第四章砂樁和第五章石灰樁

1、第四章第四章 砂樁砂樁 砂樁是指用振動或沖擊荷載在軟弱地基中成孔砂樁是指用振動或沖擊荷載在軟弱地基中成孔后，再將砂擠入土中，形成大直徑的密實柱體。后，再將砂擠入土中，形成大直徑的密實柱體。 砂樁適用于松散砂土、人工填土、粘性土、粉砂樁適用于松散砂土、人工填土、粘性土、粉土和雜填土等地基，以提高地基的強度，減少地基土和雜填土等地基，以提高地基的強度，減少地基的壓縮性，或提高地基的抗震能力，以防止飽和松的壓縮性，或提高地基的抗震能力，以防止飽和松散砂土地基的振動液化。對加固飽和軟弱土地基則散砂土地基的振動液化。對加固飽和軟弱土地基則應慎重，如果建筑物以變形為控制條件，則砂樁處應慎重，如果建筑物以變

2、形為控制條件，則砂樁處理后的軟弱地基需經(jīng)預壓，以消除沉降后才可作為理后的軟弱地基需經(jīng)預壓，以消除沉降后才可作為建筑物地基，否則難以滿足建筑物對沉降的要求。建筑物地基，否則難以滿足建筑物對沉降的要求。 根據(jù)國內外的使用經(jīng)驗，砂樁適用于中小型工根據(jù)國內外的使用經(jīng)驗，砂樁適用于中小型工業(yè)與民用建筑物、散料堆場、碼頭、路堤、油罐等業(yè)與民用建筑物、散料堆場、碼頭、路堤、油罐等工程的地基加固。工程的地基加固。 4.1 砂樁的加固機理砂樁的加固機理 一、在松散砂土中的加固機理一、在松散砂土中的加固機理 砂土屬單粒結構，可分為疏松和密實兩種極端狀態(tài)。砂土屬單粒結構，可分為疏松和密實兩種極端狀態(tài)。密實的單粒結構

3、，顆粒間的排列已接近最穩(wěn)定狀態(tài)，在動密實的單粒結構，顆粒間的排列已接近最穩(wěn)定狀態(tài)，在動（靜）荷載下，一般不再產(chǎn)生大的變形。而疏松的單粒結（靜）荷載下，一般不再產(chǎn)生大的變形。而疏松的單粒結構，顆粒間孔隙大，顆粒位置不穩(wěn)定，在動（靜）荷載作構，顆粒間孔隙大，顆粒位置不穩(wěn)定，在動（靜）荷載作用下容易產(chǎn)生位移，因而會產(chǎn)生較大的沉降，特別在動荷用下容易產(chǎn)生位移，因而會產(chǎn)生較大的沉降，特別在動荷載作用下更為顯著，可減少載作用下更為顯著，可減少20%，因此必須經(jīng)過人工處理，因此必須經(jīng)過人工處理后才可作為建筑物的地基。后才可作為建筑物的地基。 在砂樁的成樁過程中，因采用振動或沖擊方法，樁管在砂樁的成樁過程中，

4、因采用振動或沖擊方法，樁管對周圍砂土產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，將地基中等于樁管體對周圍砂土產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，將地基中等于樁管體積的砂擠向周圍的砂層，這種強制擠密使砂土的相對密度積的砂擠向周圍的砂層，這種強制擠密使砂土的相對密度增加，孔隙比降低，干密度和內摩擦角增大，土的物理力增加，孔隙比降低，干密度和內摩擦角增大，土的物理力學性能得到改善，地基承載力大幅度提高，一般可提高學性能得到改善，地基承載力大幅度提高，一般可提高25倍。當砂土地基被擠密到臨界孔隙比以下時，還可防倍。當砂土地基被擠密到臨界孔隙比以下時，還可防止砂土振動液化。止砂土振動液化。 二、在軟弱粘土中的加固機理二、在軟弱粘土中的加固

5、機理 砂樁在軟弱粘性土地基中主要起置換作用和排水作砂樁在軟弱粘性土地基中主要起置換作用和排水作用，這樣形成的復合地基，可提高地基的承載力和整體穩(wěn)定用，這樣形成的復合地基，可提高地基的承載力和整體穩(wěn)定性。性。 1 1、置換作用、置換作用 粘性大多為蜂窩結構，在成樁過程中受擾動后，比具有粘性大多為蜂窩結構，在成樁過程中受擾動后，比具有相同密實度和含水量的原狀土的力學性質會降低，不僅很難相同密實度和含水量的原狀土的力學性質會降低，不僅很難起到擠密加固作用，甚至會使樁周土體強度出現(xiàn)暫時降低。起到擠密加固作用，甚至會使樁周土體強度出現(xiàn)暫時降低。所以砂樁加固軟弱地基主要利用砂樁本身的強度形成復合地所以砂樁

6、加固軟弱地基主要利用砂樁本身的強度形成復合地基，提高地基的承載力和地基的整體穩(wěn)定性?；岣叩鼗某休d力和地基的整體穩(wěn)定性。 2 2、排水作用、排水作用 一般軟弱地基土的滲透性很小一般軟弱地基土的滲透性很小, ,滲透系數(shù)多在滲透系數(shù)多在 1 11010-7-71 11010-4-4cm/scm/s范圍內。在軟弱地基中設置砂樁后范圍內。在軟弱地基中設置砂樁后, ,減少減少了軟弱地基土的的排水距離了軟弱地基土的的排水距離, ,加快了固結速率加快了固結速率, ,有助于地基土有助于地基土強度的提高。強度的提高。 4.2 砂樁的設計與計算砂樁的設計與計算 一、加固范圍一、加固范圍 加固范圍應根據(jù)建筑物的

7、重要性和場地條件確定，通常砂樁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；當砂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（并不應小于3m）。 二二 、樁位布置、樁位布置 砂樁最常用的布置方式有等邊三角形和正方形兩種。對于砂土地基，砂樁主要起擠密作用，采用等邊三角形更有利，可使地基擠密較為均勻。對于軟粘土地基，采用正方形或等邊三角形均可。 三、砂樁直徑三、砂樁直徑 砂樁直徑可根據(jù)成樁方法、施工機械能力和置換率確定，多采用300800mm。對飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。 四

8、、砂樁長度四、砂樁長度 砂樁長度應根據(jù)軟弱土層的性能、厚度或工程砂樁長度應根據(jù)軟弱土層的性能、厚度或工程要求按下列原則確定：要求按下列原則確定：(綜合確定綜合確定) （1）當軟弱土層厚度不大時，砂樁應穿過軟弱）當軟弱土層厚度不大時，砂樁應穿過軟弱土層，以減少地基變形。土層，以減少地基變形。 （2）當軟弱土層厚度較大時，對按穩(wěn)定性控制）當軟弱土層厚度較大時，對按穩(wěn)定性控制的工程，砂樁長度應不小于最危險滑動面以下的工程，砂樁長度應不小于最危險滑動面以下1m（一般為（一般為1.52.0m）深度；對按變形控制的工程，）深度；對按變形控制的工程，砂樁長度應滿足砂樁復合地基沉降量不超過建筑砂樁長度應滿足砂

9、樁復合地基沉降量不超過建筑物地基容許沉降量要求，并滿足地基軟弱下臥層物地基容許沉降量要求，并滿足地基軟弱下臥層強度要求。強度要求。 （3）在可液化地基中，樁長應穿透可液化層，）在可液化地基中，樁長應穿透可液化層，或按國家標準或按國家標準建筑抗震設計規(guī)范建筑抗震設計規(guī)范的有關規(guī)定的有關規(guī)定執(zhí)行。執(zhí)行。 砂樁樁長不宜小于砂樁樁長不宜小于4m。 五、樁距計算五、樁距計算 砂樁在砂性與軟弱粘性土中樁距計算方法有砂樁在砂性與軟弱粘性土中樁距計算方法有差別，通常樁距是通過現(xiàn)場試驗確定差別，通常樁距是通過現(xiàn)場試驗確定.如無現(xiàn)場試如無現(xiàn)場試驗資料，也可采用計算方法進行估算。驗資料，也可采用計算方法進行估算。

10、（一）砂性土地基中樁距設計（一）砂性土地基中樁距設計 當前砂性土地基中樁距設計方法主要有二種：當前砂性土地基中樁距設計方法主要有二種：第一種方法假定擠密后土體顆粒增多而體積不變，第一種方法假定擠密后土體顆粒增多而體積不變，由加固后要求的孔隙比計算出砂樁的間距；第二由加固后要求的孔隙比計算出砂樁的間距；第二種方法是以灌砂率為參數(shù)，繪出天然地基標貫值、種方法是以灌砂率為參數(shù)，繪出天然地基標貫值、砂樁地基樁土間標貫值之間關系曲線，借以求出砂樁地基樁土間標貫值之間關系曲線，借以求出砂樁間距和灌砂量。砂樁間距和灌砂量。 1、根據(jù)孔隙比要求設計、根據(jù)孔隙比要求設計 設砂樁的布置如圖4.2-1所示。假定在松

11、散砂土中打入砂樁能起到100%的擠密效果,即成樁過程中地面沒有隆起或下沉現(xiàn)象,被加固的砂土沒有流失。設一根砂樁所分擔的加固面積為A,樁截面面積為Ap,樁距為L,單位深度灌砂量為q,原砂土地基單位深度的平均體積為Vo。其中砂固相顆粒體積為Vs,見圖4.2-2。 圖中 Vv為天然地基中單位深度加固區(qū)的孔隙，Vv為加固擠密后的孔隙。 當樁距為正方形布置時： 處理前體積 V0=L21=Vs（1+e0） （4.2-1） 處理后體積 V1=Vs（1+e1）=V0-q=V0-Ap1 （4.2-2） 式中：e0=Vv/Vs e1=Vv/Vs 由式（4.2-1） 、 （4.2-2）可得： 00010111VAV

12、eeVVp （4.2-3） 0101eeeAp 201001LeeeV （4.2-4） 設樁體直徑為 d，則 Ap=24d 正方形布置時：L=0.90d1001eee （4.2-5） 等邊三角形布置時：L=0.95d1001eee （4.2-6） 地基擠密后要求達到的孔隙比 e1可由兩種方法確定： （1）根據(jù)工程對地基承載力的要求，結合設計規(guī)范，給出砂土要求的密實度，從而推算出加固后的孫隙比 e1。 （2）根據(jù)工程的抗震要求，確定加固后地基的相對密實度Dr，再按下式求得： e1=emax - Dr(emax-emin) (4.2-7) 式中：emax、emin分別為砂土的最大和最小孔隙，可按國

13、家標準土工試驗方法標準 （GBJ12388）的有關規(guī)定確定；Dr相對密實度，可取 0.700.85。 無粘性土緊密狀態(tài)指標 相對密度n然而，由于砂土的密實度還與砂粒的形狀、粒徑級配有關（比如，疏松的級配良好的砂土的孔隙比，有時要比緊密的顆粒均勻的砂土的孔隙比?。?，因此僅采用天然孔隙比作為砂土緊密狀態(tài)的分類指標缺乏概括性。maxmaxminreeDee緊密狀態(tài)Dr密實0.67-1中密0.33-0.67稍密0.2-0.33松散0-0.2新規(guī)范規(guī)定：新規(guī)范規(guī)定： 砂石樁的間距應通過現(xiàn)場試驗確定，對于砂石樁的間距應通過現(xiàn)場試驗確定，對于粉土和砂土地基不宜大于砂石樁直徑的粉土和砂土地基不宜大于砂石樁直徑

14、的4.5倍；對于粘性土地基不宜大于砂石樁直徑倍；對于粘性土地基不宜大于砂石樁直徑的的3倍，也可按以下公式進行估算：倍，也可按以下公式進行估算： （1）砂土地基和松散粉土地基可根據(jù)擠密）砂土地基和松散粉土地基可根據(jù)擠密后要求達到的孔隙比后要求達到的孔隙比e1來確定：來確定：)(189. 0:195. 0:minmax1max1100100eeDeeeeedseeedsr正三角形布樁等邊三角形布樁式中式中s 砂石樁的間距；砂石樁的間距；Dr1 地基處理后要求達到的相對密度地基處理后要求達到的相對密度,可取可取0.70.85；e1地基處理后要求達到的孔隙比密度。地基處理后要求達到的孔隙比密度。修正系

15、數(shù)，當考慮振動下沉密實作用時，可取修正系數(shù)，當考慮振動下沉密實作用時，可取1.11.2, ,不考慮不考慮振動下沉密實作用時，可取振動下沉密實作用時，可取1.0。# 2、根據(jù)灌砂率設計、根據(jù)灌砂率設計 砂樁單位深度的平均灌砂率可由下式計算： Fv=q/A （4.2-8） 式中：q砂樁單位深度的灌砂量（m3/m） ；A 一 根樁分擔的加固面積（m2） 。 （1） 用試算法求 Fv， 先假定一個灌砂率為 Fv， 由圖 4.2-3 和圖 4.2-4分別查得處理后砂樁中心處的標貫值 Np 和樁間土的標貫值 N1，把Np與 N1代入下式即可求得地基處理的平均貫值1N。 1N =FsNp+(1-Fv)N1

16、(4.2-9) 如果1N與設計要求的標貫值 N1不一致，重新取一個 Fv值，直到計算出的1N與設計要求的 N1相等。這個 Fv就是要求的值，然后再由圖 4.2-5 或圖 4.2-6 查得所求樁距。 圖 4.2-5 和圖 4.2-6 是根據(jù)一些實際工程的資料作出的， 只有當采用的施工方法與這些實例相同時，才可使用這些曲線設計樁距。 （2）由諾謨圖求灌砂率）由諾謨圖求灌砂率 Fv。先假定一個 Fv值，由圖 4.2-7 求出處理后的平均標貫值1N。 如果所查出的1N與設計要求的標貫值 N1不符時， 可改變 Fv， 直到1N與N1相等。這時的 Fv就是要求的值，再由圖 4.2-5 或圖 4.2-6 確

17、定樁距。 根據(jù)灌砂率設計砂樁應注意的事項： 1）確定天然地基的平均標貫擊數(shù) N0時，應考慮砂土密實度分布的不均勻性。 2）地基中含水量對處理效果有很大影響。當砂土處于完全干燥或飽和狀態(tài)時才可能獲得最大的振動密實度。如果砂土含水但并不飽和時，由于毛細壓力作用，砂土在荷載作用難以獲得好的擠密效果。 3）粘土顆粒含量對處理效果也會有影響。一般以為粘土顆粒含量超過 20%，擠密效果明顯降低。 4）地表層約 2m 內樁周土所受約束較小，很難充分擠密，因而要用其它表層壓實方法進行處理。 二）粘性土地基中樁距設計二）粘性土地基中樁距設計 粘性土地基中樁距的設計，根據(jù)工程要求的不粘性土地基中樁距的設計，根據(jù)工

18、程要求的不同，主要有以下兩種方法：同，主要有以下兩種方法： 1、按地基承載力公式計算、按地基承載力公式計算 其具體步驟為：其具體步驟為： （1）選定樁土應力比）選定樁土應力比n值，其取值范圍為值，其取值范圍為24，具體數(shù)值由天然地基土強度或建筑物的容許變形具體數(shù)值由天然地基土強度或建筑物的容許變形而定。當土的不排水抗剪強度而定。當土的不排水抗剪強度Cu=2030kPa時，時，n取取34。天然地基土強度低取大值，強度高取小值；。天然地基土強度低取大值，強度高取小值；建筑物容許變形值小取低值，容許變形大取高值。建筑物容許變形值小取低值，容許變形大取高值。 （2）由天然地基承載力和復合地基要求的承載

19、）由天然地基承載力和復合地基要求的承載力計算面積置換率力計算面積置換率m值值: : 由由:fsp,k=1+m(n-1)fs,k 得得: (3)選定砂樁直徑選定砂樁直徑,計算砂樁橫截面面積計算砂樁橫截面面積Ap; (4)由面積置換率計算一根砂樁的分擔面積由面積置換率計算一根砂樁的分擔面積A; 由由m=Ap/A得得: A=Ap/m (5)根據(jù)布樁方式和分擔面積根據(jù)布樁方式和分擔面積A值計算樁距值計算樁距L。 正三角形布置：正三角形布置：L=1.08A1/2 （新規(guī)范）（新規(guī)范） 正方形布置：正方形布置： L=A1/2 （新規(guī)范）（新規(guī)范）11/,nffmksksp 六、復合地基六、復合地基 沉降計

20、算沉降計算 經(jīng)砂樁處理后的復合地基的沉降計算可參考第三章的有關內容。 砂樁復合地基的沉降量應控制在容許范圍內，特別對地基沉降敏感的建筑物或構筑物，必須進行驗算。 第五章第五章 石灰樁石灰樁 石灰樁是指用人工或機械在地基中成孔后石灰樁是指用人工或機械在地基中成孔后,灌入生石灰塊灌入生石灰塊(或在生石灰塊中摻入適量的水硬性或在生石灰塊中摻入適量的水硬性摻合料摻合料,如粉煤灰、火山灰等如粉煤灰、火山灰等)，經(jīng)振密或夯壓后，經(jīng)振密或夯壓后形成的樁柱體。形成的樁柱體。 用石灰樁加固軟弱地基用石灰樁加固軟弱地基,不同的土質會產(chǎn)生不不同的土質會產(chǎn)生不同的加固效果。如果被加固土的滲透系數(shù)太小同的加固效果。如果

21、被加固土的滲透系數(shù)太小,不不利于軟土脫水固結；如果被加固土的滲透系數(shù)太利于軟土脫水固結；如果被加固土的滲透系數(shù)太大大,石灰石灰難難以密實。根據(jù)國內外的工程經(jīng)驗以密實。根據(jù)國內外的工程經(jīng)驗,石灰石灰樁適用于處理樁適用于處理雜填土、素填土、飽和粘性土、淤雜填土、素填土、飽和粘性土、淤泥質土和淤泥等泥質土和淤泥等。51 石灰樁的加固機理石灰樁的加固機理 51 石灰樁的加固機理石灰樁的加固機理 石灰樁的加固機理可從樁間土、樁身和復合石灰樁的加固機理可從樁間土、樁身和復合地基三個方面進行分析。地基三個方面進行分析。 一、一、 樁間土樁間土 1成孔擠密作用成孔擠密作用 如果石灰樁施工是采用振動沉管法成孔，

22、則如果石灰樁施工是采用振動沉管法成孔，則會對樁間土產(chǎn)生擠密作用，其擠密效果與石灰樁的會對樁間土產(chǎn)生擠密作用，其擠密效果與石灰樁的置換率、土質情況、上覆土壓力及地下水狀況等有置換率、土質情況、上覆土壓力及地下水狀況等有關。但對靈敏度高的飽和軟粘土，成樁過程會破壞關。但對靈敏度高的飽和軟粘土，成樁過程會破壞土的結構，這樣不僅不會擠密樁間土，還會降低土土的結構，這樣不僅不會擠密樁間土，還會降低土的強度。另外，對飽和軟粘土，成樁后地面會隆起，的強度。另外，對飽和軟粘土，成樁后地面會隆起，更使擠密效果減弱。更使擠密效果減弱。 若用人工成孔或鉆孔施工方法成孔，就不若用人工成孔或鉆孔施工方法成孔，就不存在擠

23、密作用存在擠密作用. 2吸水、升溫和膨脹作用吸水、升溫和膨脹作用 由于水化反映過程要吸收較多的水，并產(chǎn)生由于水化反映過程要吸收較多的水，并產(chǎn)生升溫汽化現(xiàn)象，使地基中含水量下降，孔隙比減升溫汽化現(xiàn)象，使地基中含水量下降，孔隙比減小，樁間土抗剪強度得到提高（提高的幅度與置小，樁間土抗剪強度得到提高（提高的幅度與置換率有關）。若采用換率有關）。若采用10%的置換率的置換率,，當石灰吸收，當石灰吸收的水全部是土孔隙中的水時，則土的平均失水量的水全部是土孔隙中的水時，則土的平均失水量約為約為8%9%，若石灰樁間距為，若石灰樁間距為3倍的樁徑，采用倍的樁徑，采用正三角形布置時，置換率約為正三角形布置時，置

24、換率約為9%，實測土的失水，實測土的失水率為率為5%。地基土降低。地基土降低5%9%的含的含水水量，只能使量，只能使土的承載力提高土的承載力提高15%20%，因此，吸水升溫而，因此，吸水升溫而提高的承載力的一般幅值為提高的承載力的一般幅值為15%20%。 生石灰水化時，對樁間土產(chǎn)生較大的擠壓力，生石灰水化時，對樁間土產(chǎn)生較大的擠壓力，使樁間土密實度提高，這將有助于提高地基的強使樁間土密實度提高，這將有助于提高地基的強度。度。 3膠凝及離子交換作用膠凝及離子交換作用 粘土顆粒表面帶負電，從而由吸附作用形成粘土顆粒表面帶負電，從而由吸附作用形成一個擴散雙電層，擴散雙電層的存在使土具有可一個擴散雙電

25、層，擴散雙電層的存在使土具有可塑性，擴散雙電層越厚，土的抗剪強度越小，生塑性，擴散雙電層越厚，土的抗剪強度越小，生石灰水化反應過程中產(chǎn)生的二價鈣離子（石灰水化反應過程中產(chǎn)生的二價鈣離子（Ca2+）與擴散雙電層中的一價離子與擴散雙電層中的一價離子Na+、k+發(fā)生離子交發(fā)生離子交換作用，交換的結果使擴散雙電層變薄，粘土顆換作用，交換的結果使擴散雙電層變薄，粘土顆粒間的結合力增強形成團粒結構，從而使土的塑粒間的結合力增強形成團粒結構，從而使土的塑性減小，抗剪強度提高。性減小，抗剪強度提高。 粘土中的二氧化硅和氧化鋁與水化過粘土中的二氧化硅和氧化鋁與水化過程中產(chǎn)生的程中產(chǎn)生的Ca(OH)Ca(OH)2

26、 2發(fā)生化學反應，生成水發(fā)生化學反應，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等水化產(chǎn)物，與粘化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等水化產(chǎn)物，與粘土顆粒粘在一起形成網(wǎng)狀結構，增強了顆土顆粒粘在一起形成網(wǎng)狀結構，增強了顆粒間的聯(lián)結作用，改善了土的物理力學性粒間的聯(lián)結作用，改善了土的物理力學性能。能。 由于上述作用，往往在石灰樁周圍形由于上述作用，往往在石灰樁周圍形成一圈成一圈210cm厚的硬殼層。厚的硬殼層。 （二）樁身（二）樁身 生石灰樁具有一定的強度和剛度，可以提高地基的承載力和改善地基的變形特性。 石灰樁樁身的強度與上覆壓力和齡期有關，見圖 5.1-1 和圖 5.1-3，圖 5.1-2 為膨脹率與上覆壓力的關系。 圖圖

27、 5.1-1 抗壓強度與上覆壓力的關系抗壓強度與上覆壓力的關系 圖圖 5.1-2 膨脹率與上覆壓力關系膨脹率與上覆壓力關系 圖 5。1-3 石灰樁應用的一個重要問題是防止出現(xiàn)“軟心”現(xiàn)象，即樁周呈硬殼而中間呈軟膏狀態(tài)，使樁身缺少必要的強度。 三、復合地基三、復合地基 石灰樁復合地基承載力由三部分構成：石灰樁復合地基承載力由三部分構成：樁身強度；樁身強度；樁間土；樁周形成的硬殼層樁間土；樁周形成的硬殼層。由于硬殼層的形成需要。由于硬殼層的形成需要一個長期過程，在設計時一般不作考慮而作為安全貯備。一個長期過程，在設計時一般不作考慮而作為安全貯備。根據(jù)國內外實測數(shù)據(jù)，根據(jù)國內外實測數(shù)據(jù)，石灰樁復合地

28、基的樁土應力比一般石灰樁復合地基的樁土應力比一般為為2.55.0。 要提高復合地基的承載力可從兩方面著手，即要提高復合地基的承載力可從兩方面著手，即提高樁提高樁身強度與增加樁間土的加固效果。但應注意身強度與增加樁間土的加固效果。但應注意：樁間土的：樁間土的承載力應協(xié)調。既要保證樁身有較大的強度，又沒必要過承載力應協(xié)調。既要保證樁身有較大的強度，又沒必要過大增大樁身強度。樁身吸水量的增加有助于改善樁間土大增大樁身強度。樁身吸水量的增加有助于改善樁間土的物理力學性能，但吸水量過多又使樁身強度降低，為使的物理力學性能，但吸水量過多又使樁身強度降低，為使兩者兼?zhèn)溆袝r必須采用較大的置換率。因此在提高復合

29、地兩者兼?zhèn)溆袝r必須采用較大的置換率。因此在提高復合地基承載力時要進行綜合考慮，確定樁間土強度、樁身強度基承載力時要進行綜合考慮，確定樁間土強度、樁身強度和造價之間的最優(yōu)關系。和造價之間的最優(yōu)關系。 1. 提高樁間土加固效果的方法提高樁間土加固效果的方法 (1)采用優(yōu)質生石灰。生石灰中純采用優(yōu)質生石灰。生石灰中純CaO含量越高，水化反應能力越大。含量越高，水化反應能力越大。 (2)增加石灰樁的置換率。增加石灰樁的置換率。 (3)在相同置換率的情況下，采用在相同置換率的情況下，采用“細而細而密密”的布樁方案。的布樁方案。 2.提高樁身強度的方法提高樁身強度的方法 (1)石灰樁具有一定的初始密度并且

30、吸水過程石灰樁具有一定的初始密度并且吸水過程中有一定的約束力限制其自由脹發(fā)。滿足這兩個中有一定的約束力限制其自由脹發(fā)。滿足這兩個條件就可避免產(chǎn)生條件就可避免產(chǎn)生“軟心軟心”現(xiàn)象，并且樁身具有現(xiàn)象，并且樁身具有一定的強度。當填充密度為一定的強度。當填充密度為1.57t/m3，上覆壓力，上覆壓力大于大于50kPa時，石灰吸水并不軟化。時，石灰吸水并不軟化。 具體措施如下：控制填料量，采用較大的具體措施如下：控制填料量，采用較大的充盈系數(shù)（如充盈系數(shù)（如1.61.7）、夯實樁體填料等；樁）、夯實樁體填料等；樁頂采用粘土或其它不透水材料封頂，增加石灰樁頂采用粘土或其它不透水材料封頂，增加石灰樁膨脹時的

31、約束力；用砂等充填料填充石灰樁的膨脹時的約束力；用砂等充填料填充石灰樁的孔隙，充分發(fā)揮生石灰的膨脹力。孔隙，充分發(fā)揮生石灰的膨脹力。 （2）樁身摻入活性材料，如粉煤灰、火山灰）樁身摻入活性材料，如粉煤灰、火山灰等。工程中多采用粉煤灰。等。工程中多采用粉煤灰。 石灰樁身中摻入粉煤灰或火山灰后，由于石灰樁身中摻入粉煤灰或火山灰后，由于其中含有豐富的其中含有豐富的SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分，等成分，能與生石灰產(chǎn)生一系列的化學反應，生成能與生石灰產(chǎn)生一系列的化學反應，生成具有一定強度和水硬性的水化硅酸鈣具有一定強度和水硬性的水化硅酸鈣CaOSiO2（n+1）H2O、水化鋁酸鈣水化鋁酸鈣Ca

32、OAl2O3(n+1)H2O和水化鐵酸鈣和水化鐵酸鈣CaOFe2O3(n+1)H2O，增加了樁身強度，增加了樁身強度。 5.2 石灰樁的設計計算石灰樁的設計計算 石灰樁的設計方法多以經(jīng)驗為主石灰樁的設計方法多以經(jīng)驗為主,對無對無石灰樁應用經(jīng)驗的地區(qū)石灰樁應用經(jīng)驗的地區(qū),在確定方案前應進在確定方案前應進行成樁工藝、樁身材料配合比、地基加固行成樁工藝、樁身材料配合比、地基加固效果等有關試驗效果等有關試驗,以證實石灰樁方案的可行以證實石灰樁方案的可行性并取得合理的設計和工藝參數(shù)。性并取得合理的設計和工藝參數(shù)。 石灰樁主要固化劑為生石灰和外加摻合石灰樁主要固化劑為生石灰和外加摻合料，摻合料為粉煤灰、火

33、山灰和爐碴等工料，摻合料為粉煤灰、火山灰和爐碴等工業(yè)廢料。生石灰和摻合料的體積比為業(yè)廢料。生石灰和摻合料的體積比為1:1或或1:2，而對于加固淤泥、淤泥質土等軟土可，而對于加固淤泥、淤泥質土等軟土可適當增加生石灰用量。為了提高樁身強度，適當增加生石灰用量。為了提高樁身強度，還可摻加石膏、水泥等外加劑。還可摻加石膏、水泥等外加劑。 石灰樁的設計內容包括：樁徑、樁長、樁石灰樁的設計內容包括：樁徑、樁長、樁距、承載力及沉降等。距、承載力及沉降等。 一樁徑一樁徑 樁徑主要由當?shù)厥┕l件決定，一般為樁徑主要由當?shù)厥┕l件決定，一般為150400mm。二樁的布置二樁的布置 石灰樁的布置方式一般為正方形或正

34、三角形。膨脹前的置換率： 正方形布置 m=0.785(d/l)2 (5.2-1) 正三角形布置 m=0.907(d/l)2 (5.2-2) 膨脹后的置換率：m=m (5.2-3) 式中：d石灰樁樁徑；l石灰樁樁距；石灰樁膨脹率，按表 5.2-1 選用。 表表 5.2-1 不同摻合不同摻合料的確石灰樁膨脹率參考值料的確石灰樁膨脹率參考值 純石灰樁 2:8(粉煤灰:生石灰) 3:7(粉煤灰:生石灰) 2:8(火山灰:生石灰) 3:7(火上灰:生石灰) 1.21.5 1.151.40 1.101.35 1.101.35 1.051.25 注：樁身約束力大時取小值。 石灰樁的布樁范圍應超出基礎一定的寬

35、度，對條形基礎，在軟土地區(qū)宜取基礎寬度的 2倍，對大面積加固通常要增設 23 排圍護樁。 三樁距三樁距 樁距宜用試驗確定，要滿足地基承載力和變形的要樁距宜用試驗確定，要滿足地基承載力和變形的要求，一般為樁徑的求，一般為樁徑的3倍左右。對淤泥和淤泥質土可取倍左右。對淤泥和淤泥質土可取23倍樁徑，若土質好可適當放寬。倍樁徑，若土質好可適當放寬。 四樁長四樁長 樁的長度取決于石灰樁的加固目的和上部結構的條件。樁的長度取決于石灰樁的加固目的和上部結構的條件。 (1)對變形要求較高的建筑物地基，樁長宜達到計算壓對變形要求較高的建筑物地基，樁長宜達到計算壓塑層底部；塑層底部； (2)對用于地基穩(wěn)定目的的石

36、灰樁，樁長應穿過可能的對用于地基穩(wěn)定目的的石灰樁，樁長應穿過可能的滑動面；滑動面； (3)對其它情況，可采用復合墊層法確定樁長，即把對其它情況，可采用復合墊層法確定樁長，即把 加固土層看作硬層，和未加固的軟弱下臥層組成雙層地基，加固土層看作硬層，和未加固的軟弱下臥層組成雙層地基，應滿足軟弱下臥層的承載力要求，并使其復合地基沉降控應滿足軟弱下臥層的承載力要求，并使其復合地基沉降控制在容許范圍之內。制在容許范圍之內。 五承載力計算五承載力計算 確定石灰樁復合地基承載力的方法有現(xiàn)場荷確定石灰樁復合地基承載力的方法有現(xiàn)場荷載試驗和計算方法。載試驗和計算方法。 現(xiàn)場荷載試驗方法可參考有關規(guī)定進行?，F(xiàn)場荷

37、載試驗方法可參考有關規(guī)定進行。 計算方法可采用一般復合地基承載力特征值計算方法可采用一般復合地基承載力特征值計算公式：計算公式： fsp,k=1+m(n-1) f s,k (5.2-4) 式中：式中：f s,k加固后樁周土承載力特征值。加固后樁周土承載力特征值。 公式中公式中m 受石灰質量、摻合料配合比、樁體受石灰質量、摻合料配合比、樁體密實度、樁周土質等情況的影響密實度、樁周土質等情況的影響,宜由現(xiàn)場試驗確宜由現(xiàn)場試驗確定定,但也可按但也可按m=m 估算。估算。 樁土應力比樁土應力比n一般采用一般采用n=35。 加固后樁周土的承載力標準值加固后樁周土的承載力標準值f s,k 可按加固可按加固

38、后樁間土的平均含水量后樁間土的平均含水量w，孔隙比孔隙比e等物理指標查等物理指標查有關現(xiàn)行規(guī)范而得。有關現(xiàn)行規(guī)范而得。 CZ-22 型沖擊鉆機型沖擊鉆機 1電動機；2沖連桿；3主軸；4壓輪； 5鉆具天車；6桅桿；7鋼絲繩；8抽軸天車 六沉降計算六沉降計算參照復合地基參照復合地基. 本講重點本講重點 1、了解砂樁（散體）、石灰樁（柔性樁）、了解砂樁（散體）、石灰樁（柔性樁）的適用范圍；的適用范圍； 2、了解砂樁、石灰樁的加固機理；、了解砂樁、石灰樁的加固機理； 3、掌握砂樁、石灰樁的在地基加固中的加、掌握砂樁、石灰樁的在地基加固中的加固范圍原則；（類似：稍有差異）固范圍原則；（類似：稍有差異）

39、4、掌握砂樁、石灰樁的樁長確定原則；、掌握砂樁、石灰樁的樁長確定原則；（砂樁前兩點與石灰樁前三點類似，砂樁（砂樁前兩點與石灰樁前三點類似，砂樁第三點針對液化處理）第三點針對液化處理）本講重點本講重點 5、砂樁設計重點之一、砂樁設計重點之一砂樁樁距的確定：砂樁樁距的確定： （1）掌握在砂土地基中的確定方法：）掌握在砂土地基中的確定方法： （2）掌握在粘土地基中按地基承載力的確）掌握在粘土地基中按地基承載力的確定方法。（定方法。（5步）步） 6、了解石灰樁復合地基承載力計算與一般、了解石灰樁復合地基承載力計算與一般復合地基承載力的復合地基承載力的異同異同。 7、整體上把握砂樁、石灰樁的設計內容。、整體上把握砂樁、石灰樁的設計內容。 思考題： 1、（1）砂石樁適用于哪些類型地基處理？（2）其樁間距和樁長如何確定？ （1）要點：（A）砂樁適用于松散砂土、砂樁適用于松散砂土、人工填土、粉土和雜填土的地基處理。人工填土、粉土和雜填土的地基處理。 （B B）飽和粘性土地基對變形控制要求不嚴）飽和粘性土地基對變形控制要求不嚴的工程也可采用砂市樁置換處理。砂石樁的工程也可采用砂市樁置換處理。砂石樁法也可處理可液化地基。法也可處理可液化地基。（2 2） 樁間距確定要點樁間距確定要點 ： 砂石樁的間距應通過現(xiàn)場試驗確定，對于砂石樁的間距應通過現(xiàn)