第7章-灰土擠密樁法和土擠密樁法課件

地基處理

GroundTreatment重慶交通大學(xué)河海學(xué)院吳文雪地基處理

GroundTreatment重慶交通大學(xué)第7章灰土擠密樁法和土擠密樁法

Chapter7LimeSoilColumnand

EarthColumn

第7章灰土擠密樁法和土擠密樁法

Chapter77.1概述

7.1Introduction

灰土擠密樁法和土擠密樁法都是利用成孔過(guò)程中的橫向擠壓作用，樁孔內(nèi)土被擠向周圍，使樁間土擠密，然后將灰土或素土（粘性土）分層填入樁孔內(nèi)，并分層夯填密實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。前者稱為灰土擠密樁法，后者稱為土擠密樁法。土擠密樁法是原蘇聯(lián)阿別列夫教授于1934年首創(chuàng)，20世紀(jì)50年代中期我國(guó)西北黃土地區(qū)開(kāi)始進(jìn)行土擠密樁法的研究和應(yīng)用。7.1概述

7.1Introduction

分層填料夯實(shí)過(guò)程中的橫向擠壓密實(shí)作用，使樁間土擠密，所夯實(shí)的土樁或灰土樁屬于柔性樁，它們與擠密的樁間土共同構(gòu)成構(gòu)成復(fù)合地基，達(dá)到提高承載力與減少沉降量的目的。

當(dāng)樁土為素填土材料時(shí)稱為土樁擠密樁；當(dāng)樁土為灰土二灰填料時(shí)稱為灰土擠密樁或二灰樁擠密樁。分層填料夯實(shí)過(guò)程中的橫向擠壓密實(shí)作用，使樁間土擠密，所夯孔內(nèi)深層強(qiáng)夯（DDC）灰土樁孔內(nèi)深層強(qiáng)夯（DDC）素土樁孔內(nèi)深層強(qiáng)夯（DDC）灰土樁孔內(nèi)深層強(qiáng)夯（DDC）素土樁素土樁三合土樁素土樁三合土樁2、適用范圍

1)灰土擠密樁法和土擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理地基的深度為5～15m。

2)在消除土的濕陷性和減小滲透性方面，灰土擠密樁或土擠密樁的效果基本相同或差別不大。但是，土擠密樁地基的承載力和水穩(wěn)性不及灰土擠密樁，選用上述方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程要求和處理地基的目的來(lái)確定。3)當(dāng)以提高地基的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)性為主要目的時(shí)，宜選用灰土擠密樁法；4)當(dāng)以消除地基的濕陷性為主要目的時(shí)，宜選用土擠密樁法。2、適用范圍1)灰土擠密樁法和土擠

5)大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，土或灰土擠密樁用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基，不論是消除土的濕陷性還是提高承載力都是有效的。

但是，需要注意的是，當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4％、飽和度超過(guò)65％時(shí)，在成孔及拔管過(guò)程中，樁孔及其周圍容易縮頸和隆起，擠密效果差。故上述方法不適用于處理地下水位以下及處于毛細(xì)飽和帶的土層。5)大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，土或灰土擠密主要特點(diǎn)

灰土擠密樁法和土擠密樁法與其他地基處理方法比較，有如下主要特征：

1)

土樁和灰土擠密樁法是橫向擠密，但可同樣達(dá)到所要求加密處理后的最大干密度的指標(biāo)；

2)

與土墊層相比，無(wú)須開(kāi)挖回填，因而節(jié)約了開(kāi)挖和回填土方的工作量，比換填法縮短工期約一半；

3)可以深層加密。由于不受開(kāi)挖和回填的限制，較墊層法處理深度大，可達(dá)12～15m；4)

由于填入樁孔的材料均屬就地取材，因而比其他處理濕陷性黃土和人工填土的方法造價(jià)均要低，能取得很好的效益。

主要特點(diǎn)灰土擠密樁法和土擠密樁法與其他地基處1、土的側(cè)向擠密作用

土(或灰土)樁擠壓成孔時(shí)，樁孔位置原有土體被強(qiáng)制側(cè)向擠壓，使樁周一定范圍內(nèi)的土層密實(shí)度提高。其擠密影響半徑通常為1.5~2.0d(為樁徑直徑)。

相鄰樁孔間擠密效果試驗(yàn)表明，在相鄰樁孔擠密區(qū)交界處擠密效果相互疊加，樁間土中心部位的密實(shí)度增大，且樁間土的密度變得均勻，樁距越近，疊加效果越顯著。合理的相鄰樁孔中心距約為2~3倍樁孔直徑。7.2加固機(jī)理一、

加固機(jī)理1、土的側(cè)向擠密作用土(或灰土)樁擠壓成孔時(shí)2、灰土性質(zhì)作用

1)灰土樁：用石灰和土按一定體積比例(灰：土=2：8或3：7)拌和，并在樁孔內(nèi)夯實(shí)加密后形成的樁。①密實(shí)作用。在力學(xué)性能上，它可達(dá)到擠密地基效果，提高地基承載力，消除濕陷性，沉降均勻和沉降量減?。虎谑覙兜男в??；彝猎诨瘜W(xué)性能上具有氣硬性和水硬性，由于石灰內(nèi)帶正電荷鈣離子與帶負(fù)電荷粘土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土齡期增長(zhǎng)，土體固化作用提高，使土體逐漸增加強(qiáng)度。2)二灰樁：不僅利用了石灰料、粉煤灰材料在化學(xué)性能上的氣硬性與水硬性，同時(shí)也有效地利用了石灰料的膠體凝聚與膨脹充填性,→→共同作用提高強(qiáng)度。2、灰土性質(zhì)作用1)灰土樁：用石灰和土按一定體積比3樁體作用

在灰土樁擠密地基中，由于灰土樁的變形模量遠(yuǎn)大于樁間土的變形模量(灰土的變形模量為E0=29~36MPa，相當(dāng)于夯實(shí)素土的2~10倍)，荷載向樁上產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低了基礎(chǔ)底面以下一定深度內(nèi)土中的應(yīng)力，消除了持力層內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮變形和濕陷變形的不利因素。

此外，由于灰土樁對(duì)樁間土能起側(cè)向約束作用，限制土的側(cè)向移動(dòng)，樁間土只產(chǎn)生豎向壓密，使壓力與沉降始終呈線性關(guān)系。3樁體作用在灰土樁擠密地基中，由4素土墊層作用

土樁擠密的地基由樁間擠密土和分層填夯的素土樁組成，土樁樁體和樁間土均為被機(jī)械擠密的重塑土，兩者均屬同類土料。因此，土樁與樁間擠密土兩者的物理力學(xué)指標(biāo)無(wú)明顯差異。

因而，土樁擠密地基可視為厚度較大的素土墊層。4素土墊層作用土樁擠密的地基由樁間擠密土和二、影響加固效果的主要因素

1)天然含水量。土的天然含水量對(duì)擠密效果影響較大，當(dāng)含水量接近最優(yōu)含水量時(shí)，土呈塑性狀態(tài)，擠密效果最佳。當(dāng)含水量偏低，土呈堅(jiān)硬狀態(tài)時(shí)，有效擠密區(qū)變小。當(dāng)含水量過(guò)高時(shí)，由于擠壓引起超孔隙水壓力，土體難以擠密，且孔壁附近土的強(qiáng)度因受擾動(dòng)而降低，拔管時(shí)容易出現(xiàn)縮頸等情況。

2)干密度。土的干密度對(duì)擠密效果同樣有較大影響，土的天然干密度越大，則有效擠密范圍越大；反之，則有效擠密區(qū)較小，擠密效果較差。土質(zhì)均勻則有效擠密范圍大，土質(zhì)不均勻，則有效擠密范圍小。

二、影響加固效果的主要因素3)天然空隙比。土體的天然空隙比對(duì)擠密效果有較大影響，當(dāng)e=0.90~1.20時(shí)，擠密效果好，當(dāng)e<0.80時(shí)，一般情況下土的濕陷性已消除，沒(méi)有必要采用擠密地基，故應(yīng)持慎重態(tài)度。3)天然空隙比。土體的天然空隙比對(duì)擠密效果有較大影(一)一般原則

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、建筑結(jié)構(gòu)類型和要求，明確地基處理主要目的，并依此確定采用土樁或灰土樁。地基處理目的一般分為下列四種：①一般濕陷性黃土場(chǎng)地。對(duì)單層或多層建筑，如果以消除濕陷性為主要目的時(shí)，宜采用土樁法；對(duì)高層建筑或地基浸水可能性較大的重要建筑物，如果以提高承載力和水穩(wěn)定性為主要目的時(shí)，宜采用灰土樁法。②新近堆積黃土場(chǎng)地。除要求消除其濕陷性外，一般以降低其壓縮性并提高承載力為主要目的，根據(jù)建筑類型確定采用土樁法或灰土樁法。

7.3設(shè)計(jì)計(jì)算

7.3DesignProcedure(一)一般原則設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、④對(duì)重要工程或在缺乏經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)。施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，如土性基本相同，試驗(yàn)可在一處進(jìn)行，如土性差異明顯，應(yīng)在不同地段分別進(jìn)行試驗(yàn)。

③雜填土或素填土場(chǎng)地。以提高承載力為主要目的時(shí)，一般多采用灰土樁法。

④對(duì)重要工程或在缺乏經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)。施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，在(二)設(shè)計(jì)

1處理面積

灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的面積，應(yīng)大于基礎(chǔ)或建筑物底層平面的面積：1)當(dāng)采用局部處理時(shí)：a、對(duì)自重濕陷性黃土地基，超出基礎(chǔ)底面的寬度每邊不應(yīng)小于基底寬度的0.75倍，且不應(yīng)小于1.0m；b、對(duì)非自重濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基：每邊不小于基底寬度的0.25倍，并不小于0.5m；

2)采用整片處理時(shí)，超出建筑物外墻基礎(chǔ)底面外緣的寬度，每邊不宜小于處理土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于2m。(二)設(shè)計(jì)1處理面積2、樁孔直徑(d)與處理深度

1)樁孔直徑設(shè)計(jì)時(shí)如樁徑d過(guò)小，則樁數(shù)增加，并增大打樁和回填的工作量；如樁徑d過(guò)大，則樁間土擠密不夠，致使消除濕陷程度不夠理想，且對(duì)成孔機(jī)械要求也高。樁孔直徑300～450mm，并可根據(jù)所選用的成孔設(shè)備或成孔方法確定。2)處理深度灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的深度，應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地的土質(zhì)情況、工程要求和成孔及夯實(shí)設(shè)備等綜合因素確定。對(duì)濕陷性黃土地基，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025的有關(guān)規(guī)定。2、樁孔直徑(d)與處理深度1)樁孔直徑2)處理深度2、樁孔直徑(d)與處理深度濕陷性黃土地基的處理厚度問(wèn)題a要求消除地基全部濕陷量時(shí)，應(yīng)符合下列要求：①在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，應(yīng)處理基礎(chǔ)以下的全部濕陷性土層；

②非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，應(yīng)將基礎(chǔ)下濕陷起始?jí)毫π∮诟郊訅毫εc上覆土的飽和自重壓力之和的所有土層進(jìn)行處理或處理至基礎(chǔ)下的壓縮層下限為止。2、樁孔直徑(d)與處理深度濕陷性黃土地基的處理厚度問(wèn)題b消除地基部分濕陷量時(shí)，適用于乙類建筑，其最小處理厚度應(yīng)符合下列要求：

①在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，不應(yīng)小于濕陷性土層厚度的2／3，并應(yīng)控制剩余濕陷量不大于20cm；

②在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，不應(yīng)小于壓縮層厚度的2／3。b消除地基部分濕陷量時(shí)，適用于乙類建筑，其最小處理1)

按等邊三角形布樁，樁間距(s)為樁徑的2.0～2.5倍；

2)

或按估算(m)。

—樁間土最大干密度(t/m3)；地基處理前之平均干密度(t/m3)；—成孔后樁間土平均擠密系數(shù)(不宜小于0.93),對(duì)一般工程不應(yīng)小于0.9；d

為樁孔直徑（m）3、樁位及樁距

土(或灰土)樁的擠密效果與樁距有關(guān)。而樁距的確定又與土的原始干密度和孔隙比有關(guān)。樁距的設(shè)計(jì)一般應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)或計(jì)算確定。1)按等邊三角形布樁，樁間距(s)為樁徑的2.0～

—成孔擠密深度內(nèi)，樁間土平均干密度(t/m3)，平均試樣數(shù)不應(yīng)少于6組?！煽讛D密深度內(nèi)，樁間土平均干密度(t/m3)，平均3、樁位及樁距

處理填土地基時(shí)，鑒于其干密度值變動(dòng)較大，一般不易按上式計(jì)算樁孔間距，為此，可根據(jù)擠密前地基土的承載力特征值fsk和擠密后處理地基要求達(dá)到的承載力特征值fspk，利用下式計(jì)算樁孔間距式中：fpk——灰土樁體的承載力特征值，宜取fpk=500kPa3、樁位及樁距處理填土地基時(shí)，鑒于其干密度值4、樁孔的數(shù)量(n)

樁孔的數(shù)量n=

A/Ae

A為擬處理面積(m2)；Ae為單根樁承擔(dān)的處理面積(m2)：

de——根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑(m)；樁孔按等邊三角形布置：de＝1.05s；樁孔按正方形布置：de＝1.13s。4、樁孔的數(shù)量(n)樁孔的數(shù)量n=A5、填料及壓實(shí)系數(shù)

樁孔內(nèi)的填料，應(yīng)根據(jù)工程要求或處理地基的目的確定，樁體的夯實(shí)質(zhì)量宜用平均壓實(shí)系數(shù)lc控制。

當(dāng)樁孔內(nèi)用灰土或素土分層回填、分層夯實(shí)時(shí)，樁體內(nèi)的平均壓實(shí)系數(shù)lc值，均不應(yīng)小于0.96；消石灰與土的體積配合比，宜為2：8或3：7；

樁頂標(biāo)高以上應(yīng)設(shè)置300～500mm厚的2：8灰土墊層，其壓實(shí)系數(shù)lc不應(yīng)小于0.955、填料及壓實(shí)系數(shù)樁孔內(nèi)的填料，應(yīng)根據(jù)工程要求或處6、承載力特征值

灰土擠密樁和土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)階段，當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，但對(duì)灰土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的2.0倍，并不宜大于250kPa；對(duì)土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的1.4倍，并不宜大于180kPa7、地基變形計(jì)算

灰土擠密樁和土擠密樁復(fù)合地基的變形計(jì)算，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定，其中復(fù)合土層的壓縮模量，可采用載荷試驗(yàn)的變形模量代替。

6、承載力特征值灰土擠密樁和土擠密樁復(fù)合地基

施工主要包括樁孔成孔和樁孔夯填。1、成孔方法有沉管法（錘擊、振動(dòng)）、沖擊法和爆擴(kuò)法等。成孔施工時(shí)地基土宜接近最優(yōu)含水量，當(dāng)含水量低于12％時(shí)，宜加水增濕至最優(yōu)含水量。夯填施工前應(yīng)進(jìn)行夯填工藝試驗(yàn)，確定合理的分次填料量和夯擊次數(shù)。7.4施工

7.4Construction施工主要包括樁孔成孔和樁孔夯填。7.4施2

樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上的預(yù)留覆蓋上層厚度宜符合下列要求：

1)

沉管（錘擊、振動(dòng)）成孔，宜為0.50～0.70m；

2)

沖擊成孔，宜為1.20～1.50m。2樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上的預(yù)留覆蓋上層厚度宜符合下列要《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79--2002)第14.3.3條規(guī)定：當(dāng)土的含水量低于12%時(shí)，應(yīng)對(duì)擬處理范圍內(nèi)的土層進(jìn)行增濕，增濕土的加水量可按下式估算:式中Q

：計(jì)算加水量(m3)；v

：擬加固土的總體積(m3)；：地基處理前土的平均干密度（t/m3）；wop：土的最優(yōu)含水量（%），通過(guò)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)求得；：地基處理前土的平均含水量（%）；k：損耗系數(shù)，可取1.05～1.10。

應(yīng)當(dāng)在地基處理前4～6d，將需增濕的水通過(guò)一定數(shù)量和一定深度的滲水孔，均勻地浸人擬處理范圍內(nèi)的上層中。

3成孔時(shí)，地基土宜接近最優(yōu)（或塑限）含水量

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79--2002)4成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)1)成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)的施工順序，當(dāng)整片處理時(shí)，宜從里（或中間）向外間隔1～2孔進(jìn)行，對(duì)大型工程，可采取分段施工；當(dāng)局部處理時(shí)，宜從外向里間隔1～2孔進(jìn)行；2)

向孔內(nèi)填料前，孔底應(yīng)夯實(shí)，并應(yīng)抽樣檢查樁孔的直徑、深度和垂直度；

3)

樁孔的垂直度偏差不宜大于1.5%；

4)

樁孔中心點(diǎn)的偏差不宜超過(guò)樁距設(shè)計(jì)值的5%；

5)

經(jīng)檢驗(yàn)合格后，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，向孔內(nèi)分層填入篩好的素土、灰土或其他填料，并應(yīng)分層夯實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)1)成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)的施5施工過(guò)程中，應(yīng)有專人監(jiān)理成孔及回填夯實(shí)的質(zhì)量，并應(yīng)做好施工記錄。

如發(fā)現(xiàn)地基土質(zhì)與勘察資料不符，應(yīng)立即停止施工，待查明情況或采取有效措施處理后，方可繼續(xù)施工。6注意施工過(guò)程的連續(xù)檢驗(yàn)。

包括填料及分層夯實(shí)、記錄、樁位精度等。5施工過(guò)程中，應(yīng)有專人監(jiān)理成孔及回填夯實(shí)的質(zhì)量，并應(yīng)做好施7施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和處理方法1)

夯打時(shí)樁孔內(nèi)有滲水、涌水、積水現(xiàn)象可將孔內(nèi)水排出地表，或?qū)⑺虏糠指臑榛炷翗痘蛩槭瘶?，水上部分仍為?或灰土)樁。2)

沉管成孔過(guò)程中遇障礙物時(shí)可采取以下措施處理：①用洛陽(yáng)鏟探查并挖除障礙物，也可在其上面或四周適當(dāng)增加樁數(shù)，以彌補(bǔ)局部處理深度的不足，或從結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)；②對(duì)未填實(shí)的墓穴、坑洞、地道等面積不大，挖除不便時(shí)，可將樁打穿通過(guò)，并在此范圍內(nèi)增加樁數(shù)，或從結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)。7施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和處理方法1)夯打時(shí)樁孔內(nèi)有滲7施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和處理方法3)

夯打時(shí)造成縮頸、堵塞、擠密成孔困難、孔壁坍塌等情況，可采取以下措施處理：

①當(dāng)含水量過(guò)大縮頸比較嚴(yán)重時(shí)，可向孔內(nèi)填干砂、生石灰塊、碎磚碴、干水泥、粉煤灰；如含水量過(guò)小，可預(yù)先浸水，使之達(dá)到或接近最優(yōu)含水量；

②遵守成孔順序，由外向里間隔進(jìn)行(硬土由里向外)；

③施工中宜打一孔，填一孔，或隔幾個(gè)樁位跳打夯實(shí)；

④合理控制樁的有效擠密范圍。7施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和處理方法3)夯打時(shí)造成縮頸、2抽樣檢驗(yàn)的數(shù)量

對(duì)一般工程不應(yīng)少于樁總數(shù)的l%；對(duì)重要工程不應(yīng)少于樁總數(shù)的1.5%。1成樁后，應(yīng)及時(shí)抽樣檢驗(yàn)灰土擠密樁或土擠密樁處理地基的質(zhì)量。

對(duì)一般工程。主要應(yīng)檢查施工記錄、檢測(cè)全部處理深度內(nèi)樁體和樁間土的干密度，并將其分別換算為平均壓實(shí)系數(shù)和平均擠密系數(shù)；

對(duì)重要工程，除檢測(cè)上述內(nèi)容外，還應(yīng)測(cè)定全部處理深度內(nèi)樁間土的壓縮性和濕陷性。7.4質(zhì)量檢驗(yàn)

7.4QualityVerificationTest2抽樣檢驗(yàn)