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变形计算土或灰土挤密桩复合地基的变形计算应按国家标准《建筑地基基础设计规范》

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岩土工程研究所 第6章 土桩与灰土挤密桩 地基处理技术 岩土工程研究所 一、概述 土(或灰土、粉煤灰)挤密桩是处理地下水位 以上湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土和杂填土 的一种地基加固方法。它是利用打入钢套管(或振 动沉管、炸药爆破等)在地基中成孔,通过“挤” 压作用,使地基得到加密,然后在孔中分层填入素 土(或灰土、粉煤灰加石灰等)后夯实而成土桩或 灰土桩、粉煤灰桩与桩间土共同组成的复合地基。 含水量大于23%及饱和度大于65%时,由于成桩 质量不好,拔管后容易缩孔,故不宜采用。 岩土工程研究所 挤密灰土桩成孔 岩土工程研究所 第六章 土(或灰土)挤密桩 岩土工程研究所 岩土工程研究所 粉煤灰桩粉煤灰桩 岩土工程研究所 主要特征: 1.土(或灰土、粉煤灰)挤密桩是横向挤密,同样可以达到 使地基的干密度增加的目的; 2.与土垫层相比,无需开挖回填,因而节约了开挖和回填土 方的工作量; 3.由于不受开挖和回填的限制,一般处理深度可达12-15m; 4.由于填入桩孔的材料属就地取材,因而比其它处理湿陷性 黄土和人工填土的方法造价低,尤其利用粉煤灰可变废为宝, 有很好的社会经济效益。 灰土挤密桩技术在国外30年代开始采用,我国50年代在甘 肃兰州使用过,在70年代对处理湿陷性黄土和杂填土地基展开 了较为系统的研究,并逐渐取得了广泛的应用; 岩土工程研究所 二、加固机理 (一)挤密作用:其挤密影响半径(单个桩孔)通常为(1.5- 2.0)d。合理的桩间距约为2-3倍桩直径。 有效挤密区半径(ρd=15kN/m3,压实度λ0≥0.9) 为(1.- 1.5.0)d 机密效果影响因素: 1、天然含水量和干密度: 含水量接近最优含水量时,挤密效果最好。含水量过高时, 挤压引起超静孔压,土体难以挤密。 干密度越大,有效挤密范围越大,土越均匀,有效挤密范围 越大。 (2)孔隙比:e=0.9-1.2时挤密效果最好。 岩土工程研究所 (二)灰土性质作用: 石灰与土按一定比率(2:8或3:7)拌和形成的桩体具有气硬 性和水硬性,由于石灰内带正电Ca离子与带负电粘土颗粒相互吸 附,形成胶体凝聚,并随灰土龄期增长,土体固化作用提高,土 体强度逐渐增加。在力学性能上,可达到挤密地基效果,提高地 基承载力,消除湿陷性,沉降均匀和沉降减小。 粉煤灰为土桩填料时,粉煤灰中含有较多的焙烧后的氧化物 。粉煤灰与一定量的石灰和水拌合后,由于石灰的吸水膨胀和放 热反应,产生一系列复杂的硅铝酸和水硬性胶凝物质使其相互填 充于粉煤灰孔隙间,胶结成密实坚硬类似水泥水化物块体,从而 提高了粉煤灰的强度,同时由于粉煤灰中晶体Ca(OH)2的作用, 有利于石灰粉煤灰的水稳性。 Ø , 岩土工程研究所 (三)桩体作用 :可形成复合地基 在挤密灰土桩地基中,由于灰土桩的变形模量(40- 200MPa)大于桩间土的变形模量(灰土的变形模量相当于夯实素 土的2-10倍),荷载向桩上产生应力集中,从而降低了基础底 面以下一定深度内土中的应力,消除了持力层内产生大量压缩 变形和湿陷变形的不利因素。此外,由于灰土桩对桩间土能起 侧向约束作用,限制土的侧向移动,桩间土只产生竖向压密, 使压力与沉降在较大范围内呈线性关系 。 土桩与桩间土性质接近,无桩体作用。 岩土工程研究所 (四)置换作用:提高地基承载力 适用范围:适用范围: 适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土,、素填适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土,、素填 土和杂填土以及含水率较大的软弱地基。或者是地价水位土和杂填土以及含水率较大的软弱地基。或者是地价水位 较高的各种人工回填土、轻亚粘土软弱层、粉砂层等软塑较高的各种人工回填土、轻亚粘土软弱层、粉砂层等软塑 土和流塑状软土地基。土和流塑状软土地基。 承载力可提高承载力可提高1 1--2.52.5倍倍。。 以消除黄土地基湿陷性为主要目的时以消除黄土地基湿陷性为主要目的时, ,宜采用土桩;宜采用土桩; 以提高地基承载力为主要目的时:采用宜灰土桩。以提高地基承载力为主要目的时:采用宜灰土桩。 岩土工程研究所 三、设计计算 1、该类桩的设计计算原则和要求: (1)以消除地基土湿陷性为目的的设计计算;(宜 采用土挤密桩法) (2)以提高地基承载力和水稳定性为目的的设计 ;(宜采用灰土挤密桩法和夯实水泥土桩法) (3)桩间距应以保证桩间土挤密后达到要求的密 实度和消除湿陷性为原则。 甲、乙类建筑: 平均挤密系数≥0.93, 最小挤密系数 ≥0.88;其它建筑 ≥0.9,最小挤密系数≥ 0.84; (4)桩身压实系数应到达:土桩≥0.95,灰土桩≥0.97; 岩土工程研究所 关于挤密系数和压实系数: (1)挤密系数: 成孔挤密深度内桩间土的平均干密度与桩间土的最大干 密度的比值 (2)压实系数: 根据桩孔内全部深度内的平均干密度与室内击实试验求 得填料(素土或灰土)在最优含水量时的最大干密度的的 比值 2、桩径 目前我国桩径最小为250mm,最大为600mm,一般为300 ~450mm,常用400mm; 岩土工程研究所 三、桩距和排距 桩宜布设成等边三角形,间距可为(2-2.5)d 。 d-钻孔直径 :处理前地基土平均干密度 :桩间土最大干密度 :桩间土挤密后的平均挤密系数 地基处理时干密度值变化较大,用承载力的形式确定: 岩土工程研究所 (四)处理范围 :符合规范规定。 (五)填料和压实度:桩孔内的填料,应根据工程要求或地基 处理的目的确定。并应用平均压实系数控制夯实质量。 (六)复合地基的承载力:对重大工程,一般应通过荷载试 验确定复合地基的承载力,如挤密桩目的是为了消除地基湿 陷性,则还应进行浸水试验。 (七)变形计算:土或灰土挤密桩复合地基的变形计算应按 国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的有 关规定执行。其中复合地基的压缩模量应通过试验或结合当 地经验确定。 岩土工程研究所 载荷板试验载荷板试验 岩土工程研究所 四、施工注意事项 1.成孔施工时,地基土宜接近最优含水率,当含水率低于 12%时,宜加水增湿至最优含水率; 2.桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5%; 3.桩孔垂直度偏差不应大于1.5%; 4.对沉管法,其直径和深度应与设计值相同;对冲击法或爆 扩法,桩孔直径的误差不得超过设计值±70mm,桩孔深度不 应小于设计深度-0.5m; 5.向孔内填料前,孔底必须夯实,然后用素土或灰土在最优 含水率状态下分层回填夯实。 6.成孔和回填的施工顺序宜间隔进行,大型工程可采用分段 施工。 岩土工程研究所 The End of Chapter 6 结束
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