第7章灰土挤密桩与土挤密桩法详解

第7章灰土挤密桩法和土挤密桩法7.1概述是利用钢套管（或振动沉管、炸药爆破）在地基中成孔，通过挤压作用，使地基土得到加密，然后在孔中分层填入素土或灰土（黏性土）夯实而成灰土桩（或土桩）。土挤密桩法是原苏联阿别列夫教授于1934年首创，20世纪50年代中期我国西北黄土地区开始进行土挤密桩法的研究和应用。一、灰土（或素土）挤密桩法概念1、横向挤密，同样可达到所要求加密处理后的最大干密度指标；2、与土垫层相比，无需开挖回填，因而节约了开挖和回填土放的工作量，比换填法缩短工期约一半；3、由于不受开挖和回填的限制，一般处理深度可达12—15m；4、由于填入桩孔的材料均属就地取材，因而造价低，尤其利用粉煤灰可变废为宝，取得很好的效益。二、灰土（或素土）挤密桩法主要特征：灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基。可处理地基的深度为5～15m。但当地基土的含水量大于24％、饱和度大于65％时，不宜选用灰土挤密桩法或土挤密桩法。土挤密桩法主要用于消除地基的湿陷性；灰土挤密桩法主要用于提高地基承载力三、适用条件灰土挤密桩法和土挤密桩法具有原位处理、深层挤密和以土治土的特点，在我国西北和华北地区广泛用于处理深厚湿陷性黄土、素填土和杂填土地基时，具有较好的经济效益和社会效益。土的侧向挤密土挤密桩挤密灰土挤密桩挤密7.2加固原理一、土的侧向挤密土(或灰土）桩挤压成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内的土层密实度提高。实验表明，相邻桩孔挤密区交界处机密效果相互叠加，桩间土中心部位的密实度增大，且桩间土的密度变得均匀，桩距越近，叠加效果越显著。和干密度对挤密效果影响较大。当w≈wop时，土呈塑性状态，挤密效果最佳。土的越大，有效挤密范围越大；反之，有效挤密区较小，挤密效果差。dwd二、灰土挤密桩挤密原理灰土桩是用石灰和土按一定比例（2：8或3：7）拌和，并在桩孔内夯实加密后形成的桩。由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷的粘土颗粒相互吸引，形成胶体凝聚，并随灰土龄期增长，土体固化作用提高，是土体逐渐增加强度。从而达到挤密地基效果，提高地基承载力，消除湿陷性，减小沉降量。三、土挤密桩挤密原理土挤密桩复合地基是由素土夯填的土桩和桩间挤密土体组合而成。桩孔内夯填的土料多为就近挖运的黄土类土，其土质和夯实的标准与桩间挤密土基本一致。因而，土桩挤密地基课视为厚度较大的素土垫层。采用灰土挤密桩或土挤密桩处理后形成的复合地基的承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计当无试验资料时，可按当地经验确定，但对灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的2.0倍，并不宜大于250kPa；对土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的1.4倍，并不宜大于180kPa。7.3设计计算灰土挤密桩法和土挤密桩法一般采用等边三角形排列桩孔，其设计计算一般包括下述几方面：（1）桩孔直径宜为300～450mm，并可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。（2）桩孔间距桩孔间距可为桩孔直径的2.0～2.5倍，也可按下式估算：式中－－桩孔之间的中心距离（m）；－－桩孔直径（m）；－－桩间土的最大干密度（t/m3）；－－地基处理前土的平均干密度（t/m3）；－－桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数，对重要工程不宜小于0.93，对一般工程不应小于0.90。ddcdcdsmaxmax95.0sdmaxddc桩间土的挤密系数应按下式计算：式中－－在成孔挤密深度内，桩间土的平均干密度，平均试样数不应少于6组。cmax1ddc1d（3）桩孔数量sdsdddAAAnAAneeeeeee13.1;05.142桩孔按正方形布置时，时，桩孔按等边三角形布置面积的等效圆直径一根桩分担的处理地基承担的地基处理面积一根土或灰土挤密桩所拟处理地基面积；桩孔数量；（4）处理范围灰土挤密桩和土挤密桩处理地基的面积，应大于基础或建筑物底层平面的面积，并应符合下列规定：当采用局部处理时，超出基础底面的宽度：对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，每边不应小于基础宽度的0.25倍，并不应小于0.5米；对自重湿陷性黄土地基，每边不应小于基础宽度的0.75倍，并不应小于1.00米.当采用整片处理时，超出建筑物外墙基础底面外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2米。（5）桩长设计考虑到5m以内土层加固可采用较为简便的方法处理，而大于15m的土层加固受成孔设备条件限制，故处理深度一般为5～15m。（6）桩孔填料土桩填料多选用与桩间土性质相近的就近挖运的黄土类土。灰土桩填料多采用消石灰与土的体积配合比2：8或3：7。桩体的夯实质量宜用平均压实系数控制。当桩孔内用灰土或素土分层回填、分层夯实时，其值均不应小于0.96。c一、施工主要包括桩孔成孔和桩孔夯填。成孔方法有沉管法（锤击、振动）、冲击法和爆扩法等。二、桩顶设计标高以上的预留覆盖土层的厚度宜符合以下要求：1、沉管（锤击、振动），宜为0.5—0.7米；2、冲击成孔，宜为1.2—1.5米.三、成孔施工时地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12％时，宜加水增湿至最优含水量。7.4施工增湿土的加水量按下式估算：.10.105.1)(损耗系数，可取水量；地基处理前土的平均含室内击实试验求得。土的最优含水量，通过密度；地基处理前土的平均干拟加固土的总体积；计算加水量；kwwvQkwwvQopdopd应用于处理前的4-6d,将需增湿的水通过一定数量和一定深度的渗水孔，均匀的浸入拟处理范围内的土层中。四、成孔和孔内回填夯实应符合的要求：（1）施工顺序：当整片处理时，宜从里向外间隔1-2孔进行，对大型工程，可采用分段施工；当局部处理时，宜从外向里间隔1-2孔进行。（2）向孔内填料时，孔底应夯实，并应抽样检查孔底直径、深度和垂直度。(3)桩孔的垂直度偏差偏差不宜大于1.5%（4）桩孔中心点的偏差不宜超过桩距设计值的5%。五、铺设灰土垫层前，应按设计要求将桩顶标高以上的预留松动土层挖除或夯密室。六、施工过程中，应有专人监理成孔及回填夯实的质量，并应做好施工记录。如发现地基土质与勘察资料不符合，应立即停止施工，待查明情况或采用有效措施处理后，方可继续施工。七、雨季或冬季施工，应采取防雨或防冻措施，防止灰土和土料受雨水淋湿或冻结。•挤密桩地基处理现场成桩后，应及时抽样检验灰土挤密桩或土挤密桩处理地基的质量。主要检查施工记录、检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度。抽样检验的数量，对一般工程不应少于桩总数的1％，对重要工程不应少于桩总数的1.5％。灰土挤密桩或土挤密桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。检验数量不应少于桩总数的0.5％，且每项单体工程不应少于3点。7.5质量检验当复合地基载荷试验的压力－沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限作为复合地基承载力特征值；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半。当按相对变形值确定复合地基承载力特征值时，对土挤密桩复合地基，可取s/b(或s/d)等于0.012所对应的压力；对灰土挤密桩复合地基，可取s/b(或s/d)等于0.008所对应的压力。例题某湿陷性黄土场地长50m，宽30m，湿陷性土层厚度为12m，采用土挤密桩法处理，等边三角形布桩，桩径为0.4m，要求平均挤密系数土低于0.93，场地土天然含水量为10%，最优含水量为18%，天然重度为1.63，最大干密度为1.86，计算：桩间距；挤密后桩间土的平均干密度；桩孔数量；对场地增湿时，如损耗系数为1.1，需加水量。解：73.193.086.120.148.186.193.086.193.04.095.048.11.0163.11s1max11dcddddmsW挤密后桩间土的干密度度处理前地基的平均干密桩间距tQAAnne3.23441.1)1.018.0(48.1123050Q41734)105.1(4305032场地增湿时需加水量桩孔数量思考题(Problems)（1）灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理何种地基土？（2）灰土桩与石灰桩有何区别？（3）灰土挤密桩法和土挤密桩法对于提高承载力来说哪一个更有效？（4）灰土挤密桩法和土挤密桩法复合地基载荷试验按相对变形值确定复合地基承载力时，其的沉降比分别取多少？