第6章土(灰土)桩

1、1 6 土（灰土）桩土（灰土）桩1、概述、概述 （1 1）、）、利用成孔过程中的利用成孔过程中的横向挤压横向挤压作用，作用，使桩间土被挤密，然后将使桩间土被挤密，然后将素土素土或或灰土灰土分层分层填入填入桩孔内，并桩孔内，并分层夯填分层夯填密实至设计标高。填入材密实至设计标高。填入材料为料为素土素土时，称为时，称为土挤密桩法土挤密桩法；填入材料为；填入材料为灰灰土土时，称为时，称为灰土挤密桩法灰土挤密桩法。夯填密实的土桩或。夯填密实的土桩或灰土桩，与挤密的桩间土形成复合地基。灰土桩，与挤密的桩间土形成复合地基。 采用土桩挤密法时，若桩体和桩间土的密采用土桩挤密法时，若桩体和桩间土的密实度相同，

2、则形成实度相同，则形成均质地基均质地基。2（2）、优点：）、优点： a 土（灰土土（灰土)桩挤密法是横向挤密，但同样可桩挤密法是横向挤密，但同样可以达到所要求处理后的最大干密度的指标；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。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，一般处理深由于不受开挖和回填的限制，一般处理深度可达度可达1215m，最小深度一般要求大于，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填料一般是就地取材，比

3、其它处理湿陷性黄土和人工填土的方法造价为低，尤其利用粉煤土和人工填土的方法造价为低，尤其利用粉煤灰可以变废为宝，去得好的效益；灰可以变废为宝，去得好的效益；特点：就地取材，以土治土，原位处理，深层特点：就地取材，以土治土，原位处理，深层加密和费用较低。加密和费用较低。3（3）、适用条件 地下水位以上的的湿陷性黄土、素填土和杂填地下水位以上的的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基；处理深度土等地基；处理深度515m; 以消除湿陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩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水稳定性时，法；当主要为提高地基承载力和增强水稳定性时，宜选用灰土挤密桩

4、；宜选用灰土挤密桩； 当地基土的含水量大于当地基土的含水量大于24、饱和度大于、饱和度大于65时，不宜选用灰土（土）挤密桩法；时，不宜选用灰土（土）挤密桩法； 当当e=0.91.2时，挤密效果好；当时，挤密效果好；当e0.80时，一时，一般土的湿陷性已消除，无必要挤密地基，应慎重选般土的湿陷性已消除，无必要挤密地基，应慎重选用；用；42、加固原理、加固原理 衡量桩间挤密土的密实度指标采用挤密系数衡量桩间挤密土的密实度指标采用挤密系数h hc，而，而不用压实系数不用压实系数c，以示区别。，以示区别。 1 挤密作用挤密作用 单孔周围的环形挤密影响有效半径一般为单孔周围的环形挤密影响有效半径一般为1

5、.52.0d，离桩边越远，挤密效果越差。，离桩边越远，挤密效果越差。5土的侧向挤密作用土的侧向挤密作用 灰土灰土(土）桩成孔时，土体被迫产生侧向土）桩成孔时，土体被迫产生侧向挤密，挤密影响半径一般为挤密，挤密影响半径一般为1.52倍桩直径；倍桩直径； 相邻桩孔挤密区交界处挤密效果叠加，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，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理的桩孔中心距约22.5倍的倍的d。 天然含水率对天然含水率对挤密效果影响挤密效果影响很大很大大于最优含水量

6、时，不宜排水，挤密效果不大于最优含水量时，不宜排水，挤密效果不好好小于最优含水率时，有效挤密区太小小于最优含水率时，有效挤密区太小6 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7 2 2、灰土性质作用；、灰土性质作用； 石灰与土按一定比率（石灰与土按一定比率（2:82:8或或3:73:7）拌和形成）拌和形成的桩体具有气硬性和水硬性，由于石灰内带正电的桩体具有气硬性和水硬性，由于石灰内带正电C Ca a离子与带负电粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝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，土聚

7、，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，沉降均基效果，提高地基承载力，消除湿陷性，沉降均匀和沉降减小。匀和沉降减小。2、加固原理、加固原理83 3、桩体作用；、桩体作用； 在灰土桩挤密地基中，灰土桩的变形模量远在灰土桩挤密地基中，灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量（灰土的变形模量大于桩间土的变形模量（灰土的变形模量E E0 0=29-36MP=29-36MPa a，相当于夯实素土的，相当于夯实素土的2 21010倍）降倍）降低了基础底面一下一定深度内的土中的应力，低了基础

8、底面一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；持力层的应力； 桩体对桩间土的侧向约束作用，改善桩间桩体对桩间土的侧向约束作用，改善桩间土体的变形形式，使压力与变形成线性关系。土体的变形形式，使压力与变形成线性关系。2、加固原理、加固原理9 土桩挤密地基土桩挤密地基有桩间挤密土和分层夯填的有桩间挤密土和分层夯填的素土桩组成，土桩桩体和桩间土均为被动挤密素土桩组成，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的重塑土

9、，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。较大的素土垫层。102、加固原理、加固原理 4 提高地基土的隔水性提高地基土的隔水性 通过对地基土的挤密，提高地基土的隔水性。防水通过对地基土的挤密，提高地基土的隔水性。防水、隔水性能比同密度、同厚度、同宽度的垫层好。、隔水性能比同密度、同厚度、同宽度的垫层好。 对某些地基，为防止水的渗透、防止下卧未处理土对某些地基，为防止水的渗透、防止下卧未处理土层浸水，需采取防水措施或对地基进行处理。层浸水，需采取防水措施或对地基进行处理。 当地基土的渗透系数量级达到当地基土的渗

10、透系数量级达到10-7cm/s时，即可确时，即可确保建筑物在保建筑物在50年正常使用期间，下卧层的未处理土层不年正常使用期间，下卧层的未处理土层不会自上向下浸水。会自上向下浸水。113、设计计算、设计计算 桩孔布置原则和要求桩孔布置原则和要求 根据所选用的成孔设备或成孔方法以及场地土质根据所选用的成孔设备或成孔方法以及场地土质情况确定。一般在情况确定。一般在300mm450mm之间。之间。 桩径桩径 （1）孔间距应保证桩间土挤密后达到的密实度要）孔间距应保证桩间土挤密后达到的密实度要求和消除湿陷性的原则。求和消除湿陷性的原则。 （2）桩身压实系数也应达到要求。）桩身压实系数也应达到要求。123

11、、设计计算、设计计算 桩距和排距桩距和排距 桩孔间距设计从消除湿陷性和提高地基承载力桩孔间距设计从消除湿陷性和提高地基承载力两个方面考虑。两个方面考虑。 桩孔宜按等边三角形布置，桩孔间距一般为桩桩孔宜按等边三角形布置，桩孔间距一般为桩孔直径的孔直径的2.02.5倍，也可按下式计算：倍，也可按下式计算：ddcdcdlhhmaxmax95. 0131、该类桩的设计计算原则和要求： （1）以消除地基土湿陷性为目的的设计计算；(宜采用土挤密桩法） （2）以提高地基承载力和水稳定性为目的的设计；（宜采用灰土挤密桩法和夯实水泥土桩法） （3）桩间距应以保证桩间土挤密后达到要求的密实度和消除湿陷性为原则。甲

12、、乙类建筑 0.93, 0.88;其它建筑 0.90, 0.84; (4) 桩身压实系数应到达：土桩 0.95,灰土桩 0.97;chminchchminchc-c-14 桩距的设计一般应通过试验或计算确定；桩距的设计一般应通过试验或计算确定；计算主要是通过桩间土被挤密后达到应的计算主要是通过桩间土被挤密后达到应的密实度来确定的（平均挤密系数密实度来确定的（平均挤密系数 和土和土的干密度）的干密度） 为了均匀挤密桩间土，一般采用正三角为了均匀挤密桩间土，一般采用正三角形步孔，有时为了适应基础尺寸和形状，形步孔，有时为了适应基础尺寸和形状，可采用其它形式布孔；可采用其它形式布孔；15关于挤密系数

13、和压实系数： max0ddc根据桩孔内全部深度内的平根据桩孔内全部深度内的平均干密度与室内击实试验求均干密度与室内击实试验求得填料（素土或灰土）在最得填料（素土或灰土）在最优含水量时的最大干密度的优含水量时的最大干密度的的比值的比值max1ddch成孔挤密深度内桩间土的平均干密成孔挤密深度内桩间土的平均干密度与桩间土的最大干密度的比值度与桩间土的最大干密度的比值16桩孔数量可按下式估算： eAAn 42eedA桩孔按三角形布置时：桩孔按正方形布置时：sde05. 1sde03. 1鉴于地基处理时干密度值变化较大，一般不采用上式计算孔距，而用承载力的形式确定：skspkskpkffffdl95.

14、 017（2）从提高地基承载力考虑，可由复合地基承载力）从提高地基承载力考虑，可由复合地基承载力 公式得到桩间距表达式。公式得到桩间距表达式。skpkspk1fmmff)( 18桩顶标高以上应设置桩顶标高以上应设置300500mm厚的厚的2：8的灰土垫层，的灰土垫层，其压实系数不应小于其压实系数不应小于0.95. 灰土（土）挤密桩复合地基承载力特征值，应通灰土（土）挤密桩复合地基承载力特征值，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，可案当地经验确定，单对于灰土挤当无试验资料时，可案当地经验确定，单对于灰土挤密桩复合地基的承

15、载力特征值，不宜大于处理前的密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的2.0倍，并不宜大于倍，并不宜大于250MPa；对土挤密桩复合地基的承载；对土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的力特征值，不宜大于处理前的1.4倍，并不宜大于倍，并不宜大于180MPa 承载力承载力194、施工方法一、施工工艺 灰土（土）挤密桩的施工应按设计要求和现场条件选用沉管（振动或锤击）、冲击等方法成孔，使土向孔周围挤密 1、成孔和回填夯实施工应复合下列要求：、成孔和回填夯实施工应复合下列要求： 成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于于12时，宜对拟

16、处理范围的土层进行增湿，增湿土的时，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：含水量可按下式估算：kwwvQopd)(Q计算加水量v拟加固土的总体积d处理前土的平均干密度Wop土的最优含水量20应在地基处理前应在地基处理前46d，加需要增湿的水通过一定数量和，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。深度的渗水孔，均匀的浸入拟处理的土层中。2 2、成孔和孔内回填夯实应符合下列要求：、成孔和孔内回填夯实应符合下列要求：（1 1）成孔和夯实的施工顺序，当整片处理时，宜从里）成孔和夯实的施工顺序，当整片处理时，宜从里（或中间）向外间隔（或中间）向外间隔1 1

17、2 2孔进行，对大型工程，可采取分孔进行，对大型工程，可采取分段施工；当局部处理时，宜从外向里间隔段施工；当局部处理时，宜从外向里间隔1 12 2孔进行；孔进行；（2 2）向孔内填料时，孔底应夯实，并抽样检查孔的直径、）向孔内填料时，孔底应夯实，并抽样检查孔的直径、深度和垂直度。深度和垂直度。（3 3）桩孔的垂直度偏差不宜大于）桩孔的垂直度偏差不宜大于1.51.5。（4 4）桩孔中心点的偏差不宜超过桩距设计值的）桩孔中心点的偏差不宜超过桩距设计值的5 5。（5 5）经检验合格后，应按设计要求，向孔内分层填入晒）经检验合格后，应按设计要求，向孔内分层填入晒好的素土、灰土或其它好的素土、灰土或其它 填料，并分层夯实至设计标高。填料，并分层夯实至设计标高。213 3、对沉管法，其直径和深度应与设计值相同；对冲击、对沉管法，其直径和深度应与设计值相同；对冲击法或爆扩法，桩孔直径的误差不得超过设计值的正负法或爆扩法，桩孔直径的误差不得超过设计值的正负70mm70mm；桩孔深度不应小于设计深度的；桩孔深度不应小于设计深度的0.5m0.5m；22 可将孔内水排出，或将地下水部分改为混凝土桩或碎可将孔内水排出，或将地下水部分改为混凝土桩或碎石桩，水上部分仍为土（灰土）挤密桩。石桩，水上部分仍为土（灰土）挤密桩。施工中可能出现的问