灰土擠密樁復合地基的作用機理及施工要點-發表建筑文章

一、灰土樁復合地基理論
1. 灰土擠密樁復合地基
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、爆擴等方法在地基中形成一定直徑的樁孔，然后向孔內分層夯填灰土。由于成孔成樁過程中，樁孔徑向外擴張，使樁孔周圍的土體產生徑向壓密，樁周一定范圍內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合地基。由灰土樁和擠密土構成的復合地基，其地基特性介于灰土樁和擠密土之間。灰土擠密樁通過在地基中的擠土效應、灰土之間的物
理化學反應而提高了地基土的承載力。由于灰土擠密樁復合地基具有施工
簡單、工期短、質量易控制、工程造價低等優點，已成為普遍采用的地基處理技術。
2. 灰土擠密樁適用范圍及設計原則
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準值和變形模量主要通過原位測試或現場經驗來確定。當無試驗資料或條件時，復合地基承載力標準值可按2倍的天然地基標準值來確定。
3）樁孔內填料
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壓實系數λ取>0.95，以提高承載力位目的取λ>0.97。
3. 灰土擠密樁加固機理
通過對石灰土的加固機理進行的大量試驗研究和工作實例觀察，從混合物反應強度來區分，一般可歸納為四種：
1）生石灰消化放熱反應
生石灰消化產生大量的熱，使石灰土混合物的溫度升高并隨之產生對土的膨脹擠密作用。
2）碳酸化作用
消化后的石灰與空氣或土中的二氧化碳發生反應而生成具有微結晶體性能的CaCO3和MgCO3，從而加強了土粒連接。
3）離子交換與凝聚作用
石灰中的鈣離子與吸附在土粒周圍的陽離子發生離子交換，改變了土的帶電狀態，而且交換的結果使得土顆粒迅速靠攏，小顆粒聚集成大顆粒，并相互膠合，從而提高了抗剪強度。
4）火山灰的化學反應
當石灰加入土中后，產生的Ca(OH)2膠體覆蓋在土顆粒表面，并反應生成膠體CHS，同Ca(OH)2一起將土顆粒膠結成團聚體，但這種連接不能抵抗較大的外力，隨著時間的增長，Ca(OH)2與土進一步反應，土顆粒的膠結加強，同時反映生成物CSH(gel)從膜中晶體出來，形成針狀或片狀晶體，而膜本身也緩慢結晶，土顆粒之間的柔性連接變為剛性連接，由于土粒表面變粗糙和晶體增長使得土體趨于密實，由此強度隨時間而增長。
二、灰土樁復合地基施工
  灰土擠密樁與其它地基處理方法比較，有以下特點：灰土擠密樁成樁時為橫向擠密，但同樣能達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；與常規換土墊層相比，不需要大量開挖回填，可節省開挖土方和回填土方工程量；處理深度較大，可達12m~15m；可就地取材，應用廉價材料，降低工程造價；機具簡單，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。強夯法振動大，容易產生對鄰近建筑物產生的有害影響，故一般不宜采用。
1）擠密樁施工前，應在現場進行成孔，夯填工藝和擠密效果試驗，按照設計要求對樁間土和樁心土進行干容重測定，如達不到要求，應會同設計人員調整樁距，或由施工單位對分層填料厚度、夯擊次數進行調整。
2）樁施工一般先將基坑挖好，預留20~30mm土層，然后確定出樁孔位置并編號，樁的成孔方法可根據現場機具條件選用沉管法、爆破法、沖擊法和洛陽鏟成孔法等
3）樁施工順序應前外排后里排，內排外排應間隔1~2孔。
4）樁孔完成后，應立即檢查孔位、垂直度、樁徑及深度等，其質量應當符合施工規范規定，檢驗合格后應及時回填，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較樁孔直徑小100mm~150mm，以便填料能順利通過夯錘四周，夯錘形狀下端應為拋物線形錐體或尖錐形錐體，上端成弧形。
6）樁孔填料前應清底夯實，夯實次數不小于8次，然后根據確定的分層回填厚度和夯擊次數回填夯實。填料的含水率如超過最優含水率的                ±3%時，應曬干或灑水潤濕，雨雪天不宜施工。
7）每個樁孔填料的實際用量應做好記錄，并按施工圖逐根對照檢驗，以防漏打漏填。
8）灰土體積比按設計要求，土料用塑性指數不大于4的黏土，不能含有軟雜質，并應過篩，土的顆粒不能大于15mm，白灰的顆粒不能大于5mm，灰土應拌合均勻。
9）當孔底出現飽和軟弱土層時，可加大成孔間距，以防由于振動而造成已打好的樁孔堵塞，當孔底有地下水流入時，可采用井點降水后再回填填料或向樁孔內填入一定數量的干磚渣或石灰，夯實后再分層填入填料進行施工。
10）施工過程中，設專人監測成孔及回填夯實的質量，并做好記錄。如發現地基土質與勘察資料不符，并影響成孔或夯實時，應立即停止施工，待查明情況或采取有效措施處理后，方可繼續施工。