灰土挤密桩复合地基的作用机理及施工要点-发表建筑文章

一、灰土桩复合地基理论
1. 灰土挤密桩复合地基
灰土挤密桩是由素土、熟石灰按一定比例拌合，采取沉管、冲击、爆扩等方法在地基中形成一定直径的桩孔，然后向孔内分层夯填灰土。由于成孔成桩过程中，桩孔径向外扩张，使桩孔周围的土体产生径向压密，桩周一定范围内的桩间土层得到挤密，从而形成桩体和桩周挤密土共同组成的人工复合地基。由灰土桩和挤密土构成的复合地基，其地基特性介于灰土桩和挤密土之间。灰土挤密桩通过在地基中的挤土效应、灰土之间的物
理化学反应而提高了地基土的承载力。由于灰土挤密桩复合地基具有施工
简单、工期短、质量易控制、工程造价低等优点，已成为普遍采用的地基处理技术。
2. 灰土挤密桩适用范围及设计原则
1）适用范围
灰土挤密桩适用于地下水位以上的湿陷性黄土素填土和杂填土地基，处理土层深度可达5m~15m，桩径宜为30Cm~450cm，土的含水量在14%~23%之间，饱和度小于0.65的土层。
2）承载力和变形模量
灰土挤密桩处理地基的承载力的标准值和变形模量主要通过原位测试或现场经验来确定。当无试验资料或条件时，复合地基承载力标准值可按2倍的天然地基标准值来确定。
3）桩孔内填料
采用灰土，体积配合比宜为2：8或3：7，以消除湿陷性为目的时压实系数λ取>0.95，以提高承载力位目的取λ>0.97。
3. 灰土挤密桩加固机理
通过对石灰土的加固机理进行的大量试验研究和工作实例观察，从混合物反应强度来区分，一般可归纳为四种：
1）生石灰消化放热反应
生石灰消化产生大量的热，使石灰土混合物的温度升高并随之产生对土的膨胀挤密作用。
2）碳酸化作用
消化后的石灰与空气或土中的二氧化碳发生反应而生成具有微结晶体性能的CaCO3和MgCO3，从而加强了土粒连接。
3）离子交换与凝聚作用
石灰中的钙离子与吸附在土粒周围的阳离子发生离子交换，改变了土的带电状态，而且交换的结果使得土颗粒迅速靠拢，小颗粒聚集成大颗粒，并相互胶合，从而提高了抗剪强度。
4）火山灰的化学反应
当石灰加入土中后，产生的Ca(OH)2胶体覆盖在土颗粒表面，并反应生成胶体CHS，同Ca(OH)2一起将土颗粒胶结成团聚体，但这种连接不能抵抗较大的外力，随着时间的增长，Ca(OH)2与土进一步反应，土颗粒的胶结加强，同时反映生成物CSH(gel)从膜中晶体出来，形成针状或片状晶体，而膜本身也缓慢结晶，土颗粒之间的柔性连接变为刚性连接，由于土粒表面变粗糙和晶体增长使得土体趋于密实，由此强度随时间而增长。
二、灰土桩复合地基施工
  灰土挤密桩与其它地基处理方法比较，有以下特点：灰土挤密桩成桩时为横向挤密，但同样能达到所要求加密处理后的最大干密度要求，可消除地基的湿陷性，提高承载力，降低压缩性；与常规换土垫层相比，不需要大量开挖回填，可节省开挖土方和回填土方工程量；处理深度较大，可达12m~15m；可就地取材，应用廉价材料，降低工程造价；机具简单，施工方便，功效高。适宜加固地下水位以上，含水量在14%~23%之间，厚度在5m~15m的新填土、杂填土、湿陷性黄土、以及含水率较大的软弱地基。强夯法振动大，容易产生对邻近建筑物产生的有害影响，故一般不宜采用。
1）挤密桩施工前，应在现场进行成孔，夯填工艺和挤密效果试验，按照设计要求对桩间土和桩心土进行干容重测定，如达不到要求，应会同设计人员调整桩距，或由施工单位对分层填料厚度、夯击次数进行调整。
2）桩施工一般先将基坑挖好，预留20~30mm土层，然后确定出桩孔位置并编号，桩的成孔方法可根据现场机具条件选用沉管法、爆破法、冲击法和洛阳铲成孔法等
3）桩施工顺序应前外排后里排，内排外排应间隔1~2孔。
4）桩孔完成后，应立即检查孔位、垂直度、桩径及深度等，其质量应当符合施工规范规定，检验合格后应及时回填，以防雨水侵蚀。
5）夯锤重量一般选用100~300kg，其竖向投影面积的静压力不小于20kPa，夯锤最大部分的直径应较桩孔直径小100mm~150mm，以便填料能顺利通过夯锤四周，夯锤形状下端应为抛物线形锥体或尖锥形锥体，上端成弧形。
6）桩孔填料前应清底夯实，夯实次数不小于8次，然后根据确定的分层回填厚度和夯击次数回填夯实。填料的含水率如超过最优含水率的                ±3%时，应晒干或洒水润湿，雨雪天不宜施工。
7）每个桩孔填料的实际用量应做好记录，并按施工图逐根对照检验，以防漏打漏填。
8）灰土体积比按设计要求，土料用塑性指数不大于4的黏土，不能含有软杂质，并应过筛，土的颗粒不能大于15mm，白灰的颗粒不能大于5mm，灰土应拌合均匀。
9）当孔底出现饱和软弱土层时，可加大成孔间距，以防由于振动而造成已打好的桩孔堵塞，当孔底有地下水流入时，可采用井点降水后再回填填料或向桩孔内填入一定数量的干砖渣或石灰，夯实后再分层填入填料进行施工。
10）施工过程中，设专人监测成孔及回填夯实的质量，并做好记录。如发现地基土质与勘察资料不符，并影响成孔或夯实时，应立即停止施工，待查明情况或采取有效措施处理后，方可继续施工。