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(jī)具（如打入帶活瓣的鋼管或用振沖器）插入土中，擠出一個(gè)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(shí)度或形成復(fù)合地基，從而提高地基強(qiáng)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(chǔ)下的持力層；

②置換樁位處的軟土，形成復(fù)合地基；

③排水固結(jié)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(jī)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(fù)合地基。二、施工設(shè)備2023/2/14D162023/2/15D182023/2/16三、施工工藝

⑴樁機(jī)就位，樁管對(duì)中樁位；

⑵合攏活瓣樁尖；

⑶沉管到設(shè)計(jì)深度；

⑷從進(jìn)料口向管中灌入砂料；

⑸邊拔管邊振動(dòng)；

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(jī)理⒈對(duì)于松散砂土地基的加固機(jī)理

①擠密作用

成孔時(shí)的橫向擠密作用和成樁時(shí)的橫向擠密作用；

②排水固結(jié)作用

樁體是良好的排水通道，促使地基排水固結(jié)。

③砂基預(yù)振效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)證明：砂土的液化性不僅和其相對(duì)密度有關(guān)，而且與其振動(dòng)歷史有關(guān)。⒉對(duì)粘性土地基的加固機(jī)理

①置換作用

由于粘性土的滲透系數(shù)較小，在成孔和成樁的過程中，在振動(dòng)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(qiáng)制置換，即通過樁管將不良地基土強(qiáng)制排開并置換。②排水固結(jié)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(jié)。③應(yīng)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(fù)合地基），由于樁體的Es遠(yuǎn)大于土的Es，在基礎(chǔ)（剛性體）均勻沉降的條件下，樁體將承受較大的應(yīng)力，而樁間土所受應(yīng)力較小。④墊層作用

在軟弱土層較厚時(shí)，砂樁可只處理一定厚度的軟弱土層，這時(shí)的砂樁復(fù)合地基起墊層的作用。2023/2/19五、擠密樁的施工要點(diǎn)⒈施工前應(yīng)進(jìn)行成樁試驗(yàn)，孔數(shù)不少于3個(gè)。⒉開挖基坑時(shí)應(yīng)預(yù)留1~2m厚的土層，打好樁后再將其挖除。⒊在松砂地基中，應(yīng)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(zhì)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(shí)際灌砂量應(yīng)不小于設(shè)計(jì)值的95%。12342023/2/110六、擠密效果檢驗(yàn)可采用標(biāo)貫、靜探或密度測(cè)試等方法，檢測(cè)砂樁及其周圍土的擠密效果。對(duì)于重要或大型工程，必要時(shí)應(yīng)用載荷試驗(yàn)。樁間土檢測(cè)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(fù)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(cè)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(jiǎn)稱二灰)。夯實(shí)而成土樁、灰土樁或二灰樁，與樁間土共同組成復(fù)合地基承受上部荷載。一、主要持點(diǎn)(1)土和灰土(或二灰)擠密樁成樁時(shí)為橫向擠密，但同樣能達(dá)到所要求加密的處理后的最大干密度指標(biāo)，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(dá)12—15m。(4)可就地取材，應(yīng)用廉價(jià)材料，降低工程造價(jià)2/3；二灰樁可以利用工業(yè)廢料（粉煤灰）節(jié)省費(fèi)用。(5)機(jī)具簡(jiǎn)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(dāng)?shù)鼗梁看笥?3％，以及飽和度大于0.65時(shí)，打管時(shí)成孔質(zhì)量不好。且易對(duì)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(shí)、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(shí)，宜選用灰土樁或二灰樁。二、加固機(jī)理1、擠密作用

成孔時(shí)的橫向擠密作用和成樁時(shí)的橫向擠密作用；2、灰土性質(zhì)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(nèi)夯實(shí)加密后形成的樁，這種材料在化學(xué)性能上具有氣硬性和水硬性，由于石灰內(nèi)帶正電荷鈣離子與帶負(fù)電荷粘土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土齡期增長(zhǎng)，土體固化作用提高，使灰土逐漸增加強(qiáng)度。在力學(xué)性能上，它可達(dá)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(yuǎn)大于樁間土的變形量。載菏試驗(yàn)結(jié)果表明：只占?jí)喊迕娣e約20％的灰土樁承擔(dān)了總荷載的一半左右，而占?jí)喊迕娣e80％的樁間土僅承擔(dān)其余一半。由于總荷載的一半由灰土樁承擔(dān)，從而降低了基礎(chǔ)底面下一定深度內(nèi)土中的應(yīng)力，消除了持力層內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮變形和濕陷變形的不利因素。三、設(shè)計(jì)計(jì)算(1)樁孔直徑根據(jù)工程量、擠密效果、施工設(shè)備、成孔方法等情況而定，一般選用300-600mm(2)樁長(zhǎng)根據(jù)土質(zhì)、樁處理地基的深度、工程要求和成孔設(shè)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(jì)算：2023/2/114(4)處理寬度處理地基的寬度應(yīng)大于基礎(chǔ)的寬度。局部處理時(shí)，對(duì)非自重濕陷性黃土素填土、雜填土等地基，每邊超出基礎(chǔ)的寬度不應(yīng)小于0.2b，并不應(yīng)小于0.5m。對(duì)自重濕陷性黃土，地基不應(yīng)小于0.75b，并不應(yīng)小于1m。整片處理時(shí)每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)邊緣的寬度不宜小于處理土層厚度的1/2，并不應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)通過原位測(cè)試或結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)資料時(shí)，對(duì)土擠密樁地基，不應(yīng)大于處理前的1.4倍，并不應(yīng)大于180kPa，對(duì)灰土擠密樁地基，不應(yīng)大于處理前的兩倍，并不應(yīng)大于250kPa。四、施工工藝

按設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)條件選用沉管(振動(dòng)或錘擊)、沖擊或爆擴(kuò)等方法進(jìn)行成孔，使土向孔的周圍擠密。2023/2/115成孔和回填夯實(shí)的施工應(yīng)符合下列要求：(1)成孔施工時(shí)，地基土宜接近最優(yōu)含水量，當(dāng)含水量低于12％時(shí)，宜加水增濕至最優(yōu)含水量。(2)樁孔中心點(diǎn)的偏差不應(yīng)超過樁距設(shè)計(jì)值的5％。(3)樁孔垂直度偏差不應(yīng)大于1.5％。(4)對(duì)沉管法，其直徑和深度應(yīng)與設(shè)計(jì)值相同；對(duì)沖擊法或爆擴(kuò)法誤差不得超過正負(fù)70mm，樁孔深度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)深度0.5m。(5)向孔內(nèi)填料前，孔底必須夯實(shí)，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(shí)。(6)成孔和回填夯實(shí)的施工順序宜間隔進(jìn)行，對(duì)大型工程可采取分段施工。2023/2/1162023/2/117五、質(zhì)量檢驗(yàn)

抽樣檢驗(yàn)的數(shù)量不應(yīng)少于樁孔總數(shù)的2％，不合格處應(yīng)采取加樁或其他補(bǔ)救措施。1．輕便觸探檢驗(yàn)法

先通過試驗(yàn)夯填，求得“檢定錘擊數(shù)”，施工檢驗(yàn)十時(shí)以實(shí)際錘擊數(shù)不小于檢定錘擊數(shù)為合格。

2．環(huán)刀取樣槍驗(yàn)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(zhǎng)把的小環(huán)刀分層取出原狀夯實(shí)土樣，測(cè)定其干密度。

3．載荷試驗(yàn)法對(duì)重要的大型工程應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)和浸水載荷試驗(yàn)，直接觀測(cè)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(shù)

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(nèi)夯實(shí)擠密成樁，或在生石灰塊中摻人適量粉煤灰(一船經(jīng)驗(yàn)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(jiǎn)便等特點(diǎn)。適于處理含水量較高(30%-130%)的粘性土地基、淤泥、含有有機(jī)質(zhì)的土、不太嚴(yán)重的黃土地基的濕陷性事故或作為嚴(yán)重濕陷事故的輔助處理措施。一般加固后地基強(qiáng)度可提高1—3倍，是一種簡(jiǎn)易處理軟弱地基的有效方法。2023/2/119(一)加固機(jī)理

石灰樁除了成孔時(shí)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(shí)產(chǎn)生體積膨脹，擠密樁周土，減少其孔隙比，加速地基土的固結(jié)，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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過程中，產(chǎn)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(fù)合地基。石灰樁體本身也具有一定的強(qiáng)度。

(二)樁的設(shè)計(jì)(1)樁徑樁徑一般為150一400mm，具體根據(jù)使用成孔機(jī)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(dá)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(zhǎng)樁長(zhǎng)根據(jù)土層加固要求和上部結(jié)構(gòu)情況而定。如加固是為了形成一個(gè)壓縮性較小的墊層，樁長(zhǎng)可較小，一般可取2—4m；如加固是為了減少沉降，則需要較長(zhǎng)的樁，應(yīng)深入到壓縮土層界限內(nèi)；如加固是為了消除黃土濕陷或處理濕陷性事故，則樁長(zhǎng)應(yīng)達(dá)到消除濕陷層要求的深度；如是為了解決深層滑動(dòng)向題，則樁長(zhǎng)應(yīng)穿過滑動(dòng)面。(三)施工工藝

１、材料生石灰應(yīng)選用新鮮塊灰，并應(yīng)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(jī)雜質(zhì)。粉煤灰應(yīng)采用干灰，含水量應(yīng)小于5％。２、施工順序多排樁：先外排后內(nèi)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(jìn)法、爆擴(kuò)法等。(2)填夯樁孔經(jīng)驗(yàn)收合格應(yīng)立即向樁孔內(nèi)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(shí)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(jìn)行夯實(shí)。

(3)封頂因生石灰吸水膨脹，對(duì)各個(gè)方向都將產(chǎn)生很大的膨脹力，為減少向上