地基处理技术第十章总结.ppt

2020/6/11，地基处理技术，1，第十章石灰桩法，一，概要(一)石灰桩的意义石灰桩是用人工或机械在土体上钻孔，然后注入生石灰块，打桩形成的桩体。 桩体中还可以混合混合人工粉煤灰的“二灰桩”、混合人工砂的“石灰砂桩”等其他活性和惰性材料。 用石灰加固软土地基在我国已有约两千年的历史，这主要是石灰配比法。 长城、西藏佛塔、北京御道、天津炮台和水利工程、漳州民居是应用石灰配比的着名例子。 石灰桩的应用和研究始于本世纪50年代。 目前全国已有十馀省市应用石灰桩，应用范围主要为多层民用建筑，部分工业现场和单独912层高层建筑的地基加固，结构形式为结构承重结构、框架结构和排架结构等。 石灰桩还用于烟囱、储罐、储藏室、设备基础加固、基坑围护、路基加固、市政管道工程和住宅更换工程。 2020/6/11，地基处理技术，2，第十章石灰桩法，(二)分类1 .块灰注入法(也称为石灰桩法)灰注入法采用钢制套管形成孔，向孔中注入新鲜生石灰块，或在生石灰块中配合适量的水硬性配合材料粉煤灰和火山灰，一般经验配比为8:2或7:3。 2 .粉煤灰搅拌法(也称石放栋法)粉煤灰搅拌法是粉体喷雾搅拌法的一种。 3 .石灰浆压喷法石灰浆压喷法是一种压喷法，利用压力将石灰浆或石灰一粉煤灰砂浆喷到地基空隙中，或喷到预先挖掘的钻孔中，使砂浆扩散到地基土中凝固，形成不透水的网状结构层，达到加固目的。 这个方法在国内应用很少。 2020/6/11，地基处理技术，3，第十章石灰桩法，(3)适用条件石灰桩适用于填土、素填土、一般粘性土、泥质土和泥、湿润系数小的黄土系土、透水性小的粉土，也有解决盐土的盐膨胀和膨胀土的膨胀收缩性的尝试，后者采用搅拌法。 石灰桩不适用于砂土和透水性大的砂质粉土。 是否选择石灰桩，还需要考虑其他因素。 例如，杂填土中含有大量有机生活垃圾，或者软土的水分量过高，石灰桩无法解决问题的当地污水渗透流量大或酸含量过高时，石灰桩体的形成和强度会产生影响，石灰桩也不能使用。 根据情况，例如在渗透系数大的填土和夹着渗水量中等程度的薄渗水层的粘土中，或者在雨季施工时，应该采取挡水和降水等措施。 2020/6/11，地基处理技术，4，第十章石灰桩法，2，加固机理石灰桩加固机理可从桩间土、桩身和复合地基三个方面进行分析：(一)桩间土1 .成孔挤钙桩施工时振动钢管下沉成孔，在桩间土中产生挤土作用，其挤土效果与土质、上压力和地下水状况等密切相关一般地基土的渗透性越大，节流效果越好的地下水位以上的节流效果比地下水位以下好。 但是，灵敏度高的饱和柔软的粘土在制作桩的过程中不仅不能压碎桩间的土，而且破坏土的构造，降低土的强度。 室内模拟测试表明，相对于饱和软粘土，石灰桩成桩后地面隆起占全灌灰体积的70%90%，加侧挤压，成桩时软粘土挤压效果更小。 2020/6/11，地基处理技术，5，第十章石灰桩法，2 .膨胀压实石灰桩在钻孔后混入生石灰中吸水膨胀，使桩间土产生强压力，对地下水位以下的软粘土的压实起着主导作用。 生石灰体积膨胀的主要原因是固体崩解和细孔体积增大，粒子比表面积增大，表面附着物的增加，固相粒子体积增大。 体积膨胀与生石灰的粒度、灰白比、熟化温度、有效钙含量和外部制约等有关。生石灰越细膨胀越小熟化温度越高膨胀也越大有效钙含量越高的石灰体膨胀，外部约束小体的膨胀。 结果表明，由于生石灰质量的高低，自然状态下成熟后的体积增加到原来的1.5-3.5倍。 3 .脱水挤压粘土的含水量一般为40%80%，生石灰1kg的消化反应吸收0.32kg的水。 同时，反应中放出大量的热量使地基土的温度上升，实测桩间土的湿度在50以上，土产生一定的气化脱水。 因此，土中水分含量降低，空隙率减少，土粒子密集，加固地区的地下水位也一定下降。 2020/6/11，地基处理技术，6，第十章石灰桩法，4 .胶凝作用通过x射线衍射、化学分析、差示热分析和电镜图证明土体加固前后矿物成分和有机物质无变化。 但是，增强的GaCO3和pH明显上升，钙离子的含量也相对增加。 这是因为生石灰吸水生成的Ca(OH)2的一部分与土中二氧化硅和氧化铝发生化学反应，生成水合硅酸钙、水合铝酸钙等水合物。 水合物对土颗粒产生黏附作用，使土集合体增大，补强前土样单元体达l 14，补强后达10。 增强前颗粒排列松弛，增强后趋于密集。 粒度分析也表明增强土粘粒含量减少，颗粒粘结作用本质上改变了土的结构，提高了土的强度，土体强度随年龄增加而增加。2020/6/11，地基处理技术，7，第十章石灰桩法，(二)桩体相对于以单一生石灰为原料的石灰桩，生石灰被水合后，石灰桩的直径可以膨胀到原来填充的生石灰块屑的体积的倍，固体和纯氧化钙的含量高时，生石灰密度可达到1.11.2t/m3。 生石灰吸水膨胀后也软化了相当多的空隙。 实验证明，石灰桩应具有一定的初始密度，以保证石灰桩身体不软化，且在吸水过程中一定的压力限制了自由膨胀。 提高石灰含量，缩短桩距，进一步约束桩的膨胀作用，提高桩体的致密度，还可以用砂填埋石灰桩的空隙的桩顶采用用粘土限制的配合材料(粉煤灰、火山灰、渣和粘性土科)，也可以防止石灰桩的软心。 (3)复合地基在软土中以石灰桩的置换作用和吸水膨胀作用为主，在杂填土中的置换和压实同样起着重要作用。 石灰桩体比桩间土具有更大的强度(抗压强度约500kPa )，因此与桩间土形成复合地基具有桩体的作用。 承受载荷时，桩会发生应力集中现象。 国内实测数据显示，石灰桩复合地基桩土应力比为1比2.5-5.0。 2020/6/11，地基处理技术，8，第十章石灰桩法，三，设计计算(一)桩径石灰桩的桩径一般为150400mm，具体的桩径取决于造孔机的管径。 (二)桩间距和配置桩间距一般为3倍桩径； 桩距离太大约束力太小。 平面布置可以是梅花的形状也可以是正方形。 一般来说，在桩的34倍的桩径外，原土没有被加固，因此大面积的加固至少需要2列保护桩。 (3)桩长桩的长度取决于石灰桩加固目的和上部结构条件。 1 .石灰桩加固只要能形成压缩性小的缓冲层，桩的长度可以小，一般优选24m。 2 .加固的目的如果是为了减少沉降，就需要长桩。 为了解决深层滑动的问题，还需要长桩，保证桩长通过滑动面。 梅花的形状或正方形。 一般来说，在桩的34倍的桩径外，原土没有被加固，因此大面积的加固至少需要2列保护桩。 2020/6/11，地基处理技术，9，第十章石灰桩法，(4)置换率石灰桩置换率有两个概念，一个是由施工时的桩管或桩孔面积决定的置换率m，二个是由石灰桩吸水膨胀后的桩体截面积决定的置换率m。m=m，其中膨胀率m应根据试验挖掘检测来决定，无试验资料时，应根据表格进行评价，桩约束力大时取较小值。 取代率m与桩径d (不膨胀时)、桩间距l的关系为：正三角形、正方形、2020/6/11、地基处理技术、10、配合材料不同石灰桩膨胀率的参考值、第十章石灰桩法、(五)承载力和变形计算通常采用复合地基计算公式估算地基承载力和弹性模量，采用现场载荷试验结果确定，采用浅基础常规设计方法基础2020/6/11，地基处理技术，11，第十章石灰桩法，1 .采用确定石灰桩复合地基承载力和弹性模量的(1)复合地基荷载试验，确定石灰桩复合地基承载力和变形弹性模量的(2)复合地基荷载试验，确定石灰桩复合地基承载力和变形弹性模量，后者经济。 2 .沉降计算对于需要沉降计算的建筑物，可以用规范的方法计算沉降量。系数、可能的1.11.3、桩土应力比、可能的34、2020/6/11、地基处理技术、12、第十章石灰桩法、4、施工技术(一)材料石灰桩的材料需要以生石灰为主，生石灰需要筛选出现烧(新鲜)的材料，粒径进一步为50mm左右，含粉量不得超过总重量的l0% 生石灰中配合适当的粉煤灰和火山灰等含硅材料时，粉煤灰和火山灰与生石灰的重量配比进一步为3:7。 粉煤灰采用干灰，含水量5%，与生石灰均匀混合使用。 (二)施工顺序石灰桩在加固范围内施工时，应先出外后出内先施工周边后面的中间单排桩在两端后面的中间，按间隔l1、2孔施工顺序进行，不允许一方向另一方平行推移。2020/6/11、地基处理技术、13、第十章石灰桩法、(三)造孔石灰桩造孔可选择沉管法、钻孔法等。 沉管法是最常用的造孔方法。 使用柴油机或振动打桩机，将带特制桩尖的钢管打入土层，达到设计探测度后，慢慢拔出桩管形成桩孔。 沉管法孔壁光滑规律，拉深效应和施工技术比较容易控制和掌握，孔形成的最大深度受桩基高度的限制，一般在8m以下。 冲击法孔使用冲击钻头，将0.63.2t锥形钻头自由落下至0.52.0m的高度，重复冲击，使土层成为孔。 冲击法孔径大，孔深不限于机架高度，可以用同一设备打孔，也可以打桩。 螺旋钻孔法的优点是，不使用冲洗液，满足石灰桩的施工要求，在钻孔时向孔壁持续按压，可以使孔壁稳定，一次可以钻孔，不需要升降工序，可以进行深孔钻孔，孔深不受设备限制，钻孔效率高，1小时爆扩法孔技术简单，无需打桩机械，适用于工程机械短缺的新建工地。 2020/6/11，地基处理技术，14，第十章石灰桩法，2 .钻孔检测合格后，应立即打桩，加固。 3 .顶部因生石灰的吸水膨胀，在不同的方向上产生特别强的膨胀力，与桩材的干燥密度有很大的关系，为了减少上升膨胀力造成的损失，为了约束石灰桩的上升膨胀，在用最后的填充剂固定后，在桩体的上段混入膨胀力小、密度大的灰土或粘土，压碎桩顶，也称为桩顶土栓对于直径300500mm的石灰桩，在桩顶部的1.0m范围内用c7.5素混凝土按压捣固，投管后，用适当重量的碎石按压封头部进行过渡。 盖长度一般为1.0m左右，直径500mm的石灰桩的盖长度为1.5m。 限制该工程对石灰桩施工至关重要，但各地具体做法不同。 天津市规范规定，石灰桩加固土层顶面至少为两层灰土垫顶部(每层加固后为150mm )，设计时地基海拔以灰土上皮为准。2020/6/11，地基处理技术，15，第十章石灰桩法，4 .工艺流程生石灰桩有管内桩和管外桩的区别，一般应采用管内桩。 上述施工步骤均为管内灌注桩法，机械或人工打孔后，填料、加固、盖子、自上而下打孔，自下而上加固桩。 管外成桩法难以保证孔的质量，仅适用于大面积淤泥等软土地面，铺在应加固石灰材料的地面上，地基土吸水膨胀固定后，用打桩机将钢管打入孔中，拔管填孔。 桩孔达到设计深度后，拔出钢管，钢管外形成硬石灰墙。 桩间土基本固结，管外桩身从上向下逐步形