灰土擠密樁復(fù)合地基的作用機(jī)理及施工要點(diǎn)-發(fā)表建筑文章

摘要：灰土擠密樁法屬于一種柔性樁復(fù)合地基，它是通過(guò)夯實(shí)的樁身和擠密的樁間土達(dá)到提高地基土強(qiáng)度和消除地基土濕陷性的目的，同時(shí)該方法具有施工簡(jiǎn)單、工期短、質(zhì)量易控制、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。
 本文介紹了灰土擠密樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)方法、施工工藝，最終達(dá)到消除地基土濕陷性，提高地基土承載力的目的。
關(guān)鍵詞：灰土擠密樁 地基處理

一、灰土樁復(fù)合地基理論
1. 灰土擠密樁復(fù)合地基
灰土擠密樁是由素土、熟石灰按一定比例拌合，采取沉管、沖擊、爆擴(kuò)等方法在地基中形成一定直徑的樁孔，然后向孔內(nèi)分層夯填灰土。由于成孔成樁過(guò)程中，樁孔徑向外擴(kuò)張，使樁孔周?chē)耐馏w產(chǎn)生徑向壓密，樁周一定范圍內(nèi)的樁間土層得到擠密，從而形成樁體和樁周擠密土共同組成的人工復(fù)合地基。由灰土樁和擠密土構(gòu)成的復(fù)合地基，其地基特性介于灰土樁和擠密土之間?；彝翑D密樁通過(guò)在地基中的擠土效應(yīng)、灰土之間的物
理化學(xué)反應(yīng)而提高了地基土的承載力。由于灰土擠密樁復(fù)合地基具有施工
簡(jiǎn)單、工期短、質(zhì)量易控制、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，已成為普遍采用的地基處理技術(shù)。
2. 灰土擠密樁適用范圍及設(shè)計(jì)原則
1）適用范圍
灰土擠密樁適用于地下水位以上的濕陷性黃土素填土和雜填土地基，處理土層深度可達(dá)5m~15m，樁徑宜為30Cm~450cm，土的含水量在14%~23%之間，飽和度小于0.65的土層。
2）承載力和變形模量
灰土擠密樁處理地基的承載力的標(biāo)準(zhǔn)值和變形模量主要通過(guò)原位測(cè)試或現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料或條件時(shí)，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值可按2倍的天然地基標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)確定。
3）樁孔內(nèi)填料
采用灰土，體積配合比宜為2：8或3：7，以消除濕陷性為目的時(shí)壓實(shí)系數(shù)λ取>0.95，以提高承載力位目的取λ>0.97。
3. 灰土擠密樁加固機(jī)理
通過(guò)對(duì)石灰土的加固機(jī)理進(jìn)行的大量試驗(yàn)研究和工作實(shí)例觀(guān)察，從混合物反應(yīng)強(qiáng)度來(lái)區(qū)分，一般可歸納為四種：
1）生石灰消化放熱反應(yīng)
生石灰消化產(chǎn)生大量的熱，使石灰土混合物的溫度升高并隨之產(chǎn)生對(duì)土的膨脹擠密作用。
2）碳酸化作用
消化后的石灰與空氣或土中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)而生成具有微結(jié)晶體性能的CaCO3和MgCO3，從而加強(qiáng)了土粒連接。
3）離子交換與凝聚作用
石灰中的鈣離子與吸附在土粒周?chē)年?yáng)離子發(fā)生離子交換，改變了土的帶電狀態(tài)，而且交換的結(jié)果使得土顆粒迅速靠攏，小顆粒聚集成大顆粒，并相互膠合，從而提高了抗剪強(qiáng)度。
4）火山灰的化學(xué)反應(yīng)
當(dāng)石灰加入土中后，產(chǎn)生的Ca(OH)2膠體覆蓋在土顆粒表面，并反應(yīng)生成膠體CHS，同Ca(OH)2一起將土顆粒膠結(jié)成團(tuán)聚體，但這種連接不能抵抗較大的外力，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，Ca(OH)2與土進(jìn)一步反應(yīng)，土顆粒的膠結(jié)加強(qiáng)，同時(shí)反映生成物CSH(gel)從膜中晶體出來(lái)，形成針狀或片狀晶體，而膜本身也緩慢結(jié)晶，土顆粒之間的柔性連接變?yōu)閯傂赃B接，由于土粒表面變粗糙和晶體增長(zhǎng)使得土體趨于密實(shí)，由此強(qiáng)度隨時(shí)間而增長(zhǎng)。
二、灰土樁復(fù)合地基施工
  灰土擠密樁與其它地基處理方法比較，有以下特點(diǎn)：灰土擠密樁成樁時(shí)為橫向擠密，但同樣能達(dá)到所要求加密處理后的最大干密度要求，可消除地基的濕陷性，提高承載力，降低壓縮性；與常規(guī)換土墊層相比，不需要大量開(kāi)挖回填，可節(jié)省開(kāi)挖土方和回填土方工程量；處理深度較大，可達(dá)12m~15m；可就地取材，應(yīng)用廉價(jià)材料，降低工程造價(jià)；機(jī)具簡(jiǎn)單，施工方便，功效高。適宜加固地下水位以上，含水量在14%~23%之間，厚度在5m~15m的新填土、雜填土、濕陷性黃土、以及含水率較大的軟弱地基。強(qiáng)夯法振動(dòng)大，容易產(chǎn)生對(duì)鄰近建筑物產(chǎn)生的有害影響，故一般不宜采用。
1）擠密樁施工前，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行成孔，夯填工藝和擠密效果試驗(yàn)，按照設(shè)計(jì)要求對(duì)樁間土和樁心土進(jìn)行干容重測(cè)定，如達(dá)不到要求，應(yīng)會(huì)同設(shè)計(jì)人員調(diào)整樁距，或由施工單位對(duì)分層填料厚度、夯擊次數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
2）樁施工一般先將基坑挖好，預(yù)留20~30mm土層，然后確定出樁孔位置并編號(hào)，樁的成孔方法可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)具條件選用沉管法、爆破法、沖擊法和洛陽(yáng)鏟成孔法等
3）樁施工順序應(yīng)前外排后里排，內(nèi)排外排應(yīng)間隔1~2孔。
4）樁孔完成后，應(yīng)立即檢查孔位、垂直度、樁徑及深度等，其質(zhì)量應(yīng)當(dāng)符合施工規(guī)范規(guī)定，檢驗(yàn)合格后應(yīng)及時(shí)回填，以防雨水侵蝕。
5）夯錘重量一般選用100~300kg，其豎向投影面積的靜壓力不小于20kPa，夯錘最大部分的直徑應(yīng)較樁孔直徑小100mm~150mm，以便填料能順利通過(guò)夯錘四周，夯錘形狀下端應(yīng)為拋物線(xiàn)形錐體或尖錐形錐體，上端成弧形。
6）樁孔填料前應(yīng)清底夯實(shí)，夯實(shí)次數(shù)不小于8次，然后根據(jù)確定的分層回填厚度和夯擊次數(shù)回填夯實(shí)。填料的含水率如超過(guò)最優(yōu)含水率的                ±3%時(shí)，應(yīng)曬干或?yàn)⑺疂?rùn)濕，雨雪天不宜施工。
7）每個(gè)樁孔填料的實(shí)際用量應(yīng)做好記錄，并按施工圖逐根對(duì)照檢驗(yàn)，以防漏打漏填。
8）灰土體積比按設(shè)計(jì)要求，土料用塑性指數(shù)不大于4的黏土，不能含有軟雜質(zhì)，并應(yīng)過(guò)篩，土的顆粒不能大于15mm，白灰的顆粒不能大于5mm，灰土應(yīng)拌合均勻。
9）當(dāng)孔底出現(xiàn)飽和軟弱土層時(shí)，可加大成孔間距，以防由于振動(dòng)而造成已打好的樁孔堵塞，當(dāng)孔底有地下水流入時(shí)，可采用井點(diǎn)降水后再回填填料或向樁孔內(nèi)填入一定數(shù)量的干磚渣或石灰，夯實(shí)后再分層填入填料進(jìn)行施工。
10）施工過(guò)程中，設(shè)專(zhuān)人監(jiān)測(cè)成孔及回填夯實(shí)的質(zhì)量，并做好記錄。如發(fā)現(xiàn)地基土質(zhì)與勘察資料不符，并影響成孔或夯實(shí)時(shí)，應(yīng)立即停止施工，待查明情況或采取有效措施處理后，方可繼續(xù)施工。