地基處理石灰樁

概述定義：石灰樁指用人工或機(jī)械在地基中成孔，灌入生石灰塊經(jīng)振密或夯擊后形成的樁柱體。對(duì)象：雜填土、素填土、一般性粘土、淤泥質(zhì)粘土和淤泥及透水性小的粉土。工程應(yīng)用：道路、碼頭、鐵路、軟弱地基加固。一節(jié)石灰樁加固機(jī)理CaO+H2O=Ca(OH)2

1、反應(yīng)過程吸水一、石灰樁反應(yīng)及特征（1）CaO水化吸水。（2）水化后的熟石灰處于干燥狀態(tài)，也吸收一部分水分

（3）約束壓力增大，吸水量減小，50kPa圍壓下，1kgCaO

吸水0.8～0.9kg。生石灰在水化過程中，要產(chǎn)生熱量，1kg的CaO能放出1160焦耳的熱量，熱量使地基土溫度升高，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。2、生石灰的水化反應(yīng)為放熱反應(yīng)二、石灰樁加固機(jī)理振動(dòng)沉管法對(duì)樁間土體有擠密作用。但對(duì)于飽和軟粘土，會(huì)造成土體結(jié)構(gòu)的破壞，成樁后使地面隆起，所以用人工成孔法或鉆孔施工方法成孔。CaO水化反應(yīng)要吸收較多的水并產(chǎn)生升溫汽化現(xiàn)象，使地基中的含水量下降，孔隙比（e）減小，樁間土抗剪強(qiáng)度τf提高，一般提高15%～20%。（一）樁間土3、體積顯著增大CaO水化生成Ca(OH)2后，固相體積比CaO固相體積增大99%，將近一倍。1、成孔擠密作用2、吸水升溫和膨脹作用生石灰水化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的二價(jià)鈣離子（Ca2+）與擴(kuò)散雙電子層中的一價(jià)離子Na+、k+發(fā)生離子交換作用，交換結(jié)果使擴(kuò)散雙電子層變薄，粘土顆粒間結(jié)合力增強(qiáng)形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而使土塑性降低，抗剪強(qiáng)度提高，在石灰樁周圍形成一層2～10cm厚的硬殼層。（二）樁身生石灰樁具有一定的強(qiáng)度和剛度，可以提高地基的承載力和改善地基的變形特征。上覆壓力越大，齡期越長(zhǎng)，樁身強(qiáng)度越高上覆壓力抗壓強(qiáng)度上覆壓力膨脹率齡期抗壓強(qiáng)度3、膠凝及離子交換作用（三）復(fù)合地基承載力復(fù)合地基承載力由三部分組成樁身強(qiáng)度、樁間土、樁周硬殼層

硬殼層的形成需要一個(gè)長(zhǎng)期的過程，設(shè)計(jì)時(shí)一般不作考慮而作為安全儲(chǔ)備。石灰樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比一般為2.5～5.0（四）提高地基承載力的方法1、提高樁間土加固效果的方法（1）采用優(yōu)質(zhì)石灰（2）提高面積換算率（3）在相同m下，應(yīng)用細(xì)而密的樁距。2、提高樁身強(qiáng)度，防止軟化，避免產(chǎn)生軟化軟心。（1）具有一定的初始密度。（2）吸水過程中有一定約束力限制其自由膨脹。（3）摻入活性材料，如粉煤灰等，摻量為石灰樁質(zhì)量的15%～40%。二節(jié)石灰樁設(shè)計(jì)計(jì)算一、樁徑

一般為150～400mm正方形布置：正三角形布置：二、樁布置

1、面積換算率膨脹后的置換率：石灰樁膨脹率。不同摻和料的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:石灰）3:7（火山灰:石灰）1.2~1.51.15~1.401.10~1.351.10~1.351.05~1.252、布樁：應(yīng)超過基礎(chǔ)一定寬度，對(duì)于條基，軟土地區(qū)宜取基礎(chǔ)寬度2倍，對(duì)于大面積加固通常增加2～3排護(hù)樁。三、樁距復(fù)合地基加固后的樁距小些，但應(yīng)避免過小造成地面隆起。土類樁距/樁經(jīng)淤泥和淤泥質(zhì)2~3.5較差的填土3~4較好的填土和一般粘性土<=5石灰樁參考樁距四、樁長(zhǎng)1、變形要求高的建筑，樁宜達(dá)到計(jì)算壓縮層的底部。2、滿足軟弱下臥層承載力要求，地基沉降控制在容許范圍以內(nèi)。五、復(fù)合地基承載力計(jì)算或加固后樁周土承載力標(biāo)準(zhǔn)值（一）樁身強(qiáng)度土質(zhì)好的取高值，土質(zhì)差的取低值。由單樁靜荷載試驗(yàn)或靜力觸探試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)?。ǘ吨芡恋膹?qiáng)度1、先求孔隙比（粉土和松砂）(方法一）（1）求加固后的孔隙比假定石灰樁的膨脹全部用于土的擠密，即地面不發(fā)生隆起。正三角形布樁正方形布樁與布樁形式有關(guān)的系數(shù)膨脹前石灰樁的直徑（2）求加固后的含水量土的飽和度相對(duì)密度由加固后樁間平均含水量w’和孔隙比e’，換算成液性指數(shù)等物理指標(biāo)，查現(xiàn)行規(guī)范求得。2、先求脫水量（方法二）（1）樁間土脫水量1）生石灰的吸水當(dāng)量和膨脹量計(jì)算（適用于一般粘性土）樁周土的脫水量生石灰樁的充填重度（kN/m3）生石灰樁的化學(xué)吸水當(dāng)量，一般取0.28消化后石灰樁的孔隙率65%石灰樁膨脹率一般取80%消化后生石灰飽和度一般取85%適用于一般粘性土，考慮到土的含水量受大氣降水、補(bǔ)給條件等因素的影響，該法計(jì)算結(jié)果一般較粗糙。2）不同壓力下生石灰吸水率計(jì)算（沿海地區(qū)的淤泥和淤泥質(zhì)土）生石灰樁樁體材料的重度，kN/m3

樁體材料中石灰的重量百分比一定壓力下石灰的吸水率（2）求出脫水量后，樁周土體孔隙比降低量計(jì)算對(duì)飽和土：（3）由加固后的樁間土和換算成液性指數(shù)查有關(guān)規(guī)范求樁周土的強(qiáng)度。