第章石灰桩地基处理新技术PPT课件.ppt

第五章石灰桩

5.1概述
5.2加固机理
5.3设计计算
5.4施工方法
5.5质量检验5.1概述
石灰桩法适用范围：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。石灰桩法按用料特征和施工工艺的分类方法如下：
（1）块灰灌入法（亦称石灰桩法）
块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，或在生石灰块中掺人适量的水硬性掺合料和火山灰。利用生石灰吸取桩周土体中水分进行水化反应．此时生石灰的吸水、膨胀、发热以及离子交换作用，使桩四周土体的含水量降低、孔隙比减小，使土体挤密和桩体硬化。桩和桩间土共同承受荷载，成为一种复合地基。2．粉灰搅拌法（亦称石灰柱法）
粉灰搅拌法是粉体喷射搅拌法的一种。所用的原料是石灰粉，通过特制的搅拌机将石灰粉加固料与原位软土搅拌均匀，促使软土硬结，形成石灰（土）柱。5.2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：
1．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，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。(2)膨胀挤密
石灰桩在成孔后灌人生石灰便吸水膨胀，使桩间土受到强大的挤压力，这对地下水位以下软黏土的挤密起主导作用。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到原来的1.5～3.5倍。
(3)脱水挤密
软黏土的含水量一般为40％～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，实测桩间土的温度在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
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，使土聚集体积增大，并趋于紧密。从本质上改变了土的结构，提高了土的强度，而土体的强度将随龄期的增长而增加。2.桩身
对单一的以生石灰作原料的石灰桩，当生石灰水化后．石灰桩的直径可胀到原来所填的生石灰块屑体积的一倍。
试验分析结果，石灰桩桩体的渗透系数一般在10-5～10-3cm/s，相当于细砂。由于石灰桩桩距较小（一般为2～3倍桩体直径），水平排水路径很短，具有较好的排水固结作用。3.复合地基
由于石灰桩桩体具有较桩间土有更大的强度（抗压强度约500kPa），在与桩间土形成的复合地基中具有桩体作用。当承受荷载时，桩上将产生应力集中现象。根据国内实测数据，石灰桩复合地基的桩土应力比一般为2.5～5.0。5.3设计计算

1．桩径
石灰桩的桩径一般为300～400mm，具体取决于设计要求和成孔机管径。
2．桩距及布置
桩距一般为2～3倍成孔直径。桩距太大则约束力太小。平面布置可为梅花形或正方形。石灰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。3．桩长
桩的长度取决于石灰桩的加固目的和上部结构的条件。
(1)若石灰桩加固只是为了形成一个压缩性较小的垫层，则桩长可较小，一般可取2～4m。
(2)若加固目的是为了减少沉降，则就需要较长的桩。如果为了解决深层滑动问题，也需要较长的桩，保证桩长穿过滑动面。
(3)洛阳铲成孔桩长不宜超过6m;机械成孔管外投料时，桩长不宜超过8m;螺旋钻成孔及管内投料时可适当加长。

4.承载力计算
石灰桩复合地基承载力特征值应通过单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计时也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值按下式估算：
fspk=mfpk+（1-m）fsk
式中fpk-石灰桩桩身抗压强度比例界限值，由单桩竖向载荷试验测定，初步设计时可取350～500kPa，土质软弱时取低值；
fsk-桩间土承载力特征值，取天然地基承载力特征值的1.05～1.20倍，土质软弱或置换率大时取高值；
m-面积置换率，桩面积按1.1～1.2倍成孔直径计算，土质软弱时宜取高值。5.沉降计算
经石灰桩加固后，地基由上层石灰桩复合地基和下卧天然地基组成。建筑物的沉降量可按类似碎（砂）石桩的计算方法进行计算。
实测资料表明，加固后地基的沉降量仅为未加固天然地基的1/5～1/4;差异沉降仅为3～5mm。沉降速率快，大部分在施工期完成。5.4施工方法

1．材料
石灰桩的材料以生石灰为主，生石灰选用现烧的(新鲜)并需过筛，粒径不应大于70mm，含粉量不得超过总重量的15%，有效Ca0含量不得低于70%，其中夹石不大于5%。
生石灰中掺入适当粉煤灰或火山灰等含硅材料时，粉煤灰或火山灰与生石灰的重量配合比一般为3:7。粉煤灰应采用干灰，含水量w<5