土桩、灰土桩和夯实水泥土桩法三部分内容PPT课件

1 3 4土桩 灰土桩和夯实水泥土桩法 任课教师 张勇办公室 文荟楼404 2 主要内容 1加固机理 设计计算 3施工方法 4质量检验 0概述 3 3 4 0概述 1 概念 采用挤土成孔 即利用打入刚套管 或振动沉管 爆破等 在地基中成孔的挤密桩法 或非挤土成孔方式在地基中成孔 然后分层回填填料 土 灰土和水泥土 并逐层夯实成桩的方法 它属柔性桩复合地基 灰土桩 用石灰拌土制备成的灰土 水泥土桩 用水泥拌土制备的水泥土 3 4 0概述 4 3 4 0概述 桩的种类及特点 5 发展 土桩 灰土桩和夯实水泥土桩法在国外30年代开始采用 我国50年代在甘肃兰州使用过 在70年代对处理湿陷性黄土和杂填土地基展开了较为系统的研究 并逐渐取得了广泛的应用 3 4 0概述 6 2 优点 a成桩一般是横向挤密 但同样可以达到所要求处理后的最大干密度的指标 b与土垫层相比 无需开挖回填 节约了开挖和回填的工作量 比换填法缩短工期约一半 c由于不受开挖和回填的限制 一般处理深度可达12 15m 最小深度一般要求大于5m d填料一般是就地取材 比其它处理湿陷性黄土和人工填土的方法造价为低 3 4 0概述 7 3 适用条件地下水位以上的的素填土 杂填土 黏性土以及湿陷性黄土等地基 处理深度6 15m 以消除湿陷性为主要目的时 宜选用土挤密桩法 当主要为提高地基承载力和增强其水稳性时 宜选用灰土挤密桩和夯实水泥土桩法 当地基土的含水量大于24 饱和度大于65 时 不宜选用土桩 灰土桩法和夯实水泥土桩法 当e 0 9 1 2时 挤密效果好 当e 0 80时 一般土的湿陷性已消除 无必要挤密地基 应慎重选用 3 4 0概述 8 原因 大量的试验资料和工程实践证明 土桩 灰土桩和水泥土桩法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 不论是消除土的湿陷性还是提高承载力都是有效的 当土的含水量大于24 及其饱和度大于65 时 在成孔及拔管过程中 桩孔及其周围容易引起颈缩和隆起 挤密效果差 故该方法不适用与处理地下水位以下及毛细饱和带的土层 3 4 0概述 9 饱和度小于60 的湿陷性黄土 其承载力较高 湿陷性较强 处理应以消除湿陷性为主 而素填土和杂填土的湿陷性较小 但压缩性大 承载力低 应以提高承载力和减小压缩性为主 3 4 0概述 10 灰土 土 水泥土挤密桩是一种比较成熟的地基处理方法 自20世纪60年代来 在陕西 甘肃等湿陷性黄土地区的工业与民用建筑中已广泛使用 积累了一定的经验 对一般工程 施工前在现场不进行成孔挤密试验 不致产生不良后果 并有利于加快地基处理的施工进度 但在缺乏建筑经验的地区和对不均匀沉降有严格要求的工程 施工前应按设计要求在现场进行试验 以检验地基处理方案和设计参数的合理性 3 4 0概述 11 1 土的侧向挤密作用桩成孔时 土体被迫产生侧向挤密 挤密影响半径一般为1 5 2倍桩直径 相邻桩孔挤密区交界处挤密效果叠加 增加挤密效果 桩间土中心部位密实度增大 且变得均匀 桩距越近 叠加效果越明显 合理的桩孔中心距约2 2 5倍的桩直径 3 4 1加固机理 3 4 1加固机理 12 大于最优含水量时 挤压引起超孔压 不宜排水 挤密效果不好 小于最优含水率时 土呈坚硬状态 有效挤密区太小 3 4 1加固机理 天然含水率对挤密效果影响 13 土体天然干密度对挤密的影响 干密度大则挤密范围大 干密度小 则有效挤密区变小 土质均匀则挤密范围大 土质不均匀则挤密范围小 3 4 1加固机理 14 2 灰土性质作用石灰与土按一定比率 2 8或3 7 拌和形成的桩体具有气硬性和水硬性 由于石灰内带正电Ca离子与带负电粘土颗粒相互吸附 形成胶体凝聚 并随灰土龄期增长 土体固化作用提高 土体强度逐渐增加 在力学性能上 可达到挤密地基效果 提高地基承载力 消除湿陷性 沉降均匀和沉降减小 3 4 1加固机理 15 3 桩体作用在桩挤密地基中 桩的变形模量远大于桩间土的变形模量 荷载向桩上产生应力集中 降低了基础底面以下一定深度内的土中的应力 消除了持力层内产生较大压缩变形和湿陷性的不利因素 形成的桩体作用降低了原来地基土持力层的应力 桩体对桩间土的侧向约束作用 改善桩间土体的变形形式 限制侧向 只产生竖向 使压力与变形成线性关系 3 4 1加固机理 16 土桩挤密地基 由桩间挤密土 分层夯填的素土桩组成 土桩桩体和桩间土均为被动挤密的重塑土 属同类土料 两者的物理力学指标无明显差异 因而 土桩挤密地基可视为厚度较大的素土垫层 3 4 1加固机理 17 3 4 2设计计算 依据加固地基目的不同 设计方法也不同 大致包括 1 施工方法选用 2 确定桩径和桩长 3 处理范围 4 桩位布置和桩距设计 5 桩孔填料选用 6 沉降计算 3 4 2设计计算 18 1 挤密土桩设计 消除地基湿陷性 1 施工方法选用沉管法 爆破法 冲击法等 2 确定桩径和桩长桩径 我国土桩 灰土桩桩孔直径一般选用300 450mm 3 4 2设计计算 19 桩长 1 对于非自重湿陷性地基 一般要求至地基压缩层下限 或穿过附加压力与土自重压力之和大于湿陷起始压力的全部土层 2 对自重湿陷性黄土地基 要求至非自重湿陷性土层顶面 3 还要满足沉降量控制要求 3 4 2设计计算 20 3 处理范围加固范围 1 对于非自重湿陷性黄土地基 每边超出基础宽度不小于0 25b b为基础短边宽度 且大于0 5m 2 对于自重湿陷性黄土地基 每边超出基础宽度不小于0 75b 且大于1 0m 3 4 2设计计算 21 防渗隔水范围 1 局部处理时 不必考虑 2 每边超出外墙基础边缘的宽度应大于基础局部处理宽度 整片处理 3 按压力扩散角或处理土层厚度的1 2确定 并不应小于2m 整片处理 3 4 2设计计算 22 4 桩位布置和桩距设计1 桩距的设计一般应通过试验或计算确定 2 计算主要是通过桩间土被挤密后达到规定的密实度来确定 平均挤密系数 成孔挤密深度内 桩间土的平均干密度 成孔挤密深度内 桩间土最大干密度 通过击实试验确定 3 4 2设计计算 23 S 桩孔之间的中心距离 d 钻孔直径 桩间土最大干密度 地基处理前的平均干密度 桩间土成孔后的平均挤密系数 对重要工程不宜小于0 93 对一般工程不宜小于0 90 为了均匀挤密桩间土 一般采用正三角形布孔 有时为了适应基础尺寸和形状 可采用其它形式 正方形和矩形 布孔对于等边三角形布置时 桩间距可取桩孔直径的2 0 2 5倍 也可按下式估算 24 5 桩孔填料选用1 填料选用应确保桩孔填料夯实质量 满足工程要求 2 尽量利用地方材料 节省工程投资 3 桩体平均压实系数 4 土桩多选用就近挖运的黄土类土 与桩间土性质相近 灰土桩填料多用石灰与土的体积配合比为2 8 或3 7 的灰土 水泥土桩为水泥和土的混合填料 3 4 2设计计算 25 6 沉降计算与挤密砂石桩一样 地基沉降可采用分层总和法来计算 复合压缩模量为 m 复合地基 面积 置换率 Ep 砂石桩体压缩模量 Es 挤压后桩间土体压缩模量 若沉降无法满足要求 应增加桩长 以减小沉降量 并满足设计要求 3 4 2设计计算 26 2 灰土桩 水泥土桩设计 提高承载力和减小压缩性 1 施工方法选用沉管法 爆破法 冲击法和人工挖孔法等 2 确定桩径和桩长1 桩孔直径主要取决于设计要求的施工方法 一般可取300 600mm 2 桩长应根据工程地质条件和工程要求综合考虑 一般应穿透软弱土层或由沉降控制确定 3 4 2设计计算 27 3 复合地基置换率 也就是桩距的计算 复合地基置换率m的表达式为 pcf 工程要求的复合地基极限承载力 ppf 灰土桩或水泥土桩的单桩极限承载力 kPa 可通过载荷试验测定 psf 桩间土地基极限承载力 kPa 可通过载荷试验测定 桩间土地基承载力修正系数 根据工程地质条件以及施工工艺确定 28 4 桩位布置根据实际情况和计算桩数 可采用等边三角形或正方形布置 也可采用矩形布置 5 处理范围可在基础范围之内 6 沉降计算等同于复合地基的分层总和法沉降计算 模量采用复合压缩模量 3 4 2设计计算 29 3 4 3施工 土桩 灰土桩和夯实水泥土桩施工分为两部分 1 成孔 2 回填夯实 3 4 3施工 1 成孔分为两类 1 挤土成孔 2 非挤土成孔 1 挤土成孔 沉管法 爆扩法和冲击法 30 a 沉管法成孔是利用柴油或振动沉桩机 将带有通气桩尖的钢制桩管沉入土中直至设计深度 然后再缓慢拔出桩管 形成桩孔 3 4 3施工 a 桩管就位 b 沉管挤土 c 拔管成孔 d 桩体夯实 31 b 爆扩法成孔是利用炸药在土中爆孔原理 将一定量的炸药埋人土中引爆后挤压成孔 爆扩法成孔施工工艺常用药眼法和药管法两种 药眼法是采用钢钎在土中形成孔眼 药眼 然后直接装入安全炸药和电雷管 引爆成孔 该法不适用地基土体含水量超过22 左右的地基 3 4 3施工 32 药管法是采用洛阳铲或带钢锥头的冲杆在土中形成 60 80mm的药管孔 再在孔中放入预制的 l8 35mm的炸药管和电雷管 然后引爆成孔 3 4 3施工 33 药眼法的炸药与地基土直接接触 当土中含水量超过22 左右时不适用 药管法的炸药不与地基土直接接触 可适用于含水量较高的地基中爆扩成孔 3 4 3施工 34 冲击法成孔是利用冲击钻机将重6 32kN的锥形冲击锤提升0 5 2 0m高度后自由落下 通过反复冲击后在地基中形成直径400 600mm的桩孔 冲击成孔深度可达到20m以上 3 4 3施工 35 非挤土成孔 人工挖孔和钻孔法1 人工挖孔法有采用洛阳铲掏土挖孔法和其他人工挖孔法 洛阳铲成孔深度一般不超过6m 2 钻孔法如采用螺旋钻取土成孔法 3 4 3施工 36 2 回填夯实回填夯实 回填料制备和分层回填夯实 回填料制备 1 素土 a 有机质含量 5 b 土粒粒径 15mm 种类有 纯净的黄土 一般粘性土 Ip大于4的粉土 2 灰土 a 新鲜的消石灰 b 颗粒直径 5mm c 石灰质量不低于 级标准 d 消石灰活性CaO MgO的含量不少于50 e 配合比应按设计要求 3 素土和灰土的含水量宜接近其最优含水量 素土的最优含水量一般在20 以下 而灰土的最优含水量一般为21 26 3 4 3施工 37 分层回填夯实 1 夯实机械 a 偏心轮夹杆式夯实机 b 卷扬机提升式夯实机 2 施工需要进行回填夯实施工工艺试验 以确定合理的分层填料量和夯击次数 3 夯实后的填土干密度 d应达到其最大干密度 max与设计要求的压实系数 c的乘积 d max c 3 4 3施工 38 3 桩孔质量要求地基土含水量控制成孔施工时 地基土宜接近最优含水量 当含水量低于12 时 宜对拟处理范围的土层进行增湿 增湿土的含水量可按下式估算 Q 计算加水量 v 拟加固土的总体积 处理前土的平均干密度 Wop 土的最优含水量 处理前土的平均含水量 k 损耗系数 可取1 05 1 10 应在地基处理前4 6d 加需要增湿的水通过一定数量和深度的渗水孔 均匀的浸入拟处理的土层中 3 4 3施工 39 3 4 4质量检验质量检验视加固目的的不同可有所不同 以消除湿陷性为主的地基加固法 侧重检验挤密和消除湿陷性效果 1 挤密效果检验 测定桩间土的干密度和挤密系数 并认为当桩间土的平均挤密系数时 达到了挤密效果 并实现了消除湿陷性的处理目的 3 4 3施工 40 2 湿陷性效果检验 a 第一种方法的平均挤密系数法 b 湿陷性系数 s法 当 s0 015 则可与天然地基土的湿陷性系数进行对比来了解土的湿陷性消除程度 c 现场浸水载荷试验 3 4 3施工 41 以提高地基承载力为主的地基加固法 侧重检验复合地基的地基承载力 1 载荷试验 2 静力触探试验 3 动力触探试验 4 标准贯入试验 5 旁压试验 3 4 3施工 42 3 5孔内夯扩法概述 43 概念 指的是在地基中成孔 然后在孔中分层填料 并分层夯实填料形成桩体 以及挤密 振密桩间土 从而形成桩体和挤密的桩间土共同受力的复合地基的地基处理方法 3 5孔内夯扩法 孔内夯扩法 44 加固原理 1 通过夯扩桩体 使桩体直径加大 而且密实 提高桩体承载力 2 在夯扩制桩过程中 桩间土振密 挤密 桩间土的承载力也提高 3 5孔内夯扩法 45 成孔方法有 1 挤土成孔 2 非挤土成孔 3 5孔内夯扩法 挤土成孔 沉管法 爆扩法和冲击法 非挤土成孔 人工挖孔和钻孔法 46 回填料有 1 碎石 2 砂石 3 砂 4 灰土 5 水泥土 6 二灰土 石灰 粉煤灰和土拌合 7 渣土 水泥和建筑垃圾 8 矿渣 应注意填料对环境的影响 9 其他地方材料 应注意填料对环境的影响 3 5孔内夯扩法 47 关于洛阳铲的由来 洛阳流传着这样的故事 洛阳邙山马坡村 有个农民叫李鸭子 从小就以盗墓为生 在民国十二年 1923年 间有一天 他到十几里外的孟津县赶集 有个来自偃师县马沟村的熟人正在搭棚子 准备卖煎包子 双方见