软土地基的加固措施

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本文对近年来被广泛采用的石灰桩加固软土地基从物理和化学不同的作用机理举行了分析，对石灰桩的设计原那么和设计中轻易展现的问题举行了概括深入的分析,认为石灰桩在处理软土地基方面具有光明的前景。

石灰桩；软土地基；置换；承载力

引言

用石灰掺填法加固薄弱地基在我国已有约两千年的历史，石灰桩在处理薄弱土、杂填土地基，提高地基承载力方面，具有开挖土方少，施工进度快，造价低等特点，与其他挤密桩一起被推广使用。从局部处理薄弱地基，四处理整片薄弱地基或整幢建筑物地基，从单独使用到与低标号混凝土桩结合而形成三元复合地基，石灰桩的应用范围正逐步扩大，加上对粉煤灰的废物利用，对环境养护具有积极的影响。

1石灰桩的加固机理

1.1化学加固机理

石灰桩中的主要材料是生石灰块，其主要成份CaO遇水后分解、膨胀并形成Ca(OH)2，薄弱土被挤压密实、脱水、固结后，使强度得到提高。在石灰中掺入粉煤灰革新后的石灰桩再掺入确定的粘性土，除可提高桩体强度及裁减生石灰用料外，由于粘性土具有隔水性，可在高地下水位的处境下裁减水对桩体的侵蚀，提高砂性地基土中桩体的稳定性。生石灰块与粉煤灰、粘性土以确定比例拌匀并挤密入孔后，孔周边的水份被吸附入桩内，由于石灰具有很强的吸水性，生石灰回响成熟石灰的需水量为生石灰重量的32％，在吸水过程中，将释放出大量的水化热，回响产生的200℃~300℃的高温将使桩间土的最高温度可达成40℃~50℃，桩间土在高温作用下产生汽化脱水，土中孔隙水压力消散，含水量降低，由于含水量降低，周边土受到脱水挤密促进了桩周边地基的固结，生石灰(CaO)吸水后消解，形成的Ca(OH)2进一步吸水并与粉煤灰中的活性材料SiO2、AL2O3发生回响，生成具有水硬性的水化硅酸盐和水化铝酸盐，使桩体结硬。桩周边的土片面变硬，实际等于扩大了桩径，从而提高了复合地基的承载力，达成处理薄弱地基、杂填土地基的效果[1]。

1.2物理加固机理

1.2.1挤密作用

大量的原位测试及土工试验结果分析说明，石灰桩桩体吸水后膨胀，对桩边确定范围内的土休显示了较好的加固效果，经挤密后桩间土的强度为原来强度的1.1~1.2倍。

1.2.2高温效应

生石灰水化放出大量的热量。桩内温度以及桩间土可以促进生石灰与粉煤灰等桩体掺合料的凝聚回响。高温引起了土中水分的大量蒸发．对裁减土的含水量，促进桩周土的脱水起了积极作用。

1.2.3置换作用

石灰桩作为竖向巩固体与自然地基土体形成复合地基，使得其压缩模量大大提高．工后沉降裁减、而且复合地基抗剪强度大大提高、稳定安好系数也得到提高。

1.2.4排水固结作用

由于桩体采用了渗透性较好的掺合料，石灰桩桩体的渗透系数在4.07×10-2~6.13×10-5之间，相当于粉细砂，桩体排水作用良好[2]。

1.2.5加固层的减载作用

由于生石灰的密度为0.8g/cm3，掺合料的干密度为0.6~0.8g/cm3，显著小于土的密度．因此，当采用排土成桩时，相当于加固层的自重减轻、这对于工程是分外有利的。

2石灰桩布置尺寸确实定

由于石灰桩的膨胀挤密效应和排水固结作用，石灰桩在设计过程中理应采用小桩径、密布桩的原那么。

2.1桩径、桩长确实定

国内用直径150mm~350mm的石灰桩，较长的桩宜用较大的直径，直径200mm以下的桩只适用于5m以下的短桩。

当需要加固土土层较薄，且下面是较好土层时，石灰桩应打穿薄弱土层进入好土；当薄弱土层深厚时，那么应视不可怜况处理，对用于加强地基稳定的石灰桩，桩长应穿过全体可能的滑动面，一般倩况常按双层地基考虑，桩长应能得志双层地基的承载力和变形要求。

2.2桩距和布桩范围

桩距凭借于所需要的石灰桩置换率，石灰桩的加固效果与桩距紧密相关，在桩的中心位置最正确有效挤密范围为2.5d~3.0d。石灰桩是柔性桩，一般认为柔性桩宜在根基范围以外设置围护桩。

2.3置换率

石灰桩置换率有两个概念，一是由施工时桩管或桩孔面积确定的置换率，二是由石灰桩吸水膨胀后的桩身截面积确定的置换率m′＝εm。

通常处境下，若石灰桩设计桩径为300mm，那么膨胀后可达330~360mm(排土成孔时)。面积置换率计算宜以在石灰桩膨胀后的实际桩径计算，而不能以石灰桩设计桩径计算，否那么会导致过多的桩数，造价增高。在正常置换率的情形下，桩中心距一般采用2d~3d，按设计桩径计算的置换串为0.09~0.20，膨胀后实际置换串约为0.13~0.28[3]。

3桩体选材及配比问题

构成桩体的主材是生石灰和粉煤灰。生石灰的活性CaO应大于85％，灰块直径以5cm左右为宜，粉灰含量应小于20％，矸石含量应小于5％；粉煤灰为SiO2、Al2O3活性元素含量较高的崭新粉煤灰，含水量应小于40％。

石灰桩若全部采用生石灰，那么不存在合作比问题。多数处境下，掺入了活性掺合科的石灰桩其桩体强度有大幅度提高。通常处境下，生石灰与掺合料的体积比为1:2。但该合作比不是一成不变的，对于淤泥及淤泥质土，为了大量吸收桩间土中孔隙水，可增大生石灰掺入比，此时可采用体积比1:1.5甚至1:1。对于fK≤60kPa的淤泥或新近回填土，生石灰与掺合科的体积比可采用1.5:1[4]。

4承载力和变形验算

石灰桩复合地基承载力和变形计算通常是用复合地基计算公式估算地基承载力和模量的，并用现场载荷试验结果加以确定，然后按浅根基的常规设计方法设计根基。

5设计中轻易存在的问题

5.1复合地基承载力取值问题

石灰桩复合地基承载力与石灰桩面积置换率、桩体强度、自然地基土的类别及承载力等因素有关。

由于石灰桩属于柔性桩，桩体强度不太高，其比例界限值fpk一般取300~450kPa，在通常的置换率的处境下，石灰桩复合地基承载力标准值取值为120~160kPa，一般不宜大于180kPa。因此，在软土地区选用石灰桩复合地基承载力大于200kPa是不适合的。

5.2桩间土提高系数取值问题

石灰桩能吸水膨胀，桩间土被挤密。工程实践说明，排土成孔和挤土成孔时，桩间土承载力提高系数取不同的值。

排土成孔时，一般处境下，a＝1.1~1.2；对于淤泥等超软土，a＝1.3~1.5。

挤土成孔时，对一般粘性土，a＝1.15~1.3；对饱和软粘土，a＝1.1~1.2；对杂填土、紊填土、大孔隙土，a应经原位测试抉择。

不成盲目提高桩间土承载力提高系数a，或降低系数a的取值。

5.3薄弱下卧层强度和变形问题

石灰桩处理软土深度有限，因此，当石灰桩应用于深厚软土地基时，石灰桩通常不能穿透整个软土层，此时务必举行薄弱下卧层强度验算。薄弱下卧层的变形往往大于石灰桩复合地基加固层的变形，因此不容忽略。

由于石灰桩复合地基具有复合垫层作用、挤密作用、排水固结作用、减载作用，因此石灰桩已告成地应用于深厚软土地基加固。在举行薄弱下卧层强度验算时，可考虑石灰桩加固层的减载作用。

6结语

本文表明了石灰桩加固软土的物理作用机理．包括挤密作用、高温效应、置换作用、排水