石灰桩法(LimePile).ppt

第10章 石灰桩法（Lime Pile） 用机械或人工的方法成孔，然后将不同比例的生石灰（块或粉）和掺合料（粉煤灰、炉渣等）灌入，并进行振密或夯实形成石灰桩桩体，桩体与桩间土形成石灰桩复合地基，以提高地基承载力，减小沉降，称为石灰桩法。 适用范围：石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土以及透水小的粉土等地基；用于地下水位以上的土层时，宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸水等措施。 10.2 加固原理 一、物理加固作用 1.挤密作用 （1）成桩中挤密桩间土 （2）生石灰吸水膨胀挤密桩间土 2.桩和地基土的高温效应 3.置换作用 4.排水固结作用 5.加固层的减载作用 1.挤密作用 （1）成桩挤密作用 石灰桩施工时是由振动钢管下沉成孔，使桩间土产生挤压和排土作用，其挤密效果与土质、上覆压力及地下水状况等有密切关联。一般地基土的渗透性愈大，打桩挤密效果越好；地下水位以上比地下水位以下挤密效果好。 （2）膨胀挤密作用 石灰桩在成孔后贯入生石灰便吸水膨胀，使桩间土收到强大的挤压力，这对地下水位以下软粘土的挤密起主导作用。测试结果表明：根据生石灰质量高低，在自然状态下熟化后其体积可增加1.5～3.5倍，即体膨胀系数为1.5～3.5。 2.桩和桩间土的高温效应 软粘土的含水量一般为40％～80％，1Kg生石灰的消化反应要吸收0.32Kg的水，同时在理论上将放出278千卡的热量。 在我国，加掺和料的石灰桩，桩内温度最高达200～300℃。桩间土的温度升高滞后于桩体，在正常情况下，桩间土的温度最高可达40～50℃，使土产生一定的汽化脱水，从而使土体含水量下降，孔隙比减小，土体颗粒靠拢挤密，加固区的地下水位也有一定的下降。 3.置换作用 石灰桩桩体具有比桩间土更大的强度（抗压强度约0.5～1MPa），分担了35%~60%的总荷载，因此形成复合地基。 4.排水固结作用 石灰桩桩体的渗透系数一般为10-5～10-3cm/s，相当于细砂和粉细砂。且桩间距较小（2～3倍桩径），水平排水路径很短，具有较好的排水固结作用。已有建筑物沉降观测表明，建筑物竣工开始使用时，其沉降已基本稳定。 5.加固层的减载作用 生石灰块的重度约为8~10kN/m3，桩身饱和后重度为13kN/m3。因此即使桩体饱和后，其密度也小于土的天然密度。当采用排土成桩时，加固层的自重减小，作用在下卧层的自重应力显著减小，即减小了下卧层顶面的附加应力。 采用不排土成桩时，对于杂填土和砂类土等，由于成孔挤密了桩间土，加固层的重量变化不大。对于饱和粘性土，成孔时土体将隆起或侧向挤出，加固层的减载作用仍可考虑。 10.3 设计计算 3.桩距 可取2～3倍成孔直径。 4.桩体抗压强度 可取350～500kPa。 5.桩间土承载力 与置换率、施工工艺和土质情况有关。可取天然地基承载力的1.05～1.20倍。土质软弱或置换率大时取高值。 6.复合地基承载力 复合地基承载力特征值不宜超过160kPa。 初步设计时可按一般散体材料桩的复合地基承载力公式估算： 7.桩土应力比 可取3～4，长桩取大值。 8.布桩 可仅布置在基础底面下，当基底土的承载力特征值小于70kPa时，宜在基础以外布置1～2排围护桩。 9.垫层 当地基需要排水通道时，可在桩顶以上设200～300mm厚的砂石垫层。 石灰桩宜留500mm以上的孔口高度，并用含水量适当的粘性土封口，封口材料务必夯实，封口标高略高于原地面。 石灰桩桩顶施工标高应高出设计桩顶标高的100mm以上。 10.桩身材料配合比 生石灰与掺合料的体积比可选用1：1或1：2，对淤泥、淤泥质土、填土可适当增加生石灰用量。但桩顶附近石灰用量不宜过大。 二、石灰桩复合地基承载力计算 面积置换率m应取膨胀后的桩面积计算，即取1.1～1.2倍成孔直径。 三、石灰桩复合地基沉降计算 石灰桩复合土层的压缩模量宜通过桩身及桩间土压缩试验确定，初步设计时可按下式估算： 式中 Es为天然土的压缩模量（MPa）， 桩间土承载力提高系数α可取1.1～1.3，成孔对桩周土挤密效应