第10章石灰桩.ppt

第10章 石灰桩法Chapter 10 Lime Column 10.1 概 述 石灰桩法是由生石灰为主要固化剂与粉煤灰或火山灰、炉渣、矿渣、粘性土等掺和料按一定比例均匀混合，在桩孔中经机械或人工分层夯实形成竖向增强体，并与桩间土组合成复合地基处理方法。为提高桩身强度，还可掺加石膏、水泥等外加剂。 石灰桩的主要作用机理 通过生石灰的吸水膨胀挤密桩周土，继而经过离子交换和胶凝反应使桩间土强度更高。同时桩身生石灰与活性掺和料经过水化、胶凝反应，使桩身具有0.3—1.0 MPa的抗压强度。由于生石灰的吸水膨胀作用，特别适用于新填土和淤泥加固。生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结。形成强度后的密集的石灰桩与经加固的桩间土结合为一体，使桩间土欠固结状态消失。 石灰桩法适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基；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（石灰桩与灰土桩不同，可用于地下水位以下的土层，用于地下水位以上的土层时，如土中含水量过低，则生石灰水化反应不充分，桩身强度降低，甚至不能硬化。此时采取减少生石灰用量和增加掺合料的办法，经实践证明是有效的）。 石灰桩法不适用于处理地下水下的砂类土。 10.2 设计计算 一、基本参数设计 1、桩身材料 石灰桩的主要固化剂为生石灰，掺和料宜优先选用粉煤灰、火山灰、炉渣等工业废料。 生石灰与掺合料的体积比可选用1：1或1：2（当生石灰用量超过总体积的30%时，桩身强度下降，但对软土的加固效果较好，经工程实践及试验总结，生石灰与掺合料的体积比为1:1或1:2较合理，土质软弱时采用1:1，一般采用1:2），对淤泥、淤泥质土、填土可适当增加生石灰用量，桩顶附近生石灰用量不宜过大（在淤泥中增加生石灰用量有利于淤泥的固结，桩顶附近减少生石灰用量可减少生石灰膨胀引起的地面隆起，同时桩体强度较高）。当掺石膏和水泥时，掺加量为生石灰用量的3%--10%（桩身材料加入少量的石膏或水泥可以提高桩身强度，在地下水渗透较严重的情况下或为提高桩顶强度时，可适量加入）。 2、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（石灰桩属可压缩桩，一般情况下可不设垫层）。 3、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，封口材料必须夯实，封口标高应略高于地面（由于石灰桩的膨胀作用，桩顶覆盖压力不够时，易引起桩顶土隆起，增加再沉降，因此其空口高度不宜小于500mm，以保持一定的覆盖压力。其封口标高应略高于原地面是为了防止地面水早期渗入桩顶，导致桩身强度降低）。 4、桩径及桩中心距 成孔直径应根据设计要求及所选用的成孔方法确定。一般为300～400mm。可按等边三角形或矩形布桩，桩中心距可取2~3倍成孔直径（试验表明，石灰桩宜采用细而密的布桩方式，这样可以充分发挥生石灰的膨胀挤密效应，但桩径过小则施工速度受影响。目前人工成孔的孔径以300mm为宜，机械成孔宜350mm左右为宜）。 5、布桩 可仅布置在基础底面下（过去的习惯是将基础以外也布置竖排石灰桩，如此则造价剧增，试验表明在一般软土中，围护桩对提高复合地基承载力的增益不大）。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（围护桩作用：有利于对淤泥的加固，可以提高地基的整体稳定性，同时围护桩可将土中大孔隙挤密能起止水作用，可提高内排桩的施工质量）。 6、桩长 洛阳铲成孔不宜超过6m，机械成孔管外投料时，不宜超过8m。 螺旋钻成孔及管内投料时，可适当加长。 二、石灰桩复合地基承载力计算 fspk （复合地基承载力特征值）不宜超过160kPa；（石灰桩桩身强度与土的强度有密切关系。土的强度高时，对桩的约束力大，生石灰膨胀时可增加桩身密度，提高桩身强度，反之当土的强度较低时，桩身强度也相应降低。石灰桩在软土中的桩身强度多在0.3MPa~1.0MPa之间，强度较低，其复合地基承载力不宜超过160kPa，而多在120~160kPa之间。如土的强度较高，可减少生石灰用量，外加石膏或水泥外加剂，提高桩身强度，复合地基承载力可以提高，同时应当注意，在强度高的土中，如生石灰用量过大，在会破坏土的结构，综合加固效果不好）。 m:应取膨胀后的桩面积计算，即取1.1～1.2倍成孔直径;（考虑了桩边2cm左右厚的硬壳层） fsk(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。 f pk（桩身抗压强度设计值）可取350～500kPa。 三、石灰桩复合地基沉降计算 石灰桩