灰土挤密桩法和土挤密桩法（40内容丰富）

地基处处理GroundTreatment重庆交交通大大学河海学学院吴文雪雪第7章灰灰土土挤密密桩法和土土挤密密桩法法Chapter7LimeSoilColumnandEarthColumn7.1概述7.1Introduction灰土挤挤密桩桩法和和土挤挤密桩桩法都都是利利用成成孔过过程中中的横横向挤挤压作作用，，桩孔孔内土土被挤挤向周周围，，使桩桩间土土挤密密，然然后将将灰土土或素素土（（粘性性土））分层层填入入桩孔孔内，，并分分层夯夯填密密实至至设计计标高高。前前者称称为灰土挤挤密桩桩法，后者者称为为土挤密密桩法法。土挤密密桩法法是原原苏联联阿别别列夫夫教授授于1934年首创创，20世纪50年代中中期我我国西西北黄黄土地地区开开始进进行土土挤密密桩法法的研研究和和应用用。分层填填料夯夯实过过程中中的横横向挤挤压密密实作作用，，使桩桩间土土挤密密，所所夯实实的土土桩或或灰土土桩属于柔柔性桩桩，它们们与挤挤密的的桩间间土共共同构构成构构成复复合地地基，，达到到提高高承载载力与与减少少沉降降量的的目的的。当桩土土为素素填土土材料料时称称为土桩挤挤密桩桩；当桩土土为灰灰土二二灰填填料时时称为为灰土挤挤密桩桩或二二灰桩桩挤密密桩。孔内深深层强强夯（（DDC）灰土土桩孔内深深层强强夯（（DDC）素土土桩素土桩桩三合土土桩2、适用用范围围1)灰土挤挤密桩桩法和和土挤挤密桩桩法适适用于于处理理地下下水位位以上上的湿湿陷性性黄土土、素素填土土和杂杂填土土等地地基，，可处处理地地基的的深度度为5～15m。2)在消除除土的的湿陷陷性和和减小小渗透透性方方面，，灰土土挤密密桩或或土挤挤密桩桩的效效果基基本相相同或或差别别不大大。但但是，，土挤密密桩地地基的的承载载力和和水稳稳性不不及灰灰土挤挤密桩桩，选用上上述方方法时时，应应根据据工程程要求求和处处理地地基的的目的的来确确定。。3)当以提提高地地基的的承载载力或或增强强其水水稳性性为主主要目目的时时，宜选用灰土挤密密桩法；4)当以消除除地基的的湿陷性性为主要要目的时时，宜选用土挤密桩桩法。5)大量试验验研究和和工程实实践表明明，土或或灰土挤挤密桩用用于处理理地下水水位以上上的湿陷陷性黄土土、素填填土、杂杂填土等等地基，，不论是是消除土土的湿陷陷性还是是提高承承载力都都是有效效的。但是，需需要注意意的是，，当地基土土的含水水量大于于24％、饱和度超超过65％时，在成孔孔及拔管管过程中中，桩孔孔及其周周围容易易缩颈和和隆起，，挤密效效果差。。故上述述方法不不适用于于处理地地下水位位以下及及处于毛毛细饱和和带的土土层。主要特点点灰土挤密桩法法和土挤密桩桩法与其他地地基处理方法法比较，有如如下主要特征征：1)土桩和灰土挤挤密桩法是横横向挤密，但但可同样达到到所要求加密密处理后的最最大干密度的的指标；2)与土垫层相比比，无须开挖挖回填，因而而节约了开挖挖和回填土方方的工作量，，比换填法缩缩短工期约一一半；3)可以深层加密密。由于不受受开挖和回填填的限制，较较垫层法处理理深度大，可可达12～15m；4)由于填入桩孔孔的材料均属属就地取材，，因而比其他他处理湿陷性性黄土和人工工填土的方法法造价均要低低，能取得很很好的效益。1、土的侧向挤挤密作用土(或灰土)桩挤压成孔时时，桩孔位置置原有土体被被强制侧向挤挤压，使桩周周一定范围内内的土层密实实度提高。其其挤密影响半半径通常为1.5~2.0d(为桩径直径)。相邻桩孔间挤挤密效果试验验表明，在相邻桩孔挤挤密区交界处处挤密效果相相互叠加，桩桩间土中心部部位的密实度度增大，且桩桩间土的密度度变得均匀，，桩距越近，，叠加效果越越显著。合理理的相邻桩孔孔中心距约为为2~3倍桩孔直径。。7.2加固机理一、加固机理2、灰土性质作作用1)灰土桩：用石灰和土按按一定体积比比例(灰：土=2：8或3：7)拌和，并在桩桩孔内夯实加加密后形成的的桩。①密实作用。在在力学性能上上，它可达到到挤密地基效效果，提高地地基承载力，，消除湿陷性性，沉降均匀匀和沉降量减减小；②石灰桩的效用用。灰土在化化学性能上具具有气硬性和和水硬性，由由于石灰内带带正电荷钙离离子与带负电电荷粘土颗粒粒相互吸附，，形成胶体凝凝聚，并随灰灰土龄期增长长，土体固化化作用提高，，使土体逐渐渐增加强度。。2)二灰桩：不仅利用了了石灰料、、粉煤灰材材料在化学学性能上的的气硬性与与水硬性，，同时也有有效地利用用了石灰料料的胶体凝凝聚与膨胀胀充填性,→→共同作用提提高强度。。3桩体作用在灰土桩挤挤密地基中中，由于灰灰土桩的变变形模量远远大于桩间间土的变形形模量(灰土的变形形模量为E0=29~36MPa，相相当当于于夯夯实实素素土土的的2~10倍)，荷荷载载向向桩桩上上产产生生应应力力集集中中，，从从而而降降低低了了基基础础底底面面以以下下一一定定深深度度内内土土中中的的应应力力，，消消除除了了持持力力层层内内产产生生大大量量压压缩缩变变形形和和湿湿陷陷变变形形的的不不利利因因素素。。此外，，由于于灰土土桩对对桩间间土能能起侧侧向约约束作作用，，限制制土的的侧向向移动动，桩桩间土土只产产生竖竖向压压密，，使压压力与与沉降降始终终呈线线性关关系。。4素土垫垫层作作用

土桩挤密的地基由桩间挤密土和分层填夯的素土桩组成，土桩桩体和桩间土均为被机械挤密的重塑土，两者均属同类土料。因此，土桩与桩间挤密土两者的物理力学指标无明显差异。

因而，，土桩桩挤密密地基基可视视为厚厚度较较大的的素土土垫层层。二、影影响加加固效效果的的主要要因素素1)天然含水量量。土的天然含含水量对挤挤密效果影影响较大，，当含水量量接近最优优含水量时时，土呈塑塑性状态，，挤密效果果最佳。当当含水量偏偏低，土呈呈坚硬状态态时，有效效挤密区变变小。当含含水量过高高时，由于于挤压引起起超孔隙水水压力，土土体难以挤挤密，且孔孔壁附近土土的强度因因受扰动而而降低，拔拔管时容易易出现缩颈颈等情况。。2)干密度。土的干密度度对挤密效效果同样有有较大影响响，土的天天然干密度度越大，则则有效挤密密范围越大大；反之，，则有效挤挤密区较小小，挤密效效果较差。。土质均匀匀则有效挤挤密范围大大，土质不不均匀，则则有效挤密密范围小。。3)天然空隙比比。土体的天然然空隙比对对挤密效果果有较大影影响，当e=0.90~1.20时，挤密效效果好，当当e<0.80时，一般情情况下土的的湿陷性已已消除，没没有必要采采用挤密地地基，故应应持慎重态态度。(一)一般原则设计时应首首先根据场场地工程地地质条件、、建筑结构构类型和要要求，明确确地基处理理主要目的的，并依此此确定采用用土桩或灰灰土桩。地地基处理目目的一般分分为下列四四种：①一般湿陷性性黄土场地地。对单层或多多层建筑，，如果以消除除湿陷性为为主要目的的时，宜采采用土桩法法；对高层建筑筑或地基浸浸水可能性性较大的重重要建筑物物，如果以以提高承承载力和和水稳定定性为主主要目的的时，宜宜采用灰灰土桩法法。②新近堆积积黄土场场地。除要求消消除其湿湿陷性外外，一般般以降低低其压缩缩性并提提高承载载力为主主要目的的，根据据建筑类类型确定定采用土土桩法或或灰土桩桩法。7.3设计计算算7.3DesignProcedure④对重要工工程或在在缺乏经经验的地地区。施工前应应按设计计要求，，在现场场进行试试验，如如土性基基本相同同，试验验可在一一处进行行，如土土性差异异明显，，应在不不同地段段分别进进行试验验。③杂填土或素填填土场地。以提高承载力力为主要目的的时，一般多多采用灰土桩桩法。(二)设计1处理面面积灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩处处理地地基的的面积积，应应大于于基础础或建建筑物物底层层平面面的面面积：：1)当采用用局部部处理理时：：a、对自重重湿陷陷性黄黄土地地基，，超出出基础础底面面的宽宽度每每边不不应小小于基基底宽宽度的的0.75倍，且且不应应小于于1.0m；b、对非非自重湿湿陷性性黄土土、素素填土土和杂杂填土土等地地基：：每边边不小小于基基底宽宽度的的0.25倍，并并不小小于0.5m；2)采用整整片处处理时时，超出建建筑物物外墙墙基础础底面面外缘缘的宽宽度，，每边边不宜宜小于于处理理土层层厚度度的1/2，并不不应小小于2m。2、桩孔孔直径径(d)与处理理深度度1)桩孔直直径设计时时如桩桩径d过小，，则桩桩数增增加，，并增增大打打桩和和回填填的工工作量量；如如桩径径d过大，，则桩桩间土土挤密密不够够，致致使消消除湿湿陷程程度不不够理理想，，且对对成孔孔机械械要求求也高高。桩桩孔直直径300～450mm，并可可根据据所选选用的的成孔孔设备备或成成孔方方法确确定。。2)处理深深度灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩处处理地地基的的深度度，应应根据据建筑筑场地地的土土质情情况、、工程程要求求和成成孔及及夯实实设备备等综综合因因素确确定。。对湿湿陷陷性性黄黄土土地地基基，，应应符符合合现现行行国国家家标标准准《湿陷陷性性黄黄土土地地区区建建筑筑规规范范》GB50025的有有关关规规定定。。2、桩桩孔孔直直径径(d)与处处理理深深度度湿陷陷性性黄黄土土地地基基的的处处理理厚厚度度问问题题a要求求消消除除地地基基全全部部湿湿陷陷量量时时，，应符符合合下下列列要要求求：：①在自重湿湿陷性黄黄土场地地，应处处理基础础以下的的全部湿湿陷性土土层；②非自重湿湿陷性黄黄土场地地，应将将基础下下湿陷起起始压力力小于附附加压力力与上覆覆土的饱饱和自重重压力之之和的所所有土层层进行处处理或处处理至基基础下的的压缩层层下限为为止。b消除地基基部分湿湿陷量时时，适用于乙乙类建筑筑，其最最小处理理厚度应应符合下下列要求求：①在自重湿湿陷性性黄土场场地，不不应小于于湿陷性性土层厚厚度的2／3，并应控控制剩余余湿陷量量不大于于20cm；②在非自重重湿陷性性黄土场场地，不不应小于于压缩层层厚度的的2／3。1)

按等边三角形布桩，桩间距(s)为桩径的2.0～2.5倍；

2)

或按估算(m)。

—桩间土最大干密度(t/m3)；地基处理前之平均干密度(t/m3)；—成孔后桩间土平均挤密系数(不宜小于0.93),对一般工程不应小于0.9；d

为桩孔直径（m）3、桩位及及桩距土(或灰土)桩的挤密密效果与与桩距有有关。而而桩距的的确定又又与土的的原始干干密度和和孔隙比比有关。。桩距的的设计一一般应通通过试验验或计算算确定。—成孔挤密密深度内内，桩间间土平均均干密度度(t/m3)，平均试试样数不不应少于于6组。3、桩位及及桩距处理填土土地基时时，鉴于于其干密密度值变变动较大大，一般般不易按按上式计计算桩孔孔间距，，为此，，可根据据挤密前前地基土土的承载载力特征征值fsk和挤密后后处理地地基要求求达到的的承载力力特征值值fspk，利用下下式计算算桩孔间间距式中：fpk——灰土桩体体的承载载力特征征值，宜宜取fpk=500kPa4、桩孔的的数量(n)桩孔的数数量n=A/AeA为拟处理理面积积(m2)；Ae为单根根桩承承担的的处理理面积积(m2)：de——根桩分分担的的处理理地基基面积积的等等效圆圆直径径(m)；桩孔按按等边边三角角形布布置：：de＝1.05s；桩孔按按正方方形布布置：de＝1.13s。5、填料料及压压实系系数桩孔内内的填填料，，应根根据工工程要要求或或处理理地基基的目目的确确定，，桩体体的夯夯实质质量宜宜用平均压压实系系数lc控制。。当桩孔孔内用用灰土土或素素土分分层回回填、、分层层夯实实时，，桩体体内的的平均均压实实系数数lc值，均均不应应小于于0.96；消石石灰与与土的的体积积配合合比，，宜为为2：8或3：7；桩顶标标高以以上应应设置置300～500mm厚的2：8灰土垫垫层，，其压实系系数lc不应小小于0.956、承载载力特特征值值灰土挤挤密桩桩和土土挤密密桩复复合地地基承承载力力特征征值，，应通通过现现场单单桩或或多桩桩复合合地基基载荷荷试验验确定定。初步步设计计阶段段，当当无试试验资资料时时，可可按当当地经经验确确定，，但对对灰土土挤密密桩复复合地地基的的承载载力特特征值值，不不宜大大于处处理前前的2.0倍，并不宜宜大于250kPa；对土挤密密桩复合地地基的承载载力特征值值，不宜大大于处理前前的1.4倍，并不宜宜大于180kPa7、地基变形形计算灰土挤密桩桩和土挤密密桩复合地地基的变形形计算，应应符合现行行国家标准准《建筑地基基基础设计规规范》GB50007的有关规定定，其中复复合土层的的压缩模量量，可采用用载荷试验验的变形模模量代替。施工主要包包括桩孔成孔和桩孔夯填。1、成孔方法有有沉管法（锤击、振振动）、冲击法和爆扩法等。成孔施施工时地基基土宜接近最优含水量量，当含水量量低于12％时，宜加加水增湿至至最优含水水量。夯填施工前前应进行夯填工艺试试验，确定合理理的分次填填料量和夯夯击次数。。7.4施工7.4Construction2桩顶设计标标高以上的的预留覆盖盖上层厚度度宜符合下下列要求：：1)沉管（锤击击、振动））成孔，宜宜为0.50～0.70m；2)冲击成孔，宜宜为1.20～1.50m。《建筑地基处理理技术规范》(JGJ79--2002)第14.3.3条规定：当土土的含水量低低于12%时，应对拟处处理范围内的的土层进行增增湿，增湿土土的加水量可可按下式估算算:式中Q

：计算加水量(m3)；v

：拟加固土的总体积(m3)；：地基处理前土的平均干密度（t/m3）；wop：土的最优含水量（%），通过室内击实试验求得；：地基处理前土的平均含水量（%）；k：损耗系数，可取1.05～1.10。应当在地基处处理前4～6d，将需增湿的的水通过一定定数量和一定定深度的渗水水孔，均匀地地浸人拟处理理范围内的上上层中。3成孔时，地基基土宜接近最最优（或塑限限）含水量4成孔和孔内回回填夯实1)成孔和孔内回回填夯实的施施工顺序，当当整片处理时时，宜从里（（或中间）向向外间隔1～2孔进行，对大大型工程，可可采取分段施施工；当局部部处理时，宜宜从外向里间间隔1～2孔进行；2)向孔内填料前前，孔底应夯夯实，并应抽抽样检查桩孔的直径、深度和垂直度；3)桩孔的垂直度度偏差不宜大大于1.5%；4)桩孔中心点的的偏差不宜超超过桩距设计计值的5%；5)经检验合格后后，应按设计计要求，向孔孔内分层填入入筛好的素土土、灰土或其其他填料，并并应分层夯实实至设计标高高。5施工过程中，，应有专人监监理成孔及回回填夯实的质质量，并应做做好施工记录录。如发现地基土土质与勘察资资料不符，应应立即停止施施工，待查明明情况或采取取有效措施处处理后，方可可继续施工。。6注意施工过程程的连续检验验。包括填料及分分层夯实、记记录、桩位精精度等。7施工中可能出出现的问题和和处理方法1)夯打时桩孔内内有渗水、涌涌水、积水现现象可将孔内内水排出地表表，或将水下下部分改为混混凝土桩或碎碎石桩，水上上部分仍为土土(或灰土)桩。2)沉管成孔过程程中遇障碍物物时可采取以以下措施处理理：①用洛阳铲探查查并挖除障碍碍物，也可在在其上面或四四周适当增加加桩数，以弥弥补局部处理理深度的不足足，或从结构构上采取适当当措施进行弥弥补；②对未填实的墓墓穴、坑洞、、地道等面积积不大，挖除除不便时，可可将桩打穿通通过，并在此此范围内增加加桩数，或从从结构上采取取适当措施进进行弥补。7施工中可能出出现的问题和和处理方法3)夯打时造成缩缩颈、堵塞、、挤密成孔困困难、孔壁坍坍塌等情况，，可采取以下下措施处理：：①当含水量过大大缩颈比较严严重时，可向向孔内填干砂砂、生石灰块块、碎砖碴、、干水泥、粉粉煤灰；如含含水量过小，，可预先浸水水，使之达到到或接近最优优含水量；②遵守成孔顺序序，由外向里里间隔进行(硬土由里向外外)；③施工中宜打一一孔，填一孔孔，或隔几个个桩位跳打夯夯实；④合理控制桩的的有效挤密范范围。2抽样检验的数数量对一般工程不不应少于桩总总数的l%；对重要工程程不应少于桩桩总数的1.5%。1成桩后，应及及时抽样检验验灰土挤密桩桩或土挤密桩桩处理地基的的质量。

对一般工程。主要应检查施工记录、检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度，并将其分别换算为平均压实系数和平均挤密系数；对重要工程，，除检测上述内内容外，还应应测定全部处处理深度内桩桩间土的压缩缩性和湿陷性性。7.4质量检验7.4QualityVerificationTest2、夯实质量的检检测方法（1）轻便触探检检验法先通过试验夯夯填，求得检检定锤击数，，施工检验时时以实际锤击击数不小于检检定锤击数为为合格。轻便触探检测测应在夯填后后24h内进行，其检检测的有效深深度为3~4m。(2)环刀取样检验验法。先用洛阳铲在在桩孔中心挖挖孔或通过开开剖桩身，从从基底算起沿沿深度方向每每隔1.0~1.5m用带长把的小小环刀分层取取出原状夯实实土样，测定定其干密度。有效深度为3~4m对一般工程，主要应检查查桩和桩间土土的干密度和和承载力；对重重要要或或大大型型工工程程，除应应检检测