地基处理技术第十章.ppt

地基处理技术 岩土工程施工(总论、工程施工技术) 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 第十章 石灰桩法 * * 一、概述 （一）石灰桩含义 石灰桩是指用人工或机械在土体中成孔，然后灌入生石灰块，经夯压后形成的一根桩体。桩身还可掺人其它活性与非活性材料，例如掺人粉煤灰的称“二灰桩”，掺人砂子的称“石灰砂桩”等。 用石灰加固软弱地基在我国已有约两千年的历史，这主要是指石灰掺填法。长城、西藏佛塔、北京御道、天津炮台和水利工程以及漳州民居都是应用石灰掺填法的著名例子。而石灰桩的应用和研究却起始于本世纪50年代。目前全国有十余个省市已应用过石灰桩，应用范围主要是多层民用建筑、部分工业厂房和个别9一12层高层建筑物的地基加固，结构形式有砌体承重结构、框架结构和排架结构等。此外，石灰桩还用于烟囱、油罐、贮仓、设备基础的地基加固，以及基坑围护、路基加固、市政管线工程和房屋托换工程中。 （二）分类 1.块灰灌入法(亦称石灰桩法) 灰灌入法是采用钢套管成孔，然后在孔中灌入新鲜生石灰块，或在生石灰块中掺入适量的水硬性掺合料粉煤灰和火山灰，一般的经验配合比为8：2或7：3。 2.粉灰搅拌法(亦称石放幢法) 粉灰搅拌法是粉体喷射搅拌法的一种。 3.石灰浆压力喷法法 石灰浆压力喷注法是压力注浆法的一种，它是采用压力将石灰浆或石灰一粉煤灰浆喷注于地基的孔隙内或预先钻好的钻孔内，使灰浆在地基土中扩散和硬凝，形成不透水的网状结构层，从而达到加固目的。此法在国内应用少。 （三）适用条件 石灰桩适用于杂填土、素填土、一般黏性土、淤泥质土和淤泥、湿陷系数不大的黄土类土，以及透水性小的粉土，在解决盐土的盐胀和膨胀土的胀缩性上也有尝试，但后者用的是搅拌法。石灰桩不适用于砂土和透水性大的砂质粉土。是否选用石灰桩还需考虑一些别的因素。例如杂填土中包含大量有机生活垃圾，或者软土的含水量过分高，用石灰桩解决不了问题；当地下水渗流量很大或者含酸量过高时，石灰桩桩身的形成和强度均受影响，也不宜使用石灰桩。在某些情况下，例如在渗透系数较大的填土和透水量中等的夹薄透水层的粘土中，以及在雨季施工时，应采取阻水和降水等措施。 二、加 固 机 理 石灰桩的加固机理可从桩间土、桩身和复合地基三方面进行分析： （一）桩间土 1.成孔挤密 石灰桩施工时是由振动钢管下沉而成孔，对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，挤密效果愈好；地下水位以上的挤密效果比地下水位以下为好。然而，对灵敏度高的饱和软粘土，成桩过程中非但不能挤密桩间土．而且还会破坏土的结构，促使土的强度降低。室内模拟试验测定表明．对于饱和软粘土，石灰桩成桩后地面隆起占总灌灰体积的70％一90％，加上侧向挤出，则成桩过程中桩对软粘土挤密效果更小。 2.膨胀挤密 石灰桩在成孔后混入生石灰便吸水膨胀，使桩间土产生强大的挤压力，这对地下水位以下软黏土的挤密起主导作用。生石灰体积膨胀的主要原因是固体崩解和孔隙体积增大、颗粒比表面积增大，表面附着物增多，使固相颗粒体积也增大。体积膨胀与生石灰磨细度、水灰比、熟化温度、有效钙含量和外部约束等有关。生石灰愈细，膨胀就愈小；熟化温度高时体胀也大；有效钙含量高的石灰体胀大，外部约束小体胀大。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增到原来的1.5-3.5倍。 3.脱水挤密 软粘土的含水量一般为40％一80％，1kg生石灰的消解反应要吸收0.32kg的水。同时，由于反应中放出大量热量提高了地基土的温度，实测桩间土的湿度在50℃以上，使土产生一定的汽化脱水。从而使土中含水量下降，孔隙比减小，土颗粒靠拢挤密，在所加固区的地下水位也有一定的下降。 4.胶凝作用 通过x射线衍射、化学分析、差热分析及电子显微照片，证明了土体加固前后矿物成分和有机物质没有改变。但加固的GaCO3及pH都明显提高，钙离子含量也相对增加。这是由于生石灰吸水生成的Ca(OH)2中一部分与土中二氧化硅和氧化铝产生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物。水化物对土颗粒产生胶结作用，使土聚集体增大，加固前土样单元体为l一4μ，加固后达10μ。加固前颗粒排列松散，加固后趋于