第三章-3 深層擠密法

2023/2/11深層擠密法概述⒈深層擠密法

——是利用某些成孔機具（如打入帶活瓣的鋼管或用振沖器）插入土中，擠出一個孔穴來，然后填入砂或碎石等材料形成樁的形式，以增加土的密實度或形成復合地基，從而提高地基強度，減少地基沉降。⒉樁的作用：

①擠密周圍松散土體，使樁和被擠密的樁間土共同組成基礎下的持力層；

②置換樁位處的軟土，形成復合地基；

③排水固結作用；2023/2/12

④

消除地基液化或濕陷性。⒊樁體材料：松散材料（散粒體）,如:砂、碎石、灰土、石灰、素土等。⒋不同材料的擠密樁

擠密砂樁沉管碎石樁擠密土樁（素土）擠密灰土樁擠密石灰樁振沖碎石樁

本章著重講述工程中常用的擠密砂樁和振沖碎石樁。2023/2/13擠密砂樁一、擠密砂樁的概念

——在軟弱或松散地基中，利用沉管灌注樁的施工機械和方法，在地基中形成砂樁，擠密周圍軟弱或松散土層，使砂樁和擠密后的樁間土共同組成持力層,形成復合地基。二、施工設備2023/2/14D162023/2/15D182023/2/16三、施工工藝

⑴樁機就位，樁管對中樁位；

⑵合攏活瓣樁尖；

⑶沉管到設計深度；

⑷從進料口向管中灌入砂料；

⑸邊拔管邊振動；

⑹樁管拔出形成砂樁。在上述施工過程中，若向樁管灌入的是碎石，就是沉管碎石樁。2023/2/17四、擠密樁的加固機理⒈對于松散砂土地基的加固機理

①擠密作用

成孔時的橫向擠密作用和成樁時的橫向擠密作用；

②排水固結作用

樁體是良好的排水通道，促使地基排水固結。

③砂基預振效應

實驗證明：砂土的液化性不僅和其相對密度有關，而且與其振動歷史有關。⒉對粘性土地基的加固機理

①置換作用

由于粘性土的滲透系數較小，在成孔和成樁的過程中，在振動力或擠壓力的作用下土中的水不易排出，所以砂樁2023/2/18主要不是使地基擠密，而是強制置換，即通過樁管將不良地基土強制排開并置換。②排水固結作用由顆粒較粗的砂土組成的樁體，在地基中形成良好的豎向排水通道，加快地基排水固結。③應力集中作用

在基底壓力的作用下，樁與樁間土一同承受荷載（復合地基），由于樁體的Es遠大于土的Es，在基礎（剛性體）均勻沉降的條件下，樁體將承受較大的應力，而樁間土所受應力較小。④墊層作用

在軟弱土層較厚時，砂樁可只處理一定厚度的軟弱土層，這時的砂樁復合地基起墊層的作用。2023/2/19五、擠密樁的施工要點⒈施工前應進行成樁試驗，孔數不少于3個。⒉開挖基坑時應預留1~2m厚的土層，打好樁后再將其挖除。⒊在松砂地基中，應首先施工外圍樁，然后再施工隔行樁，以增加擠密效果。⒋砂樁用料宜用中、粗砂，含泥量不超過5%，粒徑不大于5cm。⒌質量控制

⑴樁身連續(xù)性用拔管速度控制，一般不大于2m/min。

⑵樁徑

以灌砂量控制，實際灌砂量應不小于設計值的95%。12342023/2/110六、擠密效果檢驗可采用標貫、靜探或密度測試等方法，檢測砂樁及其周圍土的擠密效果。對于重要或大型工程，必要時應用載荷試驗。樁間土檢測位置宜在正三角形或正方形的中心。一般用砂樁加固地基后，復合地基承載力可提高80~100%，沉降量減少50%左右，地基下沉速度加快2~2.5倍，加固影響深度與砂樁同深。七、適用范圍一般適用于處理深層松砂、素填土、雜填土、濕陷性黃土及粘粒含量不高的粘性土等地基。2023/2/111擠密土樁及灰土樁

利用沉管、沖擊、爆破等方法將鋼管打人土中側向擠密成孔，然后在孔中分層回填素土或灰土或石灰、粉煤灰混合物(簡稱二灰)。夯實而成土樁、灰土樁或二灰樁，與樁間土共同組成復合地基承受上部荷載。一、主要持點(1)土和灰土(或二灰)擠密樁成樁時為橫向擠密，但同樣能達到所要求加密的處理后的最大干密度指標，可消除地基土的濕陷性，提高承載力、降低壓縮性。(2)與換土墊層相比，不需大量開挖回填，可節(jié)省土方開挖和回填土方工程量，工期可縮短50％以上。(3)處理深度較大，可達12—15m。(4)可就地取材，應用廉價材料，降低工程造價2/3；二灰樁可以利用工業(yè)廢料（粉煤灰）節(jié)省費用。(5)機具簡單，施工方便，工效高。2023/2/112

土和灰土(或二灰)擠密樁適于加固地下水位以上，天然含水量為12％一20％，厚度為5一15m的新填土、雜填土、濕陷性黃土以及含水率較大的軟弱地基。當地基土含水量大于23％，以及飽和度大于0.65時，打管時成孔質量不好。且易對鄰近已回填的樁體造成破壞。拔管后容易縮徑，不宜采用土或灰土(或二灰)擠密樁。一般以消除地基濕陷性為主時、宜選用土樁；以提高地基的承載力或水穩(wěn)性、降低壓縮性為主時，宜選用灰土樁或二灰樁。二、加固機理1、擠密作用

成孔時的橫向擠密作用和成樁時的橫向擠密作用；2、灰土性質作用

灰土樁是用石灰和土按一定體積比例（2:8或3:7）拌合，并在樁孔內夯實加密后形成的樁，這種材料在化學性能上具有氣硬性和水硬性，由于石灰內帶正電荷鈣離子與帶負電荷粘土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土齡期增長，土體固化作用提高，使灰土逐漸增加強度。在力學性能上，它可達到擠密地基的效果，提高地基承載力，消除濕陷性，使沉降均勻和沉降量減少。2023/2/1133、樁體作用

在灰土樁擠密地基中，灰土樁的變形模量遠大于樁間土的變形量。載菏試驗結果表明：只占壓板面積約20％的灰土樁承擔了總荷載的一半左右，而占壓板面積80％的樁間土僅承擔其余一半。由于總荷載的一半由灰土樁承擔，從而降低了基礎底面下一定深度內土中的應力，消除了持力層內產生大量壓縮變形和濕陷變形的不利因素。三、設計計算(1)樁孔直徑根據工程量、擠密效果、施工設備、成孔方法等情況而定，一般選用300-600mm(2)樁長根據土質、樁處理地基的深度、工程要求和成孔設備等因素確定，一般5-15m。(3)樁距和排距一般按等邊三角形布置，其間距(s)和排距(h)可按下列公式計算：2023/2/114(4)處理寬度處理地基的寬度應大于基礎的寬度。局部處理時，對非自重濕陷性黃土素填土、雜填土等地基，每邊超出基礎的寬度不應小于0.2b，并不應小于0.5m。對自重濕陷性黃土，地基不應小于0.75b，并不應小于1m。整片處理時每邊超出建筑物外墻基礎邊緣的寬度不宜小于處理土層厚度的1/2，并不應小于2m。５、地基的承載力和壓縮模量

土或灰土(二灰)擠密處理地基的承載力標準值，應通過原位測試或結合當地經驗確定。當無經驗資料時，對土擠密樁地基，不應大于處理前的1.4倍，并不應大于180kPa，對灰土擠密樁地基，不應大于處理前的兩倍，并不應大于250kPa。四、施工工藝

按設計要求和現場條件選用沉管(振動或錘擊)、沖擊或爆擴等方法進行成孔，使土向孔的周圍擠密。2023/2/115成孔和回填夯實的施工應符合下列要求：(1)成孔施工時，地基土宜接近最優(yōu)含水量，當含水量低于12％時，宜加水增濕至最優(yōu)含水量。(2)樁孔中心點的偏差不應超過樁距設計值的5％。(3)樁孔垂直度偏差不應大于1.5％。(4)對沉管法，其直徑和深度應與設計值相同；對沖擊法或爆擴法誤差不得超過正負70mm，樁孔深度不應小于設計深度0.5m。(5)向孔內填料前，孔底必須夯實，然后用素土或灰土在最優(yōu)含水量狀態(tài)下分層回填夯實。(6)成孔和回填夯實的施工順序宜間隔進行，對大型工程可采取分段施工。2023/2/1162023/2/117五、質量檢驗

抽樣檢驗的數量不應少于樁孔總數的2％，不合格處應采取加樁或其他補救措施。1．輕便觸探檢驗法

先通過試驗夯填，求得“檢定錘擊數”，施工檢驗十時以實際錘擊數不小于檢定錘擊數為合格。

2．環(huán)刀取樣槍驗法先用洛陽鏟在樁孔中心挖孔或漚過開副杖身，從基底算起沿深度用帶長把的小環(huán)刀分層取出原狀夯實土樣，測定其干密度。

3．載荷試驗法對重要的大型工程應進行現場載荷試驗和浸水載荷試驗，直接觀測承載力和濕陷情況。2023/2/118石灰樁及石灰粉煤灰樁施工技術

石灰樁又稱石灰擠密樁，是在地基中鉆，然后將生石灰注入孔內夯實擠密成樁，或在生石灰塊中摻人適量粉煤灰(一船經驗配合比為8:2或7:3)，制成石灰粉煤灰樁(又稱二灰樁)。石灰樁及石灰粉煤灰樁具有加固效果顯著、材料易得、施工簡便等特點。適于處理含水量較高(30%-130%)的粘性土地基、淤泥、含有有機質的土、不太嚴重的黃土地基的濕陷性事故或作為嚴重濕陷事故的輔助處理措施。一般加固后地基強度可提高1—3倍，是一種簡易處理軟弱地基的有效方法。2023/2/119(一)加固機理

石灰樁除了成孔時擠密樁周圍土外，主要作用還在于生石灰在樁孔中吸收樁土層的孔隙水變成熟石灰時產生體積膨脹，擠密樁周土，減少其孔隙比，加速地基土的固結，提高地基承載力，消除濕陷性，從而使地基得到加固。石灰在吸取樁周土體中水分進行化學反應的過程中，產生吸水、膨脹、發(fā)熱、脫水、擠密、離子交換、膠凝等一系列作用，從而使土體的含水量降低，孔隙比減少，承載力提高，與樁周土層一起組合成復合地基。石灰樁體本身也具有一定的強度。

(二)樁的設計(1)樁徑樁徑一般為150一400mm，具體根據使用成孔機械的管徑、鉆孔而定。(2)樁距及布置樁距取決于樁徑和要求達到的擠密效果，按生石灰吸水膨脹后體積增加l倍考慮，一般取3倍樁徑，樁距太大則約束力太小。平面布置可為梅花形或正方形，一般離樁的3—4倍樁徑外，原狀土得不到擠密或消除濕陷。

2023/2/1203)樁長樁長根據土層加固要求和上部結構情況而定。如加固是為了形成一個壓縮性較小的墊層，樁長可較小，一般可取2—4m；如加固是為了減少沉降，則需要較長的樁，應深入到壓縮土層界限內；如加固是為了消除黃土濕陷或處理濕陷性事故，則樁長應達到消除濕陷層要求的深度；如是為了解決深層滑動向題，則樁長應穿過滑動面。(三)施工工藝

１、材料生石灰應選用新鮮塊灰，并應破碎過篩，粒徑為2-5mm，含粉量不得超過總重量的10％；CaO含量不得低于80％，其中夾石不大于5％，不含有機雜質。粉煤灰應采用干灰，含水量應小于5％。２、施工順序多排樁：先外排后內排，先周邊后中間單排樁：先兩端后中間，間隔１-２孔2023/2/1213、成樁(1)成孔樁成孔與灰土樁基本相同，可采用沉管法、沖擊法、螺旋鉆進法、爆擴法等。(2)填夯樁孔經驗收合格應立即向樁孔內分層填入要求粒徑的生石灰。石灰粉煤灰樁、粉煤灰與生石灰的重量比一般為3：7，使用時要拌合均勻。用人工填料，每填20一50cm，用10一15Kg的夾板錘或梨形錘進行夯實。

(3)封頂因生石灰吸水膨脹，對各個方向都將產生很大的膨脹力，為減少向上