擠密樁法之石灰樁（35清楚明了）

山東東科科技技大大學學王王清清標標17擠密密樁樁法法7.1概述述7.2碎石石樁樁和和砂砂樁樁7.3石灰灰樁樁7.4灰土土擠擠密密樁樁和和土土擠擠密密樁樁山東東科科技技大大學學王王清清標標27.3石灰灰樁樁一石石灰灰樁樁概概念念與與適適用用范范圍圍以生石石灰灰為主主要要固固化化劑劑與與粉粉煤煤灰灰或或火火山山灰灰、、爐爐渣渣、、礦礦渣渣、、粘粘性性土土等等摻摻合合料料按按一一定定的的比比例例均均勻勻混混合合后后，，在在樁樁孔孔中中經(jīng)經(jīng)機機械械或或人人工工分分層層振振壓壓或或夯夯實實所所形形成成的的密密實實樁樁體體。。石石灰灰樁樁與與經(jīng)經(jīng)改改良良的的樁樁周周土土共共同同組組成成石石灰灰樁樁復復合合地地基基。。在生生石石灰灰塊塊中中摻摻人人粉粉煤煤灰灰所所形形成成的的樁樁被被稱稱為為““二二灰灰樁樁””，，摻摻入入砂砂子子的的樁樁被被稱稱為為““石石灰灰砂砂樁樁””。。石灰灰樁樁徑徑200～400mm，樁樁長長不不超超過過35m。但但在在日日本本加加固固深深度度可可達達60m，成成柱柱直直徑徑800～1750mm。山東東科科技技大大學學王王清清標標3按用用料料和和施施工工工工藝藝將將石石灰灰樁樁可可分分為為以以下下三三大大類類：：（1）石石灰灰樁法（（石灰灰塊塊灌灌人人法法））可在在生生灰灰塊塊中中摻摻人人粉粉煤煤灰灰和和火火山山灰灰，，配配合合比比8∶∶2或7∶∶3。（2）石灰柱法（粉灰攪攪拌法））是粉體噴噴射攪拌拌法的一一種，所所用的原原材料是是石灰粉粉。（3）石灰漿漿壓力噴注法采用壓力力將石灰灰漿或石石灰—粉煤灰（（二灰））漿噴射射注于地地基土的的孔隙內(nèi)內(nèi)或預先先鉆進樁樁孔內(nèi)，，使灰漿漿在地基基土中擴擴散和硬硬凝，形形成網(wǎng)狀狀結構層層。山東科技技大學王王清標4適用范圍圍：石灰樁法法適用于于處理飽飽和粘性性土、淤淤泥、淤淤泥質(zhì)土土、素填填土和雜雜填土等等地基；；用于地下下水位以以上的土土層時，，宜增加加摻合料料的含水水量并減減少生石石灰用量量，或采采取土層層浸水等等措施。。采用石灰灰樁法，，可提高高地基的的承載力力，減少少沉降量量，提高高穩(wěn)定性性。山東科技技大學王王清標5二、石灰灰樁加固固機理CaO+H2O=Ca(OH)21、反應過過程吸水水一、石灰灰樁反應應及特征征（1）CaO水化吸水水。（2）水化后后的熟石石灰處于于干燥狀狀態(tài)，也也吸收一一部分水水分；（（3）約束壓壓力增大大，吸水水量減小小，50kPa圍壓下，，1kgCaO吸水0.8～0.9kg。山東科技技大學王王清標63、體積顯顯著增大大CaO水化生成成Ca(OH)2后，固相相體積比比CaO固相體積積增大99%，將近一一倍。2、生石灰灰的水化化反應為為放熱反反應生石灰在在水化過過程中，，要產(chǎn)生生熱量，，1kg的CaO能放出1160焦耳的熱量，，熱量使使地基土土溫度升升高，產(chǎn)產(chǎn)生汽化化脫水現(xiàn)現(xiàn)象，降降低地基基土的含含水量，，從而減減少土的的孔隙比比。山東科技技大學王王清標7二加加固固機理（一）樁樁間土作作用（1）成孔擠擠密（2）膨脹擠擠密生石灰吸吸水膨脹脹，使樁樁間土產(chǎn)產(chǎn)生擠壓壓力。生生石灰愈愈細，膨膨脹就愈愈小。自自然狀態(tài)態(tài)下熟化化后其體體積增到到原來的的1.5～3.5倍。振動沉管管法對樁樁間土體體有擠密作用用。但對于于飽和軟軟粘土，，會造成成土體結結構的破破壞，成成樁后使使地面隆起起，所以用用人工成成孔法或或鉆孔施施工方法法成孔。。成孔后灌灌入生石石灰后吸吸水膨脹脹，使樁樁間土受受到強大大的擠壓壓力，這這對樁間間土的擠擠密起主主導作用用。山東科技技大學王王清標8水化產(chǎn)物物對土顆顆粒產(chǎn)生生膠結作作用，從從而使土土聚集，，體積增增大，并并趨于緊緊密。（3）脫水擠擠密軟粘土的的含水量量一般為為40%～80%，1kg生石灰的的消解反反應要吸吸收0.32kg的水。實實測樁土土的溫度度在50°C以上，使使土產(chǎn)生生一定的的汽化脫脫水。1、CaO水化反應應要吸收收較多的的水2、升溫汽化化現(xiàn)象，使地基基中的含含水量下下降，孔孔隙比（（e）減小，，樁間土土抗剪強強度τf提高，一一般提高高15%～20%。（4）膠凝作作用（5）置換作作用：石石灰樁樁樁體比比樁間土土強度大大，置換換后形成成復合地地基。（6）排水固固結作用用：石灰灰樁的滲滲透系數(shù)數(shù)較大；；樁間距距較小；；水平排排水路徑徑很短。。------具有較好好的排水水固結作作用。（7）加固層層的減載載作用：：石灰樁樁的密度度為8KN/m，顯著小小于土的的密度。。山東科技技大學王王清標9山東科技技大學王王清標10（二）樁樁身作用用生石灰樁樁具有一一定的強強度和剛剛度，可可以提高高地基的的承載力力和改善善地基的的變形特特征。上覆壓力力越大，，齡期越越長，樁樁身強度度越高上覆壓力抗壓強度上覆壓力膨脹率齡期抗壓強度樁身強度度和膨脹脹率即吸吸水量有有關，吸吸水量過過大，會會導致樁樁自身的的軟化山東科技技大學王王清標11（三）復復合地基基作用復合地基基承載力力由三部部分組成成樁身強度度、樁間間土、樁樁周硬殼殼層硬殼層的的形成需需要一個個長期的的過程，，設計時時一般不不作考慮慮而作為為安全儲儲備。石灰樁復復合地基基樁土應力比一一般為2.5～5.0對石灰樁樁復合地地基的要要求既能把樁樁周土中中的水吸吸干，又能防止止樁自身身的軟化化。在采取了了防止樁樁身軟化化措施后后，樁身身可以有有較高的的強度,抗壓強度度在400～500kPa,因此在復復合地基基中起主主導作用用。山東科技技大學王王清標12三設設計計計算1）樁體摻摻合料配配合比生石灰與與摻合料料的體積積比可選選用1:1或1:2，對于淤淤泥、淤淤泥質(zhì)土土等軟土土可適當當增加生生石灰用用量，樁樁頂附近近生石灰灰用量不不宜過大大。當摻摻石膏和和水泥時時，摻加加量為生生石灰用用量的3%～10%。2）樁徑、、樁距及及布樁石灰樁成成孔直徑徑300～400mm，可按等等邊三角角形或矩矩形布樁樁，樁中中心距可可取2～3倍成孔直直徑。石灰樁可可僅布置置在基礎礎底面下下，當基基底土的的承載力力特征值值小于70kPa時，宜在在基礎以以外布置置1～2排圍護樁樁。山東科技技大學王王清標133）樁長加固目的的是為了了減少沉沉降，或或為解決決深層滑滑動問題題，需較較長的樁樁。采用洛陽鏟成孔，樁樁長不宜宜超過6m；機械成成孔管外外投料時時，樁長長不宜超超過8m；螺旋鉆鉆成孔及及管內(nèi)投投料時可可適當加加長。4）承載力力計算山東科技技大學王王清標14灰樁在軟軟土中樁樁身強度度多在0.3～1.0MPa之間,強度較低低。復合合地基承承載力特特征值不不宜超過過160kPa。山東科技技大學王王清標155）沉降計計算石灰樁復復合土層層壓縮模模量宜通通過樁身身及樁間間土壓縮縮試驗確確定，初初步設計計時可按按下式估估算：山東科技技大學王王清標16四施施工技技術1）材料選選用石灰材料料應選用用新鮮生生石灰塊塊，有效效氧化鈣鈣含量不不宜低于于70%，粒徑不不應大于于70mm，含粉量量（即消消石灰））不宜超超過15%。摻合料料應保持持適當?shù)牡暮苛?，使用用粉煤灰灰或爐渣渣時含水水量宜控控制在30%左右。2）施工順順序在加固范范圍內(nèi)施施工時，，先外排排再內(nèi)排排；先周周邊后中中間；單單排樁應應先施工工兩端后后中間，，并按每每間隔1～2孔的施工工順序進進行，不不允許由由一邊向向另一邊邊平行推推移。如對原建建筑物地地基加固固，其施施工順序序應由外外及里地地進行；；如臨近近建筑物物或緊貼貼水源邊邊，可先先施工部部分“隔隔斷樁””將其施施工區(qū)隔隔開；對對很軟粘粘性土地地基，應應先在較較大距離離打石灰灰樁，過過28d后再按設設計間距距補樁。。山東科技技大學王王清標173）成孔方方法可采用洛洛陽鏟或或機械成成孔。機機械成孔孔分為沉沉管、沖沖擊、螺螺旋及爆爆破成孔孔等。（1）沉管法：：沉孔最大大深度不不超過8m。（2）沖擊法：：用沖擊鉆鉆機將0.6～3.2t錐形鉆頭頭提升0.5～2.0m高度后自自由落下下，反復復沖擊，，使土層層成孔。?？讖酱蟠螅咨钌畈皇芟尴拗?。（3）螺旋鉆進進法：樁孔深深度不受受設備限限制。（4）爆破法法：其成成孔工藝藝簡便，，不需要要打樁機機械，適適用于缺缺少施工工機械的的建筑工工程場地地。可分分為藥眼眼法和藥藥管法兩兩種施工工法。a藥眼法。。此法適適用于含含水量不不超過22%的土層。。b藥管法。。此法適適用于含含水量較較大土層層。山東科技技大學王王清標184）成樁工工藝可采用管管外投料料法、管管內(nèi)投料料法、挖挖孔投料料法成樁樁。（1）管外投投料法管外投料料法成樁樁工藝流流程1.堆放樁料料2.成下段孔孔3.堆填樁料料4.成下段孔孔5.填料6.夯實成下下樁身7.填料8.夯實9.封頂山東科技技大學王王清標19管外投料料法施工工要點：：①灌料量控控制當摻合料料為粉煤煤灰和煤煤渣時，，樁料干干密度達達到10～11kN／m3，可保證證樁身密密實度。。確定灌料料量時，，將計算算乘以1.4的壓實系系數(shù)（施施工充盈盈系數(shù)））作為每每延米灌灌料量。。設計樁徑徑為樁管管直徑的的1.2～1.4倍，當樁樁管直徑徑較大時時，由于于反插后后拔管較較大，要要防止造造成拔管管困難。。②打樁順順序應盡量采采用封閉閉式打法法，即從從外圈向向內(nèi)圈施施工。能能以樁身身重量增增加覆蓋蓋壓力，，減少地地面隆起起。為避免生生石灰膨膨脹引起起鄰近孔孔的塌孔孔，宜間間隔施打打。山東科技技大學王王清標20（2）管內(nèi)投投料法與振動沉沉管施工工法類似似，管內(nèi)內(nèi)投料施施工適用用于地下下水位較較高的軟軟土地區(qū)區(qū)，不易易形成樁樁回淤而而導致的的樁身縮縮頸、斷斷裂等現(xiàn)現(xiàn)象。（3）挖孔投投料法利用洛陽陽鏟，人人工成孔孔，投料料夯實。。待挖孔驗驗收合格格后，用用小型污污水泵將將孔內(nèi)水水排干。。樁材每每次拌合合量為0.3～0.4m樁長用料料量，拌拌均勻后后灌人孔孔內(nèi)，夯夯擊密實實。工藝流程程：定位位→十字字鎬、鋼鋼釬或鐵鐵鍬開口口→工人人洛陽鏟鏟成孔→→孔徑、、孔深檢檢查→孔孔內(nèi)抽水水→孔口口拌和樁樁料→下下料→夯夯實→再再下料→→再夯實實→封口口填土→→夯實。。石灰樁法法施工圖圖片山東科技技大學王王清標21五提提高石灰灰樁復合合地基承承載力途途徑1）提高樁樁身強度度的方法法（1）增加樁樁身的約約束力，，限制膨膨脹①采用灰灰土、素素土、低低標號混混凝土以以及其他他不透水水材料壓壓實封頂頂，利用用施工機機械前進進式的打打樁順序序等均可可增加限限制膨脹脹力的上上覆壓力力；②保證填填筑石灰灰的干密密度為11.6kN／m3，膨脹脹時壓壓力能能達到到50kPa，則石石灰樁樁吸水水膨脹脹后的的干密密度能能保持持在8.8～8.9kN／m3，能保保證樁樁身不不出現(xiàn)現(xiàn)“軟軟心””，并并具有有一定定樁身身強度度。（2）樁身身摻加加活性性材料料主要是是高硅硅質(zhì)材材料，，如火火山灰灰、粉粉煤灰灰等，，實際際工程程中多多用粉粉煤灰灰。如如果同同時再再摻加加一些些石膏膏、水水泥或或鐵粉粉，效效果可可能更更佳。。山東科科技大大學王王清清標222）改善善樁間間土加加固效效果的的措施施（1）采用用優(yōu)質(zhì)質(zhì)生石石灰是是改善善樁間間土加加固效效果的的首要要措施施。（2）增加加石灰灰的置置換率率。常常用的的置換換率在在1／11～1／5之間。。（3）在置置換率率相同同的情情況下下，采采取““細而而密””的布布樁方方案，，大大大縮短短樁間間土的的固結結排水水路徑徑，有有利于于樁間間土的的改善善。（4）在高高含水水量的的軟土土中設設置排排水砂砂井等等。山東科科技大大學王王清清標23六質(zhì)質(zhì)量量檢測測施工檢檢測宜宜在施施工7～10d后進行行；竣竣工驗驗收檢檢測在在施工工后28d后進行行。施工檢檢測可可采用用靜力力觸探探、動動力觸觸探或或標準準貫入入試驗驗。檢檢測部部位為為樁中中心及及樁間間土，，每兩兩點為為一組組。檢檢測組組數(shù)不不少于于總樁樁數(shù)的的1%?；⒐すを炇帐諘r，，承載載力檢檢驗應應采用用復合合地基基載荷荷試驗驗。載載荷試試驗數(shù)數(shù)量宜宜為地地基處處理面面積每每200m2左右布布置一一個點點，每每一單單體工工程不不應少少于3點。七工程應應用實實例山東科科技大大學王王清清標247擠密樁樁法7.1概述7.2碎石樁樁和砂砂樁7.3石灰樁樁7.4灰土擠擠密樁樁和土土擠密密樁山東科科技大大學王王清清標257.4灰土擠擠密樁樁和土土擠密密樁一灰灰土土擠密密樁和和土擠擠密樁樁的概概念與與適用用范圍圍用灰土土分層層夯實實的樁樁體，，稱為為灰土擠擠密樁樁；用素素土分分層夯夯實的的樁體體，稱稱為土擠密密樁。二者者分別別與擠擠密的的樁間間土組組成復復合地地基。。土樁和和灰土土樁法法具有有原位位處理理、深深層擠擠密、、就地地取材材、施施工工工藝多多樣、、施工工速度度快和和造價價低廉廉的特特點，，多用用于處處理厚厚度較較大的的濕陷陷性黃黃土或或填土土地基基，有有顯著著的技技術經(jīng)經(jīng)濟效效益，，在我我國西西北和和華北北等地地區(qū)已已廣泛泛應用用。20世紀60年代中中期，，西安安地區(qū)區(qū)為解解決雜雜填土土地基基的深深層處處理問問題，，在土土樁擠擠密法法的基基礎上上試驗驗成功功于灰灰土樁樁擠密密法，，并自自20世紀70年代初初起逐逐步推推廣應應用。。山東科科技大大學王王清清標26適用范范圍：：灰土擠擠密樁樁法和和土擠擠密樁樁法適適用于于處理理地下下水位位以上上的濕濕陷性性黃土土、素素填土土和雜雜填土土等地地基，，可處處理地地基的的深度度為5～15m。當以消消除地地基上上的濕濕陷性性為主主要目目的時時，宜宜選用用土擠擠密樁樁法。。當以提提高地地基土土的承承載力力或增增強其其水穩(wěn)穩(wěn)性為為主要要目的的時，，宜選選用灰灰土擠擠密樁樁法。。山東科科技大大學王王清清標27二加加固機機理1）擠密密作用用2）灰土土性質(zhì)質(zhì)作用用灰土樁樁是用用石灰灰和土土按一一定體體積比比例（（2:8或3:7）拌和和，這這種材材料在在化學學性能能上具具有氣硬性性和水水硬性性，使灰灰土逐逐漸增增加強強度。。3）樁體體作用用灰土樁樁變形形模量量E0=40～200MPa，相當當于夯夯實素素土的的2～10倍。總總荷載載的一一半由由灰土土樁承承擔。。三設計計計算山東科科技大大學王王清清標28四施施工工技術術1）成孔孔技術術應按設設計要要求、、成孔孔設備備、現(xiàn)現(xiàn)場土土質(zhì)和和周圍圍環(huán)境境等情情況，，選用用沉管管（振振動、、錘擊擊）、、沖擊擊或爆爆擴等等方法法進行行成孔孔。成孔時時，地地基土土宜接接近最最優(yōu)（（或塑塑限））含水水量，，當土土的含含水量量低于于12%時，宜宜對擬擬處理理范圍圍內(nèi)的的土層層進行行增濕濕。山東科科技大大學王王清清標29增濕土土的加加水量量估算算：應于地地基處處理前前4～6d，將需需增濕濕的水水通過過一定定數(shù)量量和一一定深深度的的滲水水孔，，均勻勻地浸浸入擬擬處理理范圍圍內(nèi)的的土層層中。。山東科科技大大學王王清清標302）樁孔孔填夯夯（1）填料料選配配①素土土：土土料宜宜選用用純凈凈的黃黃土、、一般般粘性性土或或Ip>4的粉土土，有有機質(zhì)質(zhì)含量量不得得超過過5%，也不不得含含有雜雜土、、磚瓦瓦塊、、石塊塊、膨膨脹土土、鹽鹽漬土土和凍凍土塊塊等。。土塊塊的粒粒徑不不宜大大于15mm。②石灰灰：應應選用用新鮮鮮的消消石灰灰，顆顆粒直直徑不不得大大于5mm。石灰灰的質(zhì)質(zhì)量不不應低低于Ⅲ級標準準，活活性CaO和MgO的含量量（按按干重重計））不少少于50％。③灰土土：配配合比比為體體積比比2:8或3:7?；彝恋牡淖顑?yōu)優(yōu)含水水量一一般為為21％～26％，而而素土土的最最優(yōu)含含水量量多數(shù)數(shù)在20％以下下，兩兩者相相差懸懸殊。。拌和和中需需加入入適量量水才才能使使灰土土接近近其最最優(yōu)含含水量量。山東科科技大大學王王清清標31②卷揚機機提升升式夯夯實機機錘重可達450kg，落距為1～3m。夯擊能量量大，一次次可填入較較多的土料料，夯實效效果較好，，但需人工工操作。錘重不宜小小于100kg。夯錘最大大直徑比樁樁孔直徑小小100～160mm。填料時每一一锨料夯擊擊一次或二二次，夯擊擊25～30次/min