軟土地基處理土樁及灰土樁設計及施工技術(shù)

3.4.1概述3.4.2加固原理3.4.3設計與計算3.4.4施工工藝3.4.5質(zhì)量檢驗3.4.6工程實例土樁與灰土樁主要內(nèi)容3.4.1概述定義適用范圍重要概念

利用打入鋼套管（或振動沉管）在地基中成孔，利用成孔過程中的橫向擠壓作用，將樁孔內(nèi)土擠向周圍，使樁間土擠密，然后將素土或灰土分層填入樁孔內(nèi)，并分層夯填密實至設計標高。夯填密實的土擠密樁或灰土擠密樁，與擠密的樁間土形成復合地基。

土擠密樁灰土擠密樁一、定義

土樁和灰土樁擠密地基是由樁間擠密土和填夯的樁體組成的人工“復合地基”。

土樁擠密法于1934年首創(chuàng)于蘇聯(lián)。是蘇聯(lián)和東歐一些國家用于處理濕陷性黃土地基的主要方法。我國自50年代中期開始在西北黃土地基上試驗和應用。6０年代中期，在土樁擠密法的基礎(chǔ)上，我國成功地進行了灰土樁擠密法的試驗。經(jīng)過長期的研究和應用，這一方法已日趨成熟。近年來，不少工程中開始嘗試利用建筑垃圾、粉煤灰、工業(yè)廢料等作為樁作材料。不但降低造價，還可就地消化廢料，減小環(huán)境污染，很有發(fā)展前途。

適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土地基。處理深度宜為5～15m。當以消除地基的濕陷性為主要目的時，宜選用土擠密樁法；當以提高地基的承載力或水穩(wěn)性為主要目的時，宜選用灰土擠密樁法。二、適用范圍

經(jīng)驗表明：當土的含水量大于23％及飽和度大于0.65時，不僅樁間土擠密效果差，樁孔也因縮徑而難以成形，往往無法夯填成樁，不宜選用土樁或灰土擠密樁法。二、適用范圍擠密作用樁體作用加固原理3.4.2加固原理灰土性質(zhì)作用一、擠密作用側(cè)向擠密作用徑向擠密作用樁間擠密作用樁管沉入土中，樁孔內(nèi)的土被強制側(cè)向擠出，使樁周一定范圍內(nèi)的土被壓縮，擾動和重塑，趨于密實。一、擠密作用側(cè)向擠密作用一、擠密作用徑向擠密作用土樁擠壓成孔時，徑向外延干密度逐漸小到土的天然密度ρ。其擠密影響半徑通常為(1．5～2.0)d(d為樁孔直徑)。一、擠密作用樁間擠密作用相鄰樁孔的擠密區(qū)還會相互疊加，樁距越小，疊加效應越顯著。因此，在設計樁間距時，應保證樁間土的平均壓實系數(shù)或平均干容重達到規(guī)定指標，滿足消除黃土濕陷或其它地基加固的要求。土的干容重和含水量對擠密效果影響較大。當含水量偏低，土呈堅硬狀態(tài)，塑性小，擠密效果不佳；當含水量過高，擠壓將引起超靜水壓，也難以擠密土體，且孔壁附近土的強度因受擾動而急劇降低，拔管時常會出現(xiàn)頸縮、回淤等情況。因此，成孔擠密時應使樁間土的含水量接近其最優(yōu)含水量。土的天然干容重越大，有效擠密范圍越大，擠密效果越好。二、灰土性質(zhì)作用1、灰土的硬化原理（石灰與土摻和，發(fā)生系列物理化學反應，產(chǎn)生離子交換、凝硬反應、石灰的碳化與結(jié)晶等。）2、灰土的力學性質(zhì)灰土的強度較高、水穩(wěn)性好，變形模量較大。3、灰土樁的擠密作用分擔荷載（灰土樁具有一定的膠凝強度）樁對土的側(cè)向約束作用（灰土樁具有一定剛度）提高地基的承載力和變形模量（灰土樁復合地基承載力為天然地基的1.5～2.5倍，比土樁提高約40％，變形模量也比天然地基的大為增加）。1、夯填的土樁加固2、樁間土體的擠密加固。三、樁體作用三、樁體作用

在灰土樁擠密地基中，由于灰土樁的變形模量遠大于樁間土的變形量(灰土的變形模量為是Ｅ0＝40～200MPa，相當于夯實素土的2～10倍)，荷載試驗測試結(jié)果表明：只占壓板面積約20％的灰土樁承擔了總荷載的一半左右，而占壓板面積80％的樁間土僅承擔其余一半。由于總荷載的一半由灰土樁承擔，從而降低了基礎(chǔ)底面下一定深度內(nèi)土中的應力，消除了持力層內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮變形和濕陷變形的不利因素。此外，由于灰土樁對樁間土能起到側(cè)向約束作用，限制土的側(cè)向移動，樁間土只產(chǎn)生豎向壓密，使壓力與沉降始終呈線性關(guān)系。三、樁體作用

土樁擠密地基由樁間土擠密土和分層填實的素土樁組成，土樁面積約占地面面積的10％～23％。土樁樁體和樁間土均為被機械擠密的重塑土，兩者均屬同類土料，要求的擠密標準一致，壓實系數(shù)為入＞0.93。因此，兩者的物理力學指標無明顯差異?；捉佑|壓力分布情況與土墊層情況相似，因此，土樁擠密地基可視為厚度較大的素土墊層。在國內(nèi)外有關(guān)規(guī)程中，土樁擠密地基的設計計算，例如地基承載力設計值的確定，處理范圍的驗算等均與土墊層的計算原則基本一致。樁位布置、直徑壓實系數(shù)灰土中石灰與土體積比樁孔間距處理范圍設計參數(shù)3.4.3設計與計算l等邊三角形布置一、樁位布置直徑——宜為300～600mm一、樁位布置設計時如樁徑d過小，則樁數(shù)增加，并增大打樁和回填的工作量；如樁徑d過大，則樁間土擠密不夠，致使消除濕陷程度不夠理想，且對成孔機械要求也高。l壓實系數(shù)控制夯實質(zhì)量土樁>0.95；灰土樁>0.97石灰與土的體積配合比宜為2：8或3：7一、樁位布置二、樁間距二、樁間距對非自重濕陷性黃土、素填土、雜填土每邊超出基礎(chǔ)寬度不應小于0.25b，并不應小于0.5m;對自重濕陷性黃土每邊超出基礎(chǔ)寬度不應小于0.75b，并不應小于1m三、處理寬度壓實系數(shù)控制夯實質(zhì)量土樁>0.95；灰土樁>0.97石灰與土的體積配合比宜為2：8或3：7四、填料和壓實系數(shù)五、承載力和變形模量1．用荷載試驗方法確定2．參照工程經(jīng)驗確定五、承載力和變形模量1．用荷載試驗方法確定對重大工程，一般應通過荷載試驗確定其允許承載力，如擠密樁目的是為了消除地基的濕陷性。則還要進行浸水試驗。在自重濕陷性黃土地基上，浸水試坑直徑或邊長不應小于濕陷性黃土層的厚度，且不少于10m。2．參照工程經(jīng)驗確定對一般工程可參照當?shù)亟?jīng)驗確定擠密地基土的承載力設計值。當缺乏經(jīng)驗時，對土擠密樁地基，不應大于處理前的1.4倍，并不應大于180kP；對灰土擠密樁地基，不應大于處理前的2倍，并不應大于250kPa。五、承載力和變形模量土或灰土擠密樁處理地基的變形計算應技國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。其中復合土層的壓縮模量應通過試驗或結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗確定。六、變形計算質(zhì)量檢驗載荷試驗法輕便觸探檢驗法檢驗方法環(huán)刀取樣檢驗法1.靜力載荷試驗

STATICLOADTEST

載荷試驗是保持地基土的天然狀態(tài)和模擬建筑物的荷載條件，通過一定面積的承壓板向地基施加豎向荷載，觀察研究地基土變形和強度規(guī)律的一種原位試驗。平板載荷試驗（PLT）圖1幾種常用的平板載荷試驗設備2.靜力觸探試驗CPT觸探主機為液壓傳動式，反力裝置為地錨式3.標準貫入試驗(SPT)

StandardPenetrationtest

SPTinprogress.SPTsetup

CloseupofSPThammer試驗基本原理

標準貫入試驗中，是采用標準貫入器打入土中一定距離（30cm）所需落錘次數(shù)（標貫擊數(shù)）來表示土阻力大小的，并根據(jù)大量的對比試驗資料分析進一步得到土的物理力學性能指標的。

復合地基承載力計算復合地基沉降量計算抗滑穩(wěn)定性分析計算內(nèi)容設計與計算應通過現(xiàn)場載荷試驗或其他測試手段確定。當無試驗資料時，對濕陷性黃土場地：土樁擠密地基的承載力特征值，可按1.4倍的天然地基承載力確定，并不應大于180kPa；灰土樁擠密地基，可按2.0倍的天然地基承載力確定，并不應大于250kPa。對填土場地，可適當降低上述標準。一、復合地基承載力二、復合樁基的沉降量驗算

總沉降量公式加固區(qū)壓縮量下臥層壓縮量（天然土）加固區(qū)（復合土層）壓縮模量加