基礎(chǔ)工程講義講稿石灰樁

第五章石灰樁1.概念石灰樁是指用人工或機(jī)械在地基中成孔后，灌入生石灰塊，經(jīng)振密或夯壓后形成的樁柱體。2.適宜土層適用于處理雜填土、素填土、一般粘性土、淤泥質(zhì)土以及透水性小的粉土。3.適宜工程道路、碼頭、鐵路、軟弱地基的加固工程及托還工程和基坑支護(hù)工程。§1石灰樁加固機(jī)理一、生石灰的水化反應(yīng)及其特性1.反應(yīng)過程吸收大量水分生石灰的吸水量包括兩部分，一部分是CaO水化所需的水量，另一部分是生石灰的水化產(chǎn)物Ca(OH)2的孔隙吸水量。2.生石灰的水化反應(yīng)為放熱反應(yīng)所放熱量可使地基土溫度提高，產(chǎn)生汽化脫水現(xiàn)象，降低地基土的含水量，從而減少土的孔隙比，增加土的密實(shí)度。3.生石灰水化反應(yīng)中伴隨有體積的顯著增大水化過程中，由于固相體積和孔隙體積的增大，生石灰水化后可膨脹到原體積的1.5～3.5倍。二、石灰樁的加固機(jī)理可從樁間土、樁身和復(fù)合地基三個(gè)方面分析(一)樁間土1.成孔擠密作用采用振動沉管法成孔，會對樁間土產(chǎn)生擠密效果。但對靈敏度高的飽和軟粘土，成樁過程會破壞土的原狀結(jié)構(gòu)，降低土的強(qiáng)度。2.吸水、升溫和膨脹作用水化反應(yīng)吸收較多的水，并產(chǎn)生升溫汽化現(xiàn)象，是地基中含水量下降，孔隙比減小，樁間土抗剪強(qiáng)度提高。水化作用，對樁間土產(chǎn)生較大的擠壓力，使樁間土密實(shí)度提高，從而提高地基的強(qiáng)度。3.膠凝及離子交換作用這種作用在生石灰樁周圍形成一圈2～10cm厚的硬殼層。(二)樁身生石灰樁本身具有一定的強(qiáng)度和剛度，可以提高地基的承載力和改善地基的變形特性。另外要防止出現(xiàn)“軟心”現(xiàn)象。(三)復(fù)合地基石灰樁復(fù)合地基承載力由三部分組成：⑴樁身強(qiáng)度；⑵樁間土；⑶樁周形成的硬殼層。通過提高樁身強(qiáng)度、增加樁間土的加固效果都可以提高復(fù)合地基承載力。第二節(jié)石灰樁的設(shè)計(jì)計(jì)算石灰樁的設(shè)計(jì)以經(jīng)驗(yàn)為主，無經(jīng)驗(yàn)要進(jìn)行試樁一、樁徑由施工條件確定，一般為150～400mm。二、樁的布置一般采用正方形或等邊三角形。膨脹前的置換率：正方形布樁：等邊三角形：膨脹后的置換率：ε—石灰樁膨脹率，查表5.2-1三、樁距宜通過試樁確定，應(yīng)同時(shí)滿足地基承載力和變形要求。土類樁距/樁徑淤泥和淤泥質(zhì)土2～3.5較差的填土和一般粘性土3～4較好的填土和一般粘性土≯5四、樁長⑴對于變形要求高的建筑物地基，宜達(dá)到計(jì)算壓縮層底部；⑵對用于地基穩(wěn)定目的的石灰樁，應(yīng)穿過可能的滑動面；⑶應(yīng)滿足軟弱下臥層承載力要求，并使復(fù)合地基沉降控制在容許值之內(nèi)。五、復(fù)合地基承載力計(jì)算a.現(xiàn)場荷載試驗(yàn)法b.公式計(jì)算方法(一)樁身強(qiáng)度現(xiàn)場單樁靜荷載試驗(yàn)或靜力觸探試驗(yàn)確定，可近似區(qū)0.1Ps。初步設(shè)計(jì)時(shí)fp,k＝300～450kPa。（二）樁周土的強(qiáng)度孔隙比法⑴加固后土的孔隙比e’⑵加固后的含水量ω’或⑶由加固后樁間土平均含水量ω’，孔隙比e’或IP等土體物理性質(zhì)指標(biāo)查規(guī)范求得2.脫水量法⑴計(jì)算樁間土的脫水量①由生石灰的吸水當(dāng)量和膨脹率計(jì)算該公式用于一般粘性土，結(jié)果較為粗糙。②由不同壓力下的生石灰吸水率計(jì)算⑵加固后土的孔隙比e’⑶由加固后樁間土平均含水量ω’，孔隙比e’或IP等土體物理性質(zhì)指標(biāo)查規(guī)范求得3.經(jīng)驗(yàn)公式式求§3石灰灰樁的施工一、材料石灰樁的材料以以生石灰為主。。MgO含量小于于或等于5％的的生石灰稱為鈣鈣質(zhì)生石灰，大大于5％的稱為為鎂質(zhì)生石灰。。鈣質(zhì)生石灰水化化反應(yīng)能力大，，反應(yīng)速度快。。石灰樁要求選用用新鮮的生石灰灰，過燒和欠燒燒的都不能使用用，生石灰中可可均勻摻入粉煤煤灰或火山灰等等硅質(zhì)材料。二、成樁工藝(一)管內(nèi)成樁樁工藝管內(nèi)成樁工藝是是指用人工或機(jī)機(jī)械成孔后，再再填料夯實(shí)、封封頂，自上而下下成孔、自下而而上夯填成樁。。管內(nèi)成樁工藝包包括：人工挖孔成樁、、沖擊法成樁、、螺旋鉆進(jìn)法成成樁、沉管法成成樁、爆擴(kuò)法成成樁等5種施工工工藝1.人工挖孔成成樁一般多采用人工工洛陽鏟成孔，，適用于一般粘粘性土、淤泥質(zhì)質(zhì)土和淤泥。2.沖擊法成樁樁應(yīng)用沖擊轉(zhuǎn)機(jī)將將一定質(zhì)量的鉆鉆頭，以0.5～2m的高度度周期地沖擊土土層，每次沖擊擊之后，鉆頭在在鋼絲繩帶動下下回轉(zhuǎn)一定的角角度，從而形成成一個(gè)規(guī)整的圓圓形斷面鉆孔。。3.螺旋旋鉆進(jìn)法法成樁螺旋鉆進(jìn)進(jìn)法是一一種干式式回轉(zhuǎn)鉆鉆進(jìn)方法法，特點(diǎn)點(diǎn)是用螺螺旋鉆桿桿不斷地地將土屑屑輸送到到地表，，不使用用沖洗液液，符合合石灰樁樁的施工工要求，，鉆進(jìn)效效率高。。⑴長螺旋旋鉆進(jìn)法法可以深孔孔鉆進(jìn)，，但孔壁壁不能自自立的土土中無法法適用。。⑵套管式式螺旋鉆鉆進(jìn)法適用于不不穩(wěn)定易易塌孔的的地層，，最深可可達(dá)35m4.沉管管法成樁樁沉管法包包括振動動沉管法法和錘擊擊沉管法法優(yōu)點(diǎn)：沉沉管法成成孔的孔孔壁光滑滑規(guī)整，，擠密效效果和施施工技術(shù)術(shù)都較容容易控制制和掌握握缺點(diǎn)：最最大成孔孔深度受受樁架高高度限制制，一般般不超過過8m5.爆擴(kuò)擴(kuò)法成孔孔⑴藥眼法法適用于含含水量不不超過22％的的土層⑵藥管法法適用于含含水量較較大的土土層(二)管管外成樁樁工藝三、施工工要點(diǎn)⒈進(jìn)行成成樁試驗(yàn)驗(yàn)和材料料配合比比試驗(yàn)，，確定合合理的成成樁參數(shù)數(shù)，并制制定施工工組織設(shè)設(shè)計(jì)；⒉防止地表水水和鄰近水源源滲透浸入石石灰樁身；⒊打樁順序按按“先外排后后內(nèi)排，先周周邊后中間””的原則，單單排采用“先先兩端后中間間”順序。⒋要嚴(yán)格控制制填料量和材材料質(zhì)量，摻摻和材料嚴(yán)格格按配合比與與生石灰攪拌拌均勻。⒌成樁后應(yīng)立立即用粘土或或混凝土等材材料壓實(shí)封頂頂，防止地表表水流入樁身身和防止石灰灰樁因水化過過分激烈而引引起樁孔噴料料。⒍基礎(chǔ)施工應(yīng)應(yīng)在石灰樁達(dá)達(dá)到一定強(qiáng)度度后進(jìn)行。⒎注意施工安安全，防止石石灰樁噴料傷傷人。§4質(zhì)量檢檢驗(yàn)一、樁身質(zhì)量量檢驗(yàn)⑴檢查樁徑、、樁的外觀、、樁身材料分分布、樁身密密實(shí)度等⑵靜力觸探、、輕便觸探、、標(biāo)貫試驗(yàn)測測定樁身