擠密樁加固法

一、基本概念

擠密樁法，是軟土地基加固處理的方法之一。通常在濕陷性黃土地區(qū)使用較廣，用沖擊或振動方法，把圓柱形鋼質(zhì)樁管打入原地基，拔出后形成樁孔，然后進(jìn)行素土、灰土、石灰土、水泥土等物料的回填和夯實，從而達(dá)到形成增大直徑的樁體，并同原地基一起形成復(fù)合地基。特點在于不取土，擠壓原地基成孔?；靥钗锪蠒r，夯實物料進(jìn)一步擴(kuò)孔。

二、技術(shù)特點及適用范圍

1、灰土、素土等擠密樁法是橫向擠密，但可同樣達(dá)到所要求加密處理后的最大干密度的指標(biāo)。

2、與土墊層相比，無需開挖回填，因而節(jié)約了開挖和回填土方的工作量。比換填法縮短工期約一半。

3、由于不受開挖和回填的限制，一般處理深度可達(dá)12~20m。

4、由于填入樁孔的材料均屬就地取材，因而比其它處理濕陷性黃土和人工填土的方法造價為低，取得很好的效益。

5、灰土、素土等擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理地基的深度為5~20m。當(dāng)以消除地基土的濕陷性為主要目的時，宜選用素土擠密樁法。當(dāng)以提高地基土的承載力或增強(qiáng)其水穩(wěn)性為主要目的時，宜選用灰土擠密樁法。當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時，不宜選用灰土擠密樁法或素土擠密樁法。

三、加固原理

1、土的側(cè)向擠密作用土(或灰土)樁擠壓成孔時，樁孔位置原有土體被強(qiáng)制側(cè)向擠壓，使樁周一定范圍內(nèi)的土層密實度提高。其擠密影響半徑通常為1.5~2.0(為樁徑直徑)。相鄰樁孔間擠密效果試驗表明，在相鄰樁孔擠密區(qū)交界處擠密效果相互疊加，樁間土中心部位的密實度增大，且樁間土的密度變得均勻，樁距越近，疊加效果越顯著。合理的相鄰樁孔中心距約為2~3倍樁孔直徑。

土的天然含水量和干密度對擠密效果影響較大，當(dāng)含水量接近最優(yōu)含水量時， 土呈塑性狀態(tài)，擠密效果最佳。當(dāng)含水量偏低，土呈堅硬狀態(tài)時，有效擠密區(qū)變小。當(dāng)含水量過高時，由于擠壓引起超孔隙水壓力，土體難以擠密，且孔壁附近土的強(qiáng)度因受擾動而降低，拔管時容易出現(xiàn)縮頸等情況。

土的天然干密度越大，則有效擠密范圍越大，反之，則有效擠密區(qū)較小，擠密效果較差。土質(zhì)均勻則有效擠密范圍大，土質(zhì)不均勻，則有效擠密范圍小。

土體的天然孔隙比對擠密效果有較大影響，當(dāng)時，擠密效果好，當(dāng)時，一般情況下土的濕陷性已消除，沒有必要采用擠密地基，故應(yīng)持慎重態(tài)度。

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)拌和，并在樁孔內(nèi)夯實加密后形成的樁，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，土體固化作用提高，使土體逐漸增加強(qiáng)度。在力學(xué)性能上，它可達(dá)到擠密地基效果，提高地基承載力，消除濕陷性，沉降均勻和沉降量減小。

3、樁體作用在灰土樁擠密地基中，由于灰土樁的變形模量遠(yuǎn)大于樁間土的變形模量(灰土的變形模量為29~36MPa，相當(dāng)于夯實素土的2~10倍)，荷載向樁上產(chǎn)生應(yīng)力集中, 從而降低了基礎(chǔ)底面以下一定深度內(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。此外，由于灰土樁對樁間土能起側(cè)向約束作用，限制土的側(cè)向移動，樁間土只產(chǎn)生豎向壓密，使壓力與沉降始終呈線性關(guān)系。

土樁擠密地基由樁間擠密土和分層填夯的素土樁組成，土樁樁體和樁間土均為被機(jī)械擠密的重塑土，兩者均屬同類土料。因此，兩者的物理力學(xué)指標(biāo)無明顯差異。因而，土樁擠密地基可視為厚度較大的素土墊層。

四、樁的布置

1、灰土擠密樁或素土擠密樁處理地基的面積，應(yīng)大于基礎(chǔ)或建筑物底層平面的面積。并應(yīng)符合下列規(guī)定。

（1）采用局部處理超出基礎(chǔ)底面的寬度時，對非自重濕陷性黃土、素填土和雜填土等地 基，每邊不應(yīng)小于基底寬度的0.25倍，并不應(yīng)小于0.50m;對自重濕陷性黃土地基，每邊不應(yīng)小于基底寬度的0.75倍，并不應(yīng)小于1.00m。

（2）當(dāng)采用整片處理時，超出建筑物外墻基礎(chǔ)底面外緣的寬度，每邊不宜小于處理土層 厚度的1/2，并不應(yīng)小于2m。

2、處理深度

灰土擠密樁或土擠密樁處理地基的深度，應(yīng)根據(jù)建筑場地的土質(zhì)情況、工程要求和成孔及夯實設(shè)備等綜合因素確定。對濕陷性黃土地基，應(yīng)符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

3、樁徑

樁孔直徑宜為300~500mm，并可根據(jù)所選用的成孔設(shè)備或成孔方法確定。為使樁間土均勻擠密，樁孔宜按等邊三角形布置，樁孔之間的中心距離s，可為樁孔直徑的2.0~2.5倍。

4、成孔和回填夯實

成孔和孔內(nèi)回填夯實，應(yīng)符合下列要求。

（1）成孔和孔內(nèi)的回填夯實的施工順序，對整片處理，宜從里(或中間)向外間隔1-2孔進(jìn)行，對大型大程，可采取分段工;對局部處理，宜從外向里間隔1-2孔進(jìn)行。

（2）向孔內(nèi)填料前，孔底應(yīng)夯實，并應(yīng)抽樣檢查樁孔的直徑、深度和垂直度。

（3）樁孔的垂直度偏差不應(yīng)大于1.5%。

（4）樁孔中心點的偏差不應(yīng)超過樁距設(shè)計值的5%。

（5）經(jīng)檢驗合格后，按設(shè)計要求，向孔內(nèi)分層填人篩好的素土、灰土或其他填料，并應(yīng)分層夯實至設(shè)計標(biāo)高。

此外鋪設(shè)灰土墊層前，應(yīng)將樁頂標(biāo)高以上預(yù)的松動土層挖除或夯(壓)密實。

五、作用

1、承載力

灰土擠密樁或素土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗確定。初步設(shè)計當(dāng)無試驗資料時，也可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定，但對素土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的1.4倍，并不宜大于180 kPa。對灰土擠密樁復(fù)合地基的承載 力特征值，不宜大于處理前的2.0倍，并不宜大于250kPa。

2、變形

灰土擠密樁或土擠密樁復(fù)合地基的變形計算，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007)有關(guān)規(guī)定，其中復(fù)合土層的壓縮模量，可采用載荷試驗的變形模量代替。

素土或灰土擠密樁復(fù)合地基的變形包括樁和樁間土及其下臥未處理土層的變形。前者通過擠密后，樁間土的物理力學(xué)性質(zhì)明顯改善，即土的干密度增大、壓縮性降低、承載力提高、濕陷性消除，故樁和樁間土(復(fù)合土層)的變形可不計算，但應(yīng)計算下臥未處理土層的變形，若下臥未處理土層為中、低壓縮性非濕陷性土層，其壓縮變形、濕陷變形也可不計算。

六、相關(guān)問題

施工問題處理方法:

1、夯打時樁孔內(nèi)有滲水、涌水、積水現(xiàn)象可將孔內(nèi)水排出地表，或?qū)⑺虏糠指臑?/span>混凝土樁或碎石樁，水上部分仍為土(或灰土)樁。

2、沉管成孔過程中遇障礙物時可采取以下措施處理:

（1）用洛陽鏟探查并挖除障礙物，也可在其上面或四周適當(dāng)增加樁數(shù)，以彌補(bǔ)局部處理深度的不足，或從結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)。

（2）對未填實的墓穴、坑洞、地道等面積不大，挖除不便時，可將樁打穿通過，并在此范圍內(nèi)增加樁數(shù)，或從結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)。

（3）夯打時造成縮徑、堵塞、擠密成孔困難、孔壁坍塌等情況，可采取以下措施處理:

①當(dāng)含水量過大縮徑比較嚴(yán)重時，可向孔內(nèi)填干砂、生石灰塊、碎磚碴、干水泥、粉煤灰；如含水量過小，可預(yù)先浸水，使之達(dá)到或接近最優(yōu)含水量；

②遵守成孔順序，由外向里間隔進(jìn)行(硬土由里向外)；

③施工中宜打一孔，填一孔，或隔幾個樁位跳打夯實；

④合理控制樁的有效擠密范圍。

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