第7章灰土擠密樁法和土擠密樁法(1)

1、 灰土樁法和土樁大都是利用成孔過(guò)程中的橫向擠壓作用，樁孔內(nèi)土被擠向周圍，使樁間土擠密，然后將灰土或素土（粘性土）分層填入樁孔內(nèi)，并分層夯填密實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。前者稱為灰土擠密樁法，后者稱為土擠密樁法。 土擠密樁法是原蘇聯(lián)阿別列夫教授于1934年首創(chuàng)，50年代中期我國(guó)西北黃土地區(qū)進(jìn)行土擠密樁法的研究和應(yīng)用。l 灰土擠密樁法和土擠密樁適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基?？商幚淼鼗纳疃葹?15m。當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4、飽和度大于65時(shí)，不宜選用灰土擠密樁法或土擠密樁法。l 灰土擠密樁法和土擠密樁法具有原位處理、深層擠密和以土治土的特點(diǎn)，在我國(guó)西北和華北地區(qū)廣泛用于處理深厚濕陷

2、性黃土、素填土和雜填土地基時(shí)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。一、土的側(cè)向擠密一、土的側(cè)向擠密國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為：沉樁時(shí)沿樁孔周圍土體應(yīng)力的變化與圓柱形孔擴(kuò)張時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力變化相似。在半徑為Ru的樁孔外產(chǎn)生半徑為Rp的塑性區(qū)，塑性區(qū)以外為彈性區(qū)。塑性區(qū)最大半徑為Rp：02(1)( cossin )puERRcq土變形模量土的原始固結(jié)壓力對(duì)于黃土，Rp=1.43-1.90d 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)：孔壁附近土的干密度接近或大于其最大干密度，壓實(shí)系數(shù)c=1.0，依次向外突的干密度逐漸減小，直至接近原始干密度。此處為擠密影響區(qū)邊界。 相鄰兩樁擠密的結(jié)果表明，兩樁擠密區(qū)的交界處擠密效果產(chǎn)生疊加效應(yīng)。樁距越小，疊加

3、效應(yīng)越明顯。 土的原始干密度和含水量對(duì)擠密效果有顯著影響。當(dāng)含水量過(guò)低，有效擠密區(qū)相應(yīng)間減小，當(dāng)含水量過(guò)高，擠密引起超孔隙水壓力，使土體只能向外圍移動(dòng)而造成擠密效果不佳，且孔壁附近的土受擾動(dòng)而使強(qiáng)度降低。二、土擠密樁擠密二、土擠密樁擠密 樁孔內(nèi)填入的土料和樁間土相同，土料夯實(shí)和樁間土擠密質(zhì)量一致時(shí)，則土擠密樁和樁間土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)也相近。三、灰土擠密樁擠密三、灰土擠密樁擠密1.灰土擠密樁的力學(xué)性質(zhì)灰土擠密樁的力學(xué)性質(zhì) 土中摻入石灰后，產(chǎn)生離子交換和凝硬等反應(yīng)，使土的強(qiáng)度顯著提高，并且具有一定的水穩(wěn)性。灰土的無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度一般為500-1000kPa，灰土的水穩(wěn)性可用其 飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與普

4、通超市狀態(tài)下強(qiáng)度之比軟化系數(shù)來(lái)表示，一般為0.54-0.90，平均為0.70?；彝恋淖冃文Ａ繛椋?1unuuqEq相對(duì)應(yīng)力由于在灰土擠密樁地基中樁頂上的應(yīng)力=（0.5-0.9）qu因此按不同的變形模量計(jì)算樁體的變形和沉降才能符合實(shí)際情況。2.灰土擠密樁的特征灰土擠密樁的特征試驗(yàn)表明，在均布荷載作用下，灰土擠密樁地基的基底壓力分布與土擠密樁地基有顯著的差別。樁土應(yīng)力比為9.2-15.6，而樁體占總面積約20%。 采用灰土擠密樁或土擠密樁處理后形成采用灰土擠密樁或土擠密樁處理后形成的復(fù)合地基的承載力特征值，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單的復(fù)合地基的承載力特征值，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)樁或

5、多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，但對(duì)當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，但對(duì)灰土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜灰土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的大于處理前的2.0倍倍,并不宜大于并不宜大于250kPa；對(duì)；對(duì)土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值,不宜大于不宜大于處理前的處理前的1.4倍，并不宜大于倍，并不宜大于180kPa。 土擠密樁法和灰土擠密樁法一般采用等邊三角形排列樁孔，土擠密樁法和灰土擠密樁法一般采用等邊三角形排列樁孔，其設(shè)計(jì)計(jì)算一般包括下述幾方面：其設(shè)計(jì)計(jì)算一般包括下述幾方面：一、樁孔直徑一、樁孔直徑 宜為

6、宜為300450mm，并可根據(jù)所選用的成孔設(shè)備或成孔，并可根據(jù)所選用的成孔設(shè)備或成孔方法確定。方法確定。二、樁孔間距二、樁孔間距 樁孔間距可為樁孔直徑的樁孔間距可為樁孔直徑的2.02.5 倍，也可按下式估倍，也可按下式估算：算：（1）為消除黃土的濕陷性，擠密后的樁間土平均擠密系數(shù)）為消除黃土的濕陷性，擠密后的樁間土平均擠密系數(shù)不應(yīng)小于不應(yīng)小于0.90，對(duì)于重要工程翁不宜效益，對(duì)于重要工程翁不宜效益0.93.樁間距可為樁樁間距可為樁孔直徑的孔直徑的2.0-2.5倍。倍。 式中式中 樁孔之間的中心距離（樁孔之間的中心距離（m）；）； 樁孔直徑（樁孔直徑（m）；）； 樁間土的最大干密度（樁間土的最大

7、干密度（t/m3）；）； 地基處理前土的平均干密度（地基處理前土的平均干密度（t/m3）；）； 樁間土經(jīng)成孔擠密后的平均擠密系數(shù)，樁間土經(jīng)成孔擠密后的平均擠密系數(shù)，對(duì)重要工程不宜小于對(duì)重要工程不宜小于0.93，對(duì)一般工程不應(yīng)小于，對(duì)一般工程不應(yīng)小于0.90。ddcdcdsmaxmax95. 0sdmaxddc 樁間土的擠密系數(shù)樁間土的擠密系數(shù) 應(yīng)按下式計(jì)算：應(yīng)按下式計(jì)算： 式中式中 在成孔擠密深度內(nèi)，樁間土的平均干密在成孔擠密深度內(nèi)，樁間土的平均干密度，平均試樣數(shù)不應(yīng)少于度，平均試樣數(shù)不應(yīng)少于6組。組。（2）從提高地基承載力考慮可由復(fù)合地基承載力公式）從提高地基承載力考慮可由復(fù)合地基承載力公式

8、得到樁孔間距表達(dá)式：得到樁孔間距表達(dá)式：cmax1ddc1d22(1)0.950.9069spkpkskpkskspkskfmfm fffsddffms 樁間土常采用擠密前地基承載力特征值，灰土擠密樁間土常采用擠密前地基承載力特征值，灰土擠密樁承載力取樁承載力取500kPa。（3）布樁范圍灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的面）布樁范圍灰土擠密樁和土擠密樁處理地基的面積，應(yīng)大于基礎(chǔ)或建筑物底層平面的面積，以保證地積，應(yīng)大于基礎(chǔ)或建筑物底層平面的面積，以保證地基的穩(wěn)定性?；姆€(wěn)定性。 （4）樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)）樁長(zhǎng)設(shè)計(jì) 考慮到考慮到5m以內(nèi)土層加固可采用較為簡(jiǎn)便的方法處以內(nèi)土層加固可采用較為簡(jiǎn)便的方法處理，而大

9、于理，而大于15m的土層加固受成孔設(shè)備條件限制，故的土層加固受成孔設(shè)備條件限制，故處理深度一般為處理深度一般為515m。 當(dāng)以消除地基濕陷性為主要目的時(shí)，對(duì)非自重濕當(dāng)以消除地基濕陷性為主要目的時(shí)，對(duì)非自重濕陷性地基，一般處理至地基壓縮層下限，或處理至非陷性地基，一般處理至地基壓縮層下限，或處理至非濕陷性土層頂面位置。濕陷性土層頂面位置。 當(dāng)以提高地基承載力為主要目的時(shí)，應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)下當(dāng)以提高地基承載力為主要目的時(shí)，應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)下持力層范圍內(nèi)的高壓縮型土進(jìn)行處理，下臥層頂面的持力層范圍內(nèi)的高壓縮型土進(jìn)行處理，下臥層頂面的承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。 當(dāng)以減小沉降為主要目的，可用沉降量控制

10、。當(dāng)以減小沉降為主要目的，可用沉降量控制。c （5）樁孔填料）樁孔填料 土樁填料多選用與樁間土性質(zhì)相近的就近土樁填料多選用與樁間土性質(zhì)相近的就近挖運(yùn)的黃土類土。灰土樁填料多采用消石灰挖運(yùn)的黃土類土。灰土樁填料多采用消石灰與土的體積配合比與土的體積配合比2：8或或3：7。 樁體的夯實(shí)質(zhì)量宜用平均壓實(shí)系數(shù)樁體的夯實(shí)質(zhì)量宜用平均壓實(shí)系數(shù) 控制。控制。當(dāng)樁孔內(nèi)用灰土或素土分層回填、分層夯實(shí)當(dāng)樁孔內(nèi)用灰土或素土分層回填、分層夯實(shí)時(shí)，其值均不應(yīng)小于時(shí)，其值均不應(yīng)小于0.96。 施工主要包括樁孔成孔和樁孔夯填。成施工主要包括樁孔成孔和樁孔夯填。成孔方法有沉管（錘擊、振動(dòng)）法、沖擊法和孔方法有沉管（錘擊、振動(dòng)

11、）法、沖擊法和爆擴(kuò)法等。成孔施工時(shí)地基土宜接近最優(yōu)含爆擴(kuò)法等。成孔施工時(shí)地基土宜接近最優(yōu)含水量，當(dāng)含水量低于水量，當(dāng)含水量低于12時(shí)，宜加水增濕至?xí)r，宜加水增濕至最優(yōu)含水量。最優(yōu)含水量。 夯填施工前應(yīng)進(jìn)行夯填工藝試驗(yàn)，確定夯填施工前應(yīng)進(jìn)行夯填工藝試驗(yàn)，確定合理的分次填料量和夯擊次數(shù)。合理的分次填料量和夯擊次數(shù)。 成樁后，應(yīng)及時(shí)抽樣檢驗(yàn)灰土擠密樁或土成樁后，應(yīng)及時(shí)抽樣檢驗(yàn)灰土擠密樁或土擠密樁處理地基的質(zhì)量。主要檢查施工記錄、擠密樁處理地基的質(zhì)量。主要檢查施工記錄、檢測(cè)全部處理深度內(nèi)樁體和樁間土的干密度，檢測(cè)全部處理深度內(nèi)樁體和樁間土的干密度，并將其換算為平均壓實(shí)系數(shù)和平均擠密系數(shù)。并將其換算為平

12、均壓實(shí)系數(shù)和平均擠密系數(shù)。抽樣檢驗(yàn)的數(shù)量，對(duì)一般工程不應(yīng)少于樁總抽樣檢驗(yàn)的數(shù)量，對(duì)一般工程不應(yīng)少于樁總數(shù)的數(shù)的1，對(duì)重要工程不應(yīng)少于樁總數(shù)的，對(duì)重要工程不應(yīng)少于樁總數(shù)的1.5。 灰土擠密樁或土擠密樁地基竣工驗(yàn)收時(shí)，灰土擠密樁或土擠密樁地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。檢驗(yàn)承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于樁總數(shù)的數(shù)量不應(yīng)少于樁總數(shù)的0.5，且每項(xiàng)單體工，且每項(xiàng)單體工程不應(yīng)少于程不應(yīng)少于3點(diǎn)。點(diǎn)。當(dāng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的壓力沉降曲線當(dāng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的壓力沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對(duì)應(yīng)上極限荷載能確定，而其值不小于對(duì)應(yīng)比例界限的比例界限的2倍時(shí)，可取比例界限作為復(fù)倍時(shí)，可取比例界限作為復(fù)合地基承載力特征值；當(dāng)其值小于對(duì)應(yīng)合地基承載力特征值；當(dāng)其值小于對(duì)應(yīng)比例界限