂層，樁長應穿透可液化層。（3）樁的布置和樁距樁的平面布置宜采用等邊三角形或正方形。樁距應通過現(xiàn)場試驗確定，但不宜大于砂石樁直徑的4倍。（4）處理寬度擠密地基的寬度應超出基礎的寬度，每邊放寬不應少于13排；砂石樁用于防止砂層液化時，每邊放寬不宜小于處理深度的1/2，并且不應小于5m。當可液化層上覆蓋有厚度大于3m的非液化層時，每邊放寬不宜小于液化層厚度的1/2，并且不應小于3m。（5）墊層在砂

11、石樁頂面應鋪設3050cm厚的砂或砂礫石（碎石）墊層，滿布于基底并予以壓實，以起擴散應力和排水作用。（6）地基的承載力和變形模量砂石樁處理的復合地基承載力和變形模量可按現(xiàn)場復合地基載荷試驗確定，也可用單樁和樁間土的載荷試驗按“7-1-4-1振沖地基”相同的方法計算確定。2機具設備及材料要求（1）振動沉管打樁機或錘擊沉管打樁機，其型號及技術(shù)性能參見7-2-3-2節(jié)。配套機具有樁管、吊斗、1t機動翻斗車等。（2）樁填料用天然級配的中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫、卵石或碎石等，含泥量不大于5%，并且不宜含有大于50mm的顆粒。3施工工藝方法要點（1）打砂石樁地基表面會產(chǎn)生松動或隆起，砂石樁施工標高要比

12、基礎底面高12m，以便在開挖基坑時消除表層松土；如基坑底仍不夠密實，可輔以人工夯實或機械碾壓。（2）砂石樁的施工順序，應從外圍或兩側(cè)向中間進行，如砂石樁間距較大，亦可逐排進行，以擠密為主的砂石樁同一排應間隔進行。（3）砂石樁成樁工藝有振動成樁法和錘擊成樁法兩種。振動法系采用振動沉樁機將帶活瓣樁尖的砂石樁同直徑的鋼管沉下，往樁管內(nèi)灌砂石后，邊振動邊緩慢拔出樁管；或在振動拔管的過程中，每拔0.5m高停拔振動2030s；或?qū)豆軌合氯缓笤侔危员銓⒙淙霕犊變?nèi)的砂石壓實，并可使樁徑擴大。振動力以3070kN為宜，不應太大，以防過分擾動土體。拔管速度應控制在1.01.5m/min范圍內(nèi)，打直徑50070

13、0mm砂石樁通常采用大噸位KM2-1200A型振動打樁機（圖7-15）施工，因振動是垂直方向的，所以樁徑擴大有限。本法機械化、自動化水平和生產(chǎn)效率較高（150200m/d），適用于松散砂土和軟粘土。錘擊法是將帶有活瓣樁靴或混凝土樁尖的樁管，用錘擊沉樁機打入土中，往樁管內(nèi)灌砂后緩慢拔出，或在拔出過程中低錘擊管，或?qū)豆軌合略侔?，砂石從樁管?nèi)排入樁孔成樁并使密實。由于樁管對土的沖擊力作用，使樁周圍土得到擠密，并使樁徑向外擴展。但拔管不能過快，以免形成中斷、縮頸而造成事故。對特別軟弱的土層，亦可采取二次打入樁管灌砂石工藝，形成擴大砂石樁。如缺乏錘擊沉管機，亦可采用蒸汽錘、落錘或柴油打樁機沉樁管，另配

14、一臺起重機拔管。本法適用于軟弱粘性土。圖7-15 振動打樁機打砂石樁（a）振動打樁機沉樁；（b）活瓣樁靴1-樁機導架；2-減震器；3-振動錘；4-樁管；5-活瓣樁尖；6-裝砂石下料斗；7-機座；8-活門開啟限位裝里；9-鎖軸（4）施工前應進行成樁擠密試驗，樁數(shù)宜為79根。振動法應根據(jù)沉管和擠密情況，以確定填砂石量、提升高度和速度、擠壓次數(shù)和時間、電機工作電流等，作為控制質(zhì)量的標準，以保證擠密均勻和樁身的連續(xù)性。（5）灌砂石時含水量應加控制，對飽和土層，砂石可采用飽和狀態(tài)，對非飽和土或雜填土，或能形成直立的樁孔壁的土層，含水量可采用7%9%。（6）砂石樁應控制填砂石量。砂石樁孔內(nèi)的填砂石量可按下

15、式計算：S=Aplds1+e(1+0.01w) （7-8）式中 S填砂石量（以重量計）；Ap砂石樁的截面積； l樁長；ds砂石料的相對密度；e地基擠密后要求達到的孔隙比； w砂石料的含水量（%）。砂樁的灌砂量通常按樁孔的體積和砂在中密狀態(tài)時的干密度計算（一般取2倍樁管入土體積）。砂石樁實際灌砂石量（不包括水重），不得少于設計值的95%。如發(fā)現(xiàn)砂石量不夠或砂石樁中斷等情況，可在原位進行復打灌砂石。4質(zhì)量控制（1）施工前應檢查砂、砂石料的含泥量及有機質(zhì)含量、樣樁的位置等。 （2）施工中檢查每根砂樁、砂石樁的樁位、灌砂、砂石量、標高、垂直度等。（3）施工結(jié)束后檢查被加固地基的強度（擠密效果）和承載力

16、。樁身及樁與樁之間土的擠密質(zhì)量、可用標準貫入、靜力觸探或動力觸探等方法檢測，以不小于設計要求的數(shù)值為合格。樁間土質(zhì)量的檢測位置應在等邊三角形或正方形的中心。（4）施工后應間隔一定時間方可進行質(zhì)量檢驗。對飽和粘性土應待超孔隙水壓基本消散后進行，間隔時間宜為12周；對其他土可在施工后23d進行。（5）砂樁、砂石樁地基的質(zhì)量檢驗標準如表7-11所示。砂樁、砂石樁地基的質(zhì)量檢驗標準 表7-117-1-3-3 水泥粉煤灰碎石樁地基水泥粉煤灰碎石樁（Cement Fly-ash Gravel Pile），簡稱CFG樁，是近年發(fā)展起來的處理軟弱地基的一種新方法。它是在碎石樁的基礎上摻入適量石屑、粉煤灰和少量

17、水泥，加水拌合后制成具有一定強度的樁體。其骨料仍為碎石，用摻入石屑來改善顆粒級配；摻入粉煤灰來改善混合料的和易性，并利用其活性減少水泥用量；摻入少量水泥使具一定粘結(jié)強度。它不同于碎石樁，碎石樁是由松散的碎石組成，在荷載作用下將會產(chǎn)生鼓脹變形，當樁周土為強度較低的軟粘土時，樁體易產(chǎn)生鼓脹破壞；并且碎石樁僅在上部約3倍樁徑長度的范圍內(nèi)傳遞荷載，超過此長度，增加樁長，承載力提高不顯著，故此碎石樁加固粘性土地基，承載力提高幅度不大（約20%60%）。而CFG樁是一種低強度混凝土樁，可充分利用樁間土的承載力，共同作用，并可傳遞荷載到深層地基中去，具有較好的技術(shù)性能和經(jīng)濟效果。1特點及適用范圍CFG樁的特

18、點是：改變樁長、樁徑、樁距等設計參數(shù)，可使承載力在較大范圍內(nèi)調(diào)整；有較高的承載力，承載力提高幅度在250%300%，對軟土地基承載力提高更大；沉降量小，變形穩(wěn)定快，如將CFG樁落在較硬的土層上，可較嚴格地控制地基沉降量（在10mm以內(nèi)）；工藝性好，由于大量采用粉煤灰，樁體材料具有良好的流動性與和易性，灌筑方便，易于控制施工質(zhì)量；可節(jié)約大量水泥、鋼材，利用工業(yè)廢料，消耗大量粉煤灰，降低工程費用，與預制鋼筋混凝土樁加固相比，可節(jié)省投資30%40%。CFG樁適于多層和高層建筑地基，如砂土、粉土、松散填土、粉質(zhì)粘土、粘土、淤泥質(zhì)粘土等的處理。2構(gòu)造要求（1）樁徑根據(jù)振動沉樁機的管徑大小而定，一般為35

19、0400mm。（2）樁距根據(jù)土質(zhì)、布樁形式、場地情況，可按表7-12選用。樁距選用表 表7-12注：d樁徑，以成樁后樁的實際樁徑為準。（3）樁長根據(jù)需擠密加固深度而定，一般為612m。3機具設備CFG樁成孔、灌筑一般采用振動式沉管打樁機架，配DZJ90型變矩式振動錘，主要技術(shù)參數(shù)為：電動機功率：90kW；激振力：0747kN；質(zhì)量：6700kg。也可根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況和設計要求的樁長、樁徑，選用其他類型的振動錘。亦可采用履帶式起重機、走管式或軌道式打樁機，配有挺桿、樁管。樁音外徑分325mm和377mm兩種。此外配備混凝土攪拌機及電動氣焊設備及手推車、吊斗等機具。4材料要求及配合比（1）碎石粒徑

20、2050mm，松散密度1.39t/m3，雜質(zhì)含量小于5%。（2）石屑粒徑2.510mm,松散密度1.47t/m3，雜質(zhì)含量小于5%。（3）粉煤灰用III級粉煤灰。（4）水泥用強度等級32.5普通硅酸鹽水泥，新鮮無結(jié)塊。（5）混合料配合比根據(jù)擬加固場地的土質(zhì)情況及加固后要求達到的承載力而定。水泥、粉煤灰、碎石混合料的配合比相當于抗壓強度為C1.2C7的低強度等級混凝土，密度大于2.0t/m3。摻加最佳石屑率（石屑量與碎石和石屑總重量之比）約為25%左右情況下，當w/c（水與水泥用量之比）為1.011.47，F(xiàn)/c（粉煤灰與水泥重量之比）為1.021.65，混凝土抗壓強度約為8.81.42MPa。

21、5施工工藝方法要點（1）CFG樁施工工藝如圖7-16所示。圖7-16 水泥粉煤灰碎石樁工藝流程（a）打入樁管；（b）、（c）灌水泥、粉煤灰、碎石振動拔管；（d）成樁1-樁管；2-水泥、粉煤灰、碎石樁（2）樁施工程序為：樁機就位沉管至設計深度停振下料振動搗實后拔管留振10s振動拔管、復打。應考慮隔排隔樁跳打，新打樁與已打樁間隔時間不應少于7d。（3）樁機就位須平整、穩(wěn)固，沉管與地面保持垂直，垂直度偏差不大于1.5%；如帶預制混凝土樁尖，需埋入地面以下300mm。（4）在沉管過程中用料斗在空中向樁管內(nèi)投料，待沉管至設計標高后須盡快投料，直至混合料與鋼管上部投料口齊平。如上料量不夠，可在拔管過程中繼

22、續(xù)投料，以保證成樁標高、密實度要求。混合料應按設計配合比配制，投入攪拌機加水拌合，攪拌時間不少于2min，加水量由混合料坍落度控制，一般坍落度為3050mm；成樁后樁頂浮漿厚度一般不超過200mm。（5）當混合料加至鋼管投料口齊平后，沉管在原地留振10s左右，即可邊振動邊拔管，拔管速度控制在1.21.5m/min左右，每提升1.52.0m，留振20s。樁管拔出地面確認成樁符合設計要求后，用粒狀材料或粘土封頂。（6）樁體經(jīng)7d達到一定強度后，始可進行基槽開挖；如樁頂離地面在1.5m以內(nèi)，宜用人工開挖；如大于1.5m，下部700mm亦宜用人工開挖，以避免損壞樁頭部分。為使樁與樁間土更好地共同工作，

23、在基礎下宜鋪一層150300mm厚的碎石或灰土墊層。6質(zhì)量控制（1）施工前應對水泥、粉煤灰、砂及碎石等原材料進行檢驗。（2）施工中應檢查樁身混合料的配合比、坍落度、提拔桿速度（或提套管速度）、成孔深度、混合料灌人量等。（3）施工結(jié)束后應對樁頂標高、樁位、樁體強度及完整性、復合地基承載力以及褥墊層的質(zhì)量進行檢查。（4）水泥粉煤灰碎石樁復合地基的質(zhì)量檢驗標準見表7-13。水泥粉煤灰碎石樁復合地基質(zhì)量檢驗標準 表7-13注：1夯填度指夯實后的褥墊層厚度與虛體厚度的比值。2樁徑允許偏差負值是指個別斷面。7-1-3-4 夯實水泥土復合地基夯實水泥土復合地基系用洛陽鏟或螺旋鉆機成孔，在孔中分層填入水泥、土混合料經(jīng)夯實成樁，與樁間土共同組成復合地基。1特點及適用范圍夯實水泥土復合地基，具有提高地基承載力（50%100%），降低壓縮性；材料易于解決；施工機具設備、工藝簡單，施工方便，工效高，地基處理費用低等優(yōu)點。適于加固地下水位以上，天然含水量12%23%、厚度10m以內(nèi)的新填土、雜填土、濕陷性黃土以及含水率較大的軟弱土地基。2樁的構(gòu)造與布置樁孔直徑根據(jù)設計要求、成孔方法及技術(shù)經(jīng)濟效果等情況而定，一般選用300500mm；樁長根據(jù)土質(zhì)情況、處理地基的深度和成孔工具設備等因素確定，一般為310m，樁端進入持力層應不小于12倍樁徑。樁多采用條基（單排或雙排）