灰土挤密桩施工（共9篇）
灰土挤密桩施工 篇1
摘要：针对目前地基情况为湿陷性黄土地区的基础处理常规方案 (灰土挤密桩) 进行简要的介绍。从它的适用范围, 设计注意问题, 以及施工问题几个方面做一些关键点的分析和总结。
关键词：灰土挤密桩,素土挤密桩,湿陷性黄土
1 概述
灰土 (素土) 桩挤密是用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、填土等地基的一种地基处理方法, 是利用打入钢套管、振动沉管或钻孔爆扩等方法成孔, 并在孔内填入一定厚度的灰土 (或素土) 分层夯实而成。在成孔过程中将桩孔位的土体全部挤入周围的天然土体中, 使桩周围一定范围内的土体在成孔和孔内填土的夯实过程中得到挤密, 从而消除桩与桩之间土体的湿陷性并提高其承载能力。
灰土 (素土) 桩是一种柔性桩, 它本身承载能力比刚性桩小的很多, 而挤密后的地基土 (桩间土) 与桩一起承担上部荷载, 从而形成复合地基。
2 灰土挤密桩的设计
2.1 灰土桩的加固机理
灰土桩复合地基在成孔挤密施工时, 桩孔内原有土体被强制性的侧向挤出, 桩周一定范围的土体受到挤压、扰动、重塑, 使得周围土体的孔隙比减小, 土中气体排出, 从而增加了土体的密实程度, 降低土的压缩性, 提高土体的承载力。土体的挤密效果从孔边向四周渐弱, 孔壁边的土干密度可接近或者超过最大的干密度, 即压实系数可以接近或者超过1.0, 当超过成孔的有效挤密范围时, 则土体的土性尽管有所改善, 但是土体干密度的增加、孔隙比的减小以及湿陷性的消除等则不能满足设计和规范要求。
2.2 桩孔直径
桩孔直径的设计应当与当地的施工机械相适应, 桩径过小, 则桩数增多, 增加成孔和回填的工作量;桩径过大, 则相对桩间土的机密程度不够, 不能完全消除黄土的湿陷性, 同时对成孔机械能量要求较大, 设备不易达到, 过大的桩孔也会影响挤密后土的均匀性。因此, 结合我国目前的施工机具和设备情况, 桩孔直径一般以300-600mm为宜, 大多使用在400mm, 并应与所使用的机械及待处理土层的原始干密度相适应。
2.3 桩距和排距设计
灰土挤密桩的挤密效果与桩距有关。而桩距的确定与土的原始干密度和孔隙比有关。桩间距的设计, 应保证桩间土的平均压实系数以及最小压实系数达到《湿陷性黄土地区建筑规范》等有关标准的制定指标。合理的相邻的桩孔中心距约为2-3倍的桩孔直径。
为了使桩间土体挤密均匀, 桩孔布置尽量采用等边三角形布置, 如果按照基础形式以及基础尺寸, 减少桩孔排数以及桩孔数时, 可采用正方形或者梅花形布置。但需要指出的是, 经过大量的试验以及施工经济证明, 正三角形布置桩孔较为合理。
确定桩间距应考虑土体的原始干密度, 孔隙比以及土的含水量, 一般采用2.5倍 (d为桩孔直径) 的孔距布置, 除按照计算以及当地经验外, 对有些地方应进行施工前试装, 检验设计的桩距是否符合现场的实际情况是否达到消除黄土的湿陷性、提高承载力的要求, 根据实验结果及时对桩距进行调整。一般说来, 桩距太大, 挤密不足;而过小则会导致地面隆起成孔困难。
在建筑物平面范围内采用局部处理时, 布置在基础短边的桩孔, 对非自重湿陷性黄土、杂填土、欠压实的素填土等地基, 不应少于2排;对自重湿陷性黄土场地, 不应小于3排。在建筑物平面范围内采取整片处理时, 桩孔应满堂布置。
2.4 桩孔深度确定
桩孔的深度应该按照建设场地湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、湿陷类型、建筑物的重要程度以及成孔设备的能力等方面综合考虑, 一般来说处理深度应该在基础底面下大于3.0m。当处理深度过浅时, 采用灰土 (或素土) 桩是不经济的, 而应考虑其他的处理方法, 如土垫层夯实地基等。
对于非自重湿陷性黄土地基, 其处理厚度应为基础以下湿陷起始压力小于上部荷载传递给地基的附加应力和土层的饱和自重压力之和的所有黄土层。目前用于灰土桩基础处理的深度一般大于6m, 其施工能力可达15m左右, 但一般常见的处理深度多在8-12m之间。
2.5 承载力的确定
对于重大工程项目以及较重要的工程, 应通过荷载试验确定承载力。灰土 (或素土) 挤密桩复合地基承载力试验, 其承载板的面积应尽可能安工程实际情况, 接近实际基础, 一般不宜小于1.0m。复合地基试验桩孔间距与排距、施工参数选择应与实际工程一致, 承压板所压桩孔截面积的百分比也应与实际工程一致。荷载板试验不得少于3个。如挤密的目的为了消除地基湿陷性, 应进行浸水荷载试验。在自重湿陷性黄土场地上, 浸水试坑直径或边长一般不应小于湿陷性黄土层的厚度, 且不小于10m。
确定灰土挤密复合地基的承载力, 当p-s曲线上有比例界限时, 取该比例界限所对应的荷载值;当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时, 取极限荷载值的一半;p-s曲线无明显的直线段, 而不能按照比例界限和极限荷载确定时, 对于灰土桩挤密复合地基按s/b=0.01, 素土桩挤密复合地基按照s/b=0.01-0.015所对应的荷载作为地基的承载力。
2.6 处理范围
灰土 (或素土) 桩挤密复合地基的处理效果不仅与桩距有关, 还与所处理的土层厚度和宽度有关。当处理宽度太小时 (尤其在未消除全部黄土层湿陷性的情况下) , 仍有可能使基础产生较大的下沉, 甚至丧失稳定性。设计处理宽度和厚度时应从受力情况, 湿陷性黄土的湿陷类型、等级、建筑的重要性程度、以及防水等诸多方面虑。厚度设计时, 应将处理土体与周围土体统一按照半无限直线变形体考虑, 对非自重湿陷性黄土场地, 其处理厚度应为基础下土的湿陷起始压力小于附加应力和上覆的饱和自重压力之和的全部黄土层, 利用目前的设备, 沉管长9-12m, 一般都能满足要求。
3 灰土挤密桩的施工
成孔时, 地基土的含水量一般应掌握在12%-23%。如果低于12%, 对生石灰块水解提供的水分不足;高于23%则易出现缩颈或成桩后桩芯软化。合理的填料配合以及认真的夯填, 是确保施工质量的前提。采用的填料配合比有多种:如为灰砂桩, 生石灰块:中粗砂为7:3 (体积比) ;如为灰砂碎石桩, 生石灰:中粗砂:碎石 (体积比) 为5:2:3或者6:1.5:1.25。
挤密桩复合地基是隐蔽工程, 施工过程中必须加强检验, 检验内容应包括成孔的深度、直径、垂直度, 填料夯实质量。桩体竣工后, 还应检验地基承载力等方面。
4 灰土挤密桩复合地基主要特点
(1) 不需要大开挖, 减少土方量施工, 处理深度可达12m以上, 其处理深度主要取决于机械设备的性能;
(2) 特别适用于消除大厚度黄土地基的自重湿陷性。利用成孔侧向挤密, 回填重锤夯实, 使处理深度大大提高;
(3) 较好的技术经济效果, 达到“以土治土”的目的, 当回填2:8或者3:7灰土时, 其承载力能大大提高, 地面开挖土方可作为填孔用土, 节约运输土方的费用。
参考文献
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灰土挤密桩施工 篇2
【摘要】随着社会经济的不断发展，公路工程已经成为我国基础建设中的一项重要建设项目，灰土挤密桩施工作为高速公路工程施工中的重要内容，其施工技术水平的高低直接关系着工程的整体质量。施工中应对灰土挤密桩施工技术加以重视，才能确保公路工程的质量。本文主要对高速公路工程施工中灰土挤密桩的概况、施工准备、技术应用及质量控制进行了分析与探究。
【关键词】灰土挤密桩技术；高速公路工程；应用；概况；准备工作；质量控制
一、灰土挤密桩的概况
挤密桩（图1）作为公路工程软基处理中的重要方式，一般情况下，广泛应用于湿陷性黄土地区，其操作原理为：选用冲击或振动的方式，向原地基内打入圆柱形钢质桩，随后拔出，确保桩孔形成，并进行回填与夯实施工，通常选用的回填材料包括：素土、灰土、石灰土、水泥土等，确保桩体直径增大，与原地基共同形成复合地基。
灰土挤密桩法是在基础底面形成若干个桩孔，随后填入灰土与分层夯实，进而对地基的承载力或水稳性进行有效提升。灰土桩应遵循一定体积进行石灰与土的拌和，在桩孔内夯实加密并以此成桩，在化学性能方面这种材料具有良好的气硬性和水硬性，因灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，逐渐产生胶体凝聚作用，同时不断增长灰土龄期，进而达到提升土体固化及土体强度增强的作用。从力学性能方面看，灰土桩主要起到挤密地基的作用，在地基承载力提升的同时，还可以将其湿陷性消除，进而减少沉降量。
二、灰土挤密桩技术在高速公路工程施工中的准备工作
随着社会经济的不断发展，公路工程已经成为我国基础建设中的一项重要建设项目，灰土挤密桩施工作为高速公路工程施工中的重要内容，其施工技术水平的高低直接关系着工程的整体质量。施工中应对灰土挤密桩施工技术的施工准备工作加以重视，才能确保公路工程的质量。
1、遵循灰土桩施工对各种施工材料的质量要求
及依据桩体数量、桩体长度与配合比等条件对施工选用的石灰、粉煤灰与粘性土等材料的数量及质量进行确定，施工企业应选用专人在材料进入施工现场后，及时检查与审核材料数量、质检报告等，避免质量不达标材料进入施工现场，每批材料应严格遵循相关技术指标进行抽样检测，确保符合施工要求后，才能进行施工。
2、施工机械设备应在施工前期进行全方面的彻底质量检测
确保施工过程中施工机械能够正常运作，特别是施工中应用到的冲击成孔机械等，在确保各项机械设备配件齐全的前提下，应做好调试与维护作业，避免机械运作中出现任何意外，造成工期延长与降低工作效率。
3、施工前应进行地基土与桩孔填料击实试验
选用地基原土样进行轻型击实试验，这样可以获得土的最佳含水量与最大干容量，重型击实试验应遵循灰土体积配合比2：8进行，并获得灰土材料的最佳含水量与最大干容重。
三、灰土挤密桩技术在高速公路工程施工中的应用
随着国民经济发展速度的不断提升，在公路工程施工中，只有根据工程施工的具体要求，选择与之相适应的技术，才能更好地提升工程的质量，这也是施工的重点内容。将灰土挤密桩技术应用到高速公路工程施工中，不仅可以缩短施工工期，还可以提高工程质量，并能为高速公路工程经济效益与社会效益的实现提供可靠的保障。
1、测量放样
场地清理工作与整平工作应在施工前进行，如施工场地存在松软路段时，为有利于机械作业，应及时进行处理。在施工前应对基础中线、边线进行测量放样，并准确定位桩孔，同时进行标注。桩孔中心定点施工时可选用钢钎（直径20毫米）向土内插入20厘米的深度，随后将钢钎拔出并进行石灰灌注，以此确定其位置。当地基土质含水量较低时，应将其进行浸水湿润，确保其含水量符合施工要求。
2、灰土拌和
分别过筛土与消解后的石灰，随后遵循灰土体积进行配料拌和施工，一般情况下配合比为2：8，在拌料场进行3遍拌和后，将其运输到孔位附近，夯填施工前应在进行一次拌和作业。
3、成孔施工
按照由外向内的顺序进行成孔施工，相同排桩之间应间隔一个孔进行施工，这样可以防止因振动挤压产生相邻孔缩孔与塌孔。平整场地后，应遵循设计桩位图确定孔位。沉管机就位后，确保沉管尖与桩位相对，将扩桩机架调平，确保桩管的垂直度。因施工现场土质不同其成孔次数也不尽相同，在土质硬度较高又均匀的情况，一次就能符合设计深度，当土质层内存在软弱层时，则需要多次进行施工。当地基具有较大含水量时，拔出桩管后，极易产生缩孔情况，进而导致桩孔深度及孔径不足等问题的出现。应选用超深成孔法对深度不足进行处理，应选用洛阳铲扩孔方式进行孔径不足施工，扩孔后应及时进行石灰土夯填施工。成孔作业完成后必须对桩孔质量进行及时检查，并对缩颈、回淤及渗水等状况进行随时观察，并做好记录。为避免孔内落入土块与杂物，应及时回填夯实成桩孔。
4、桩孔回填与夯实
一般采取就地挖取的纯净黄土与粘性土作为桩孔回填材料，这种材料不能应用于有机质含量8%以上的表层耕土或淤泥质土与杂填土内，这种土质中回填此类材料应进行过筛作业。一般情况下高速公路工程施工中，都会选用偏心轮夹杆式夯实机械作为灰土挤密桩施工的桩孔夯实机械，其夯锤重量为340千克，落距为45厘米，夯击次数为一分钟35到40次，夯锤提升主要依靠摩擦力。通过夯实试验，对每次填料数量与夯击次数进行合理确定。夯实机就位后必须确保其平稳性，夯锤应与桩孔位置对准，并确保其能自由落入孔底。夯填施工前，必须对孔径、孔深等位置进行详细检查，确保符合施工要求进行施工。填料施工前应对孔底夯实，夯击次数一般孔在8到10次以上，确保其深度在30厘米到50厘米以下时，其含水量符合施工要求后，进行分层夯填。遵循相关规定数量指定专人进行均匀填料，不能把送料车向倒料入孔直接倒入。交替进行填料与夯击作业，夯击时应确保其均匀度，当夯击到高于设计标高20到30厘米位置时，停止夯击作业。选用素土轻击方式处理桩顶到地面空档位置，做好桩上灰土垫层后，应及时挖除多出设计桩顶的桩头与松动土层。
四、高速公路工程灰土挤密桩技术的质量控制
随着我国公路工程事业发展速度的不断提升，各类质量问题得到了有效处理。灰土挤密桩施工技术作为高速公路工程施工的重要技术之一，其施工效果是否良好将直接影响到工程施工的整体质量。施工单位必须重视灰土挤密桩施工技术的质量控制，严格按照施工要求进行有效施工，只有这样才能提高公路工程的整体质量，实现其经济效益。
1.基础轴线、临时水准点位置、高程位置等都是桩孔位置检验的重点内容。必须在成孔后及时检验桩孔的质量，并对桩孔间距、孔径、孔深及垂直度进行检查，确保各项指标与施工相关规定（表1）相符合。
同时选用科学有效的检测方法对桩身夯填质量进行有效检验，抽样检测的数量应控制在总桩孔数量的2%以上，选用随机抽样的方式进行。也可以通过小环刀深层取样试验法进行施工，从桩底起每夯填1.5米，人工取出夯实机的偏心轮夹杆，在桩体中心位置利用洛阳铲进行铲孔施工，随后通过带有长杆的小环刀将夯实土样取出，并对其干容重与压实系数进行检测，应确保夯实后灰土桩填料压实系数在0.97以上。
2.在桩间土挤密效果检测中。应在3个桩孔构成的挤密单元内进行重心位置选取施工。将土层1.5米设为一层进行土样取出作业，确保挤密后湿陷性黄土桩间土平均压实度在93%以上。在湿陷性消除效果检测中，可利用室内试验检测桩间土与桩孔内夯实灰土的湿陷系数，确保湿陷系数在0.015以下。
3.在夯实过程中操作人员必须随时观察夯实机的运转情况（夯实机就位是否平稳、夯锤是否在孔中心、夯锤提升高度是否正常、夯錘是否处于自由落体状态、且每次夯击是否夯实、自动回机灰土流量是否正常），保证夯实效果。
五、结束语
综上所述，随着我国公路工程事业发展速度的不断提升，各类质量问题得到了有效处理。灰土挤密桩施工技术作为公路工程施工的重要技术之一，其施工效果是否良好将直接影响到工程施工的整体质量。施工单位必须重视灰土挤密桩施工技术的质量控制，严格按照施工要求进行有效施工，只有这样才能提高公路工程的整体质量，实现其经济效益。
参考文献
灰土挤密桩地基加固施工分析 篇3
关键词：地基处理,灰土挤密桩,挤密系数
0 引言
灰土挤密桩地基处理一般无需开挖大量土方,属于原位深层加密处理地基的一种方法,适用于处理厚度较大的自重或非自重湿陷性黄土地基。在施工场地狭窄、土方堆放困难的情况下,灰土挤密桩法处理地基优越性更大[1]。
灰土挤密桩通过振动沉桩机将带有通气桩尖的刚制桩管沉入土中的设计深度,由于下沉桩管对周围土体产生很大的横向挤压力,桩管将地基中同体积的黄土挤向周围的土层使其孔隙率减小,周围土体密度增大[2,3]。但在完成挤密桩施工后的桩间土挤密程度与挤密桩位置关系的研究较少,挤密桩设计时其合理的桩土面积置换率与桩间土的挤密系数关系还有待进一步地研究。为此,本文通过内蒙古地区某黄土地基灰土挤密桩工程,对上述问题进行了分析。
1 工程简介
内蒙古某工作厂房场地处在非自重湿陷性黄土地基上,原状土孔隙较大,具有一定的湿陷性。图1为取土场与路基所用填料的级配曲线。填料的不均匀系数Cu=2.64,曲率系数Cc=0.97。根据文献[4]中的相关规定,判断填料属于级配不良。图2为填料击实试验曲线,从图1,图2中可以看出,填料的最大干密度ρdmax=1.87 g/cm3,最佳含水量wopt=17.5%。根据文献[4]的试验方法,测得路基所用填料平均颗粒密度为2.62 g/cm3,液限含水率WL=34.4%,塑限含水率WP=20.4%。
根据地质勘察资料,将上部约2 m～4.5 m表层土体清除后,作为地基本体的原有土体在10 m～15 m范围内其干密度为1.53 g/cm3～1.58 g/cm3,相当于分层压实时压实系数的81.8%～84.5%。根据分析与计算,最终确定了采用灰土挤密桩进行地基加固,挤密桩的直径为0.4 m,平面采用正方形布置,桩间距1 m,加固深度为15 m。挤密桩所需要土体就地取材,即采用表面平整过程中挖出的土体,设计灰土比为2∶8,桩间土平均挤密系数不小于0.95(挤密后的土体的干密度与最大干密度的比值)[5,6]。施工时夯锤质量为1 000 kg,直径325 mm。现场灰土挤密桩施工如图3所示。
2 挤密效果分析
2.1 实测挤密度效果分析
地基土体压实密度直接与地基工后沉降密切相关[1,2],为了分析完成施工后桩间土的挤密效果,现场对桩间土的密度进行了试验,现场采用环刀法进行检测。桩间土密度沿深度变化检测时对正方形形心位置及两相邻桩的中心位置(两桩之间)进行了环刀法密度检测(见图4),检测结果如图5所示,其中挤密系数为检测土体的干密度与最大干密度之比。从图5可以看出,浅层的挤密系数要较小,主要与挤密桩施工过程中浅层土体发生了一定的隆起有关。而在约1.5 m后,挤密系数随深度基本不再变化。从图中还可看出,正方形形心位置的挤密系数明显要小于两相邻桩中心位置的挤密系数,主要是形心位置距离挤密桩较两相邻桩中心位置距离挤密桩更远。
为了分析桩间土挤密系数与测点距挤密桩的距离关系,现场对0.8 m与1.5 m深度处的正方形对角线位置进行了密度现场实测,其结果如图6所示。
从图6中可以看出,在形心位置,挤密系数最小,而在挤密桩附近,挤密系数最大,最大值约105%,即挤密后土体的密度大于室内击实试验得到的最大干密度。从实测结果可知,在完成挤密桩施工后,桩间土的密度是不均匀的,一般距离挤密桩越远,挤密系数越小。已有研究表明,桩间土的密度不均匀性随着时间稍有减小。为了减小桩间土的密度不均匀性,在挤密桩设计时建议采用等边三角形布置。
2.2 挤密效果理论计算
挤密桩施工时,桩间土挤密与单位面积上桩的截面面积有关。在复合地基分析中,引入了桩土面积置换率:
其中,m为桩土面积置换率;d为桩身平均直径;de为一根桩分担的处理面积的等效圆直径。
按照布桩形式的不同分别按下列公式计算:
等边三角形布桩:
正方形布桩:
矩形布桩:
其中,s为三角形布桩或正方形布桩时的桩间距;s1,s2分别为矩形布桩时的纵向桩间距离和横向桩间距离。
事实上,桩土面积置换率m也可理解为挤密桩截面面积与地基处理面积之比;或为挤密桩截面面积与挤密桩截面面积和桩间土面积总和的比。
假设在挤密桩施工过程中挤压土体只发生水平向挤压,即不发生隆起。挤密桩施工前土体的平均干密度为ρd,则在桩土面积置换率为m时,根据处理前后土体质量守恒关系,可得到完成挤密桩施工后桩间土的平均干密度为ρt,则有:
其中,A1为挤密桩的截面面积,A1=d2/4;A2为一根桩分担的处理面积。
根据桩土面积置换率的定义,m也可表示为:
按照布桩形式的不同分别按下列公式计算:
等边三角形布桩:
正方形布桩:
矩形布桩:
其中,s,s1,s2意义同上。
根据式(6),式(5)也表示为:
完成挤密桩施工后的桩间土的挤密系数为:
其中,ρdmax为击实试验测得的最大干密度。
对于本次灰土挤密桩地基处理工程,假设ρd=1.55 g/cm3(现场勘察为1.53 g/cm3～1.58 g/cm3),挤密桩直径d=0.4 m,布桩时正方形边长s=1 m,根据式(6),式(8)及式(10),得到完成挤密桩施工后桩间土的理论干密度为:
即通过挤密桩施工,桩间土的干密度理论上提高了1.144倍,根据式(11)可得其理论挤密系数为:
由此可见,理论挤密系数稍小于0.95,但由于在挤密桩施工过程中,夯锤冲击作用导致土体向四周挤压,所以往往使桩的直径稍大于设计值,如图7所示。现场实测桩间土挤密系数在0.905～1.05,表明理论计算与实测结果相符。
3 结语
1)现场实测结果分析表明,由于挤密桩施工时浅层土体发生了隆起,导致浅层桩间土的挤密系数小于深层桩间土的挤密系数。一般在约1.5 m以下,桩间土的挤密系数变化很小。
2)现场实测结果表明,挤密桩施工对桩间土的挤密效果与桩间土的位置有关,距挤密桩越近,挤密系数越大,本次施工的挤密桩在正方形形心位置处的挤密系数最小。为了获得密度较均匀的桩间土,在挤密桩设计时建议采用等边三角形布置。
3)在参照桩土面积置换率的定义及计算方法基础上,推导出了不同布桩方法的桩间土理论干密度计算公式与桩间土挤密系数计算公式,分别为式(10)与式(11),并将理论成果在本工程中进行了验证,表明具有良好的适用性。理论成果为挤密桩设计提供指导。
参考文献
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桥基灰土桩挤密复合地基的施工 篇4
摘要：采用复合地基处理桥梁基础湿陷性土地基是可行性，特别是在中、厚层湿陷性土地基处理中，灰土桩复合地基具有处理效果可靠、施工简便、快捷、工程造价低的特点，具有广阔的发展前景，值得大力推广使用。
关键词：灰上桩复合地基湿陷性土承载力
0引言
公路工程中，对于桥基的湿陷性土大多采用灰土垫层法、强夯法和桩基础进行处理。灰土热层法一般的处理厚度为1—2米，不能消除2米以下的湿陷性土的湿陷性，一旦排水系统不完善，2米以下的湿陷性土被湿化，将会发生土湿陷现象，导致上部结构物产生破坏；强夯法限于场地原因和机械能力，所选用的夯击能量较小，有效影响深度较浅，仅能局部消除湿陷性，同时，强夯法受地形条件限制，使其使用范围受到制约；桩基础是使用各种类型的桩(公路工程中主要使用钻(挖)孔混凝土灌注桩)穿透湿陷性土层，把上部结构的荷载通过桩传递到非湿陷性土层上。因此，桩基础起着向深处传递荷载的作用，而不在于消除土体本身的湿陷性。使用桩基础时，对桩周土的例壁摩阻力的取值是关键，特别是湿陷性土的负摩擦力，更为重要。对于此类问题，由于研究的深度不够，往往是凭经验而定，特别是在公路工程中，设计参数取值主要是采用经验法，没有一套完整的理论依据，有时，甚至忽略了湿陷性土的负摩擦力。
设计的技术可行性和经济合理性还有待于深入探讨。鉴于上述原因，采用新的处理方案和理论计算方法处理湿陷性土地区中小型桥梁基础之地基就显得尤为重要。而复合地基正是目前的一种可行方法。在公路工程中，复合地基在软土地基加固中已被大量采用，但在湿陷性土地基处理中则应用较少，这方面的试验研究和工程实践才刚刚起步。因此，借鉴工民建领域处理湿陷性土地基的成功经验并结合土地区中小型公路桥梁基础自身的特点，开展复合地基在湿陷性土桥基中的应用研究是非常必要的。
1挤密灰土桩复合地基的作用性状
挤密灰土桩地基属人工复合地基。灰土桩法是利用成孔时的侧向挤压作用，使桩间土得以挤密；随后将桩孔灰土分层夯填密实，对土的侧向深层挤密加固。其上部荷载由桩体和桩间挤密土共同承担。当桩管沉入土中时，桩孔内的土被强制侧向挤出，桩孔周围一定范围内的土基被压缩、扰动和重塑。沉桩管时，沿桩周土体应力的变化和圆柱形孔洞扩张时所产生的应力变化相似。湿陷性土属非饱和的欠压密土，在塑性状态下易于挤密和成孔，挤密效果也较显著。当土的含水量过低时，土体呈坚硬或半固体状态，沉、拔桩管比较困难，挤压时主体破碎而不易压密：当含水量过高或饱和度过大时，由于挤密引起超孔隙水压力的影响，使土体只能向外围移动，而无法挤密，同时孔壁附近的土因扰动而强度降低，故很容易产生桩孔缩径和回淤等情况。因此，含水量对挤密效果影响很大，如土的含水量接近其最优含水量时，挤密效果最佳。其次，土的原始干密度对挤密范围及效果也有显著的影响，原始干密度小时，挤密有效范围小，效果也差。原始干密度是设计桩间距的基本依据。在多数情况下，凡湿陷性土均可采用挤密成孔，通常，成孔好坏在于土地基的含水量，桩距大小取决于土的干密度。
2桥基灰土桩挤密复合地基设计计算与参数选取
桥基灰土桩挤密复合地基设计处理包括处理地基的宽度和深度两个方面。
2.1处理宽度土桩或灰上桩挤密地基的处理宽度应大于基础底面的宽度，以保证地基的稳定性，防止处理主体发生侧向位移或周围天然上体失去稳定。桥梁地基处理属局部地基处理。局部处理一般用于消除地基的全部或部分湿陷量或用于提高地基的承载力，通常不考虑防渗隔水作用。局部处理时，对非自重湿陷性土、素填土、杂填土等地基，每边超出基础的宽度不应小于0.25b(b为基础短边宽度)，并不应小于0.5m；对自重湿陷性土地基不应小于0.75h，并不应小于1.0m。整片处理用于IlV级自重湿陷性土场地，且处理2/3压缩层或2/3湿陷性土层确有困难的情况，它除为了消除处理土层的湿陷性外，并要求具有防渗隔水的作用。整片处理每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应.小于2.0m.对于基础间距较小的情况，为施工方便可采用“满堂”布桩方案，但这时不必按整片处理设计外放宽度。
2.2处理深度对湿陷性土地基，应消除全部或部分湿陷量的不同要求确定土桩或灰土桩挤密地基的深度。消除地基全部湿陷量的处理厚度，应符合下列要求：①在自重湿陷性土场地，不应小于湿陷性土层厚度的2／3，并应控制剩余湿陷量不大于20cm。②在非自重湿陷性土场地，不应小于压缩层厚度的2/3。对于自重湿陷性不敏感、自重湿陷性土层埋藏较深或自重湿陷量较小的土场地，地基的处理深度可根据当地工程经验，按非自重湿陷性土场地考虑。
3施工控制与质量检测
3.1施工控制灰土桩的主要工序包括：施工准备、成孔挤密、桩孔夯填及质量检查等项，质量检查需在各项工序中逐次进行，填料的制备应在夯填施工前完成并及时检查其质量是否合格。
成孔施工顺序宜间隔进行，对大型工程则可分段施工。习惯采用由外向内的施工顺序，有时会出现内排桩施工十分困难的情况，可按情况进行调整。单个桩孔挤密的范围是有限的，一般不会影响到较远的外围上层。在比较松软的场地，施工后期有时会出现地面下沉的情况，其主要原因是多次沉桩振动作用引起的，与施工顺序几乎无关。同时由于反复振动引起地面下沉的范围，一般仅局限在施工场地以内及其边缘处，对挤密地基的质量和环境均无影响。
填夯施工前应进行填夯工艺试验，确定合理的分次填料量和夯击次数。填夯施工应接下列要求进行：夯实机就位后应准确稳定，夯锤与桩孔要相互对中，夯锤应能自由下落到孔底。填夯前应注意清除孔内的杂物或积水，开始填料前先将坑底夯实到发出清脆回声为止，然后开始分层填料夯实。人工填料应按规定的数量和速度均匀填进，不得盲目快填，更不容许用送料车直接倒料科孔。桩孔填夯高度宣超出设计桩项标高20～30cm，所余顶部以上桩孔可用其他土料回填并轻夯至施工地面。为保证填夯质量，应认真控制并记录每一桩孔的填料数量和夯实时间，同时按规定抽查一定数量桩孔的夯实质量。
3.2质量检查施工质量检查的内容包括：桩位、桩孔、挤密效果和填夯质量等项，其中又以填夯质量的检查为重点。质量检查应根据需要在施工过程中或施工结束后分次进行，检查结果应做出记录以备工程验收或进行研究和必要的处理。对重要或大型工程项目，以及在缺乏经验或施工质量问题较多的场地，尚应通过现场载荷试验及其他测试方法，综合检验处理地基的技术效果是否达到设计要求。
参考文献：
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[3]张瑜英，杨益民，颜景卫，李军民，灰土桩在填土地基中的应用[J].土工基础.2000.01
浅谈灰土挤密桩施工技术 篇5
灰土挤密桩是加固地下水位以上湿陷性黄土地基的一种方法。它是利用打入钢套管，或振动沉管，或炸药爆扩等方法，在基础底面土中形成若干个桩孔，然后在孔中分层填入灰土并夯实而成，以提高地基的承载力或水稳性。在成孔和夯实过程中，原处于桩孔部位的土全部挤入周围土层中，使距桩一定距离内的天然土得到了挤密，从而消除桩间湿陷性。近几年，许多地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基使用了这一技术。本人在山西旅游职业学院酒店管理实习实训楼施工中运用了此项灰土挤密桩施工技术，现结合自己的施工经验及有关资料，谈一下对这一技术的应用。
1 灰土挤密桩加固原理及设计参数
1)灰土挤密桩加固原理。灰土挤密桩其桩体是由石灰和土拌和夯填而成，其作用原理是石灰和土拌合物通过离子交换、凝硬反应，以及石灰的碳化与结晶等物理化学反应形成具有高强度和大模量的灰土桩，相邻两桩或三桩成孔挤密后，使桩周土体干密度进一步增大，使桩体与桩间共同组成人工复合地基，从而改善土质，降低土体原始孔隙比，使土体由高压缩性变为低压缩性，以达到消除湿陷性提高承载力的目的。
2)灰土挤密桩的设计参数。桩径:设计直径为400 mm;桩距及布置:采用正三角形布置，桩中心距为1 000 mm。
桩长:有效桩长为9 m;桩间挤密系数:桩间挤密系数不小于0.9;灰土体积比为3∶7。
2 施工准备
2.1 材料选择
1)土料:可采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有有机杂质或用耕植土;土料应过筛，其颗粒不应大于15 mm。2)石灰:应用Ⅲ级以上新鲜的块灰，使用前1 d～2 d消解并过筛，其颗粒不应大于5 mm，不得夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。
2.2 主要机具设备
1)成孔设备。0.6 t或1.2 t柴油打桩机或自制锤击式打桩机，亦可采用冲击钻或洛阳铲。2)夯实设备。卷扬机、提升式夯机或偏心轮夹杆式夯实机及梨形锤。
2.3 主要工具
主要工具有铁锹、量斗、水桶、胶管、喷壶、铁筛、手推胶轮车等。
3 施工工艺
3.1 施工工艺流程
基坑开挖→放线定位及高程测量→桩机就位→沉管成孔→拔管→桩机移位→夯实机就位→灰土拌和→填夯→成桩→试桩→验收。
3.2 操作要点
1)材料处理。夯填土和石灰应提前送实验室作原材试验及击实试验，求得最大干容量和最优含水量，石灰和土料要按3∶7体积比进行均匀拌合。达到颜色一致，并使含水量控制在最优含水量的±3%左右，实地可用“手握成团，落地开花”的标准来鉴定含水量，备好的灰土料应做到不隔日使用，雨天用塑料布遮盖。当填土含水量低于12%时，应用水均匀增湿到最优含水量，且每次拌合的灰土量不宜过多，随用随拌。
2)成孔。桩机就位要准确平稳，桩管与桩孔相互对中，施工中桩架不应发生位移或倾斜。用吊锤检查桩管垂直度。调整和检查机械后开始成孔，此时要注意桩位的偏差。在成孔过程中，根据地层软硬情况及时调整。从整个场地来看，土挤密桩成孔采用隔排跳打方式，施工顺序先外排后里排，同排内应间隔跳打，确保挤密效果。其具体施工要求是:a．成孔采用柴油锤锤击，沉管法成孔。桩机安装就位后，使其平整稳固，然后吊起桩管，对准桩位，并在桩管与桩锤间垫好缓冲材料，缓缓放下，使桩管、桩尖、桩锤于同一锤线上，借锤击力及桩管自重，将桩管压入土中。b．桩尖开始入土时，先低锤轻击(或低提重打)，待沉入土中1 m～2 m各方面正常后，再用预定的速度、落距、锤击沉管至设计深度。c．夯击沉管时，当桩的倾斜度超过1.5%，应拔管填孔重打，若出现桩孔斜移，桩靴损坏等情况，应及时回填挤密重打，每次成孔拔管后应及时检查桩尖。d．用柴油锤沉桩至设计深度后，应立即关闭油门，及时匀速(不大于1 m/min，软弱层及软硬交界处0.8 m/min)拔管，有困难时可采用旋活桩管后起拔，拔出桩管后立即测量桩孔直径和深度。桩孔直径允许偏差不超过设计值-20 mm，桩长允许偏差+0.5 m。e．成孔后要及时对桩孔进行检查验收。检查的内容有:桩径、孔深、垂直度、有无缩径、塌孔、回淤等现象。如遇塌孔或缩径现象，则采用回填灰土复打处理。回填复打可进行数次，若经多次回填复打无效时，可会同监理方、设计方、甲方商讨采取其他可行性方法进行处理。
3)夯填成桩。a．施工顺序:清底夯→灰土拌制→虚填→夯击→成桩。b．清底夯:安装好夯填机，调整和检查好机械夯打，填灰土夯填前，应先对桩孔清底夯实，使拔锤过程中的回落得到充分夯实，夯击次数一般不小于6，直到听到清脆声为止，孔内的回落厚度应小于300 mm。要严格按试验所确定的参数进行夯填，下料速度和锤击次数要相匹配，确保压实系数不小于0.96;灰土拌合均匀，颜色一致，严格控制好含水量;落距要经常检查，确保落距在1 000 m～2 000 m之间，夯锤直径应比桩孔直径小90 mm～120 mm;随机技术员应对夯填的每个孔进行含水量的检查，对含水量较高或较低的土拒绝使用;由专人负责填料，必须做到均匀下料，均匀夯击，每次填料虚土厚度不大于30 cm，应避免回填过快，夯击次数不够。随机抽样检查，抽样检查的数量应不小于桩孔数的2%，每台班至少抽查一根。取样后应及时送试验室检验，测定其压实系数;对不合格桩要求现场立即处理，用洛阳铲全部把桩土掏出或用夯扩机在桩体上重新夯扩成孔，重新夯填，以确保每根桩的成桩质量。c．封桩:灰土夯填到设计标高后，即用素土夯填到自然地面。d．填写好成孔记录和夯填记录，特别是成孔锤击和夯填夯击数、灰土填入量等记录。
4 质量标准
4.1 主控项目
灰土挤密桩的桩数、排列尺寸、孔径、深度、填料质量及配合比，必须符合设计要求或施工规范的规定。
4.2 一般项目
1)施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等做检查。
2)施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等做检查。
3)施工结束后，应检查成桩的质量及地基承载力。
4)土和灰土挤密桩地基质量检验标准应符合表1规定。
4.3 特殊工艺关键控制点控制
特殊工艺关键控制点控制见表2。
5 技术质量保证措施
1)严格执行各种技术规范与标准。2)项目经理在施工前组织相关人员进行图纸会审，并作相关记录。3)施工前，项目部技术负责人要对施工班组进行技术交底。4)施工所用全站仪、水准仪和塔尺等必须经计量检验部门检验合格。5)要对进入施工现场的材料进行严格检查，不合格的材料不能施工。6)对施工过程中的关键过程要严格执行“三检制”，并做好记录。7)严格按照施工图进行桩位放样，请相关单位进行复核，并设控制网进行桩位放样控制，保证桩位误差小于2 cm。8)成孔前对每一桩位要进行复检。9)严格控制工序质量，经监理检验符合要求才能进行下道工序施工。10)要认真及时地做好施工原始记录(打桩记录、隐蔽记录)，保证记录的准确性、真实性。11)特种作业人员必须要持证上岗。12)施工过程中认真的接受各级检查，要积极主动配合建设单位、监理等搞好工程质量工作。13)及时提交合格的工程质保资料。
6 结论与展望
经过在山西旅游职业学院酒店管理实习实训楼施工中运用了此项施工技术，可以看出在湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基使用了这一技术能够消除土质的湿陷，这一技术在湿陷性黄土地区必将广泛使用。
参考文献
[1]GB50210-2001,灰土挤密桩施工工艺标准[S].
浅谈灰土挤密桩施工技术 篇6
1 施工准备
1.1 技术准备
由项目部路基工程师提供对每个队拟施工段落提供桩位施工平面布置图, 明确处理范围。桩位施工范围交底及现场放样, 由项目部路基工程师负责, 各灰土挤密桩队配合放线, 报监理工程师复核。项目部路基工程师对灰土挤密桩施工向各施工队进行技术交底。
1.2 施工现场主要机具准备
1) 成孔设备:采用锤击式柴油打桩机成孔, 打桩机型号为DD-32, 锤重为桩管重量的2倍。
2) 夯实机具:夯实机具使用偏心轮夹杆式夯实机, 配合冲击锤。夯锤用铸钢制成, 重量一般选用200 kg, 其竖向投影面积的静压力不小于20 k Pa, 夯锤最大部分直径较桩孔直径小100 mm, 以便填料顺利通过夯锤四周, 夯锤形状下端为抛物线形锥体或尖锥形锥体, 上段成弧形。
1.3 夯击设备及技术参数
偏心轮夹杆式夯实机, 夯锤重100 kg~150 kg, 落距2 m, 夯击40次/min~50次/min, 同时严格控制填料速度, 30 cm~40 cm为一层, 夯实到发出清脆回声为止, 进行下一层填料。如采用吊蛋锤夯实机, 夯锤重1.5 t, 落距2 m, 夯击8次。
2 施工工艺
灰土桩的工艺流程:施工采用成孔下料法, 其施工步骤如下:测桩位→成孔→成孔检查→孔底夯实→拌料→分层下料→分层夯实→封顶、夯实。
2.1 施工前准备
了解施工场地的工程地质条件和环境情况, 路基队清表完成后, 首先按要求分层回填老排水沟。从填前碾压工作面向上填筑2~3层土 (总计40~50 cm厚) , 保证灰土桩工作面雨后不积水时再开始灰土桩施工。要求填好后的工作面不应有较大的坡度, 如现场纵横向坡度较大, 需要调整坡度, 可纵向分段开挖台阶, 横向有坡度时适当填筑部分土方, 保证每段作业面基本水平。
由于设计为等边三角形布桩, 为方便施工快速准确地确定桩位, 所以用木质或钢筋做好边长1.2 m的等边三角形量具, 对每根灰土桩进行准确放样, 并在桩中心位置打入绑着红布条的钢钉, 同时按要求编号, 方便检查验收。
2.2 夯填阶段施工
1) 孔底在填料前必须夯实, 夯实次数一般不少于8次, 夯实标准应达到90%以上, 直至孔底发出清脆声音为止。
2) 夯填施工前, 应进行夯填试验, 以确定每次合理的填实数量和夯填次数, 根据夯填质量标准确定的检测方法应达到的指标。用灰土回填夯实, 压实系数不小于0.97。
3) 夯实机就位后应保持平整稳固, 夯锤与桩孔中心要相互对中, 使夯锤能自由下落孔底。
4) 人工填料应指定专人按规定数量均匀填料, 不得盲目乱填, 更不允许用送料车直接倒料入孔。
回填夯实时, 单点夯击能不得小于20 KN.m。填料要分层回填夯实。填料、夯击交替进行, 分层厚度根据夯锤重量确定, 每次回填夯实后厚度不超过20 cm, 夯实次数为8次 (夯实系数不满足的需要补打, 用灌砂法检测) 。但不应连续填料, 连续夯实, 应每层回填25~35 cm厚 (松铺厚度) 夯实一次, 应控制好每次填料重量和夯击次数。分层填料厚度不得大于35 cm, 应使用固定回填铁锹, 在原地面上按设计孔径通过试验堆出分层厚度所用的填料, 记录每层需要的大致锹数, 作为回填控制使用。每孔总填料量不得小于设计值。 (每个桩孔回填料应与设计计算量相当, 并适当考虑1.1~1.2的充盈系数。) 桩身压实系数不小于0.97。
5) 均匀夯击至设计标高以上20~30 cm时为止。桩顶至地面间的空当可采用素土夯填轻击处理, 待做灰土垫层时, 将超出设计桩顶的桩头及土层挖掉。
6) 为保证夯填质量, 规定填入孔内的填料量、填入次数、填料的拌合质量、含水量、夯击次数、夯击时间均应有专人操作、记录和管理, 并对上述项目按总桩数的3%进行抽样随机检查, 每班抽样检查的数量不少于1~2次。对于施工完毕的桩号、排号、桩数逐个与施工图对照检查, 如发现问题应立即返工或补填、补打。
7) 由于灰土桩间距较近 (净间距只有70 cm) , 施工时需跳桩施工, 避免塌孔。孔内回填夯实和成孔的施工顺序基本相同, 从外向里间隔1~2孔进行。夯填时尽可能打一孔填一孔, 或间隔几个桩位跳打夯实。
8) 灰土桩施工完毕28 d后应进行地基承载力及桩身质量检测, 及时根据灰土桩施工试验段的试验结果编写试验报告, 确定总结出每天作业段的合理长度, 确定每层填土厚度及夯实次数;在一定的作业段内合理的机械和人员搭配、标准施工方法。报监理工程师审批后, 方可进行全面施工。
3 施工中注意的问题
1) 夯打时, 孔内有渗水、涌水、积水。产生原因是地下水位太高及没有做好排水设施。
2) 施工时避开中午吃饭休息及晚上吃饭时间段, 一般情况下禁止晚上加班施工, 以免噪声及振动影响群众生活。
灰土挤密桩施工 篇7
灰土挤密桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等湿软地基。以消除黄土地基的自重湿陷性来提高地基土的承载力和增强其水稳性为主要目的。
2 灰土挤密桩法的主要特点
本方法的主要特点是开挖与回填工程量小,处理深度较深,相对造价低等。它的处理深度15 m～25 m,这是一般加固方法(如:置换法、重锤法、强夯法等)所难以达到的,是消除或减小厚度较大的黄土湿陷性的一种简便有效的方法。
3 灰土挤密桩法的加固机理
3.1 灰土的基本性质
石灰是一种最常用的气硬性胶凝物质,也是一种传统的建筑材料。但当熟石灰与土混合之后,将发生较为复杂的物理化学反应,其主要反应及生成物包括:离子交换作用凝硬反应并生成硅酸钙及铝酸钙等水化物,以及部分石灰的碳化与结晶等。由此可见,灰土的硬化既有气硬性,同时又具有水硬性,而不同于一般建筑砂浆中的石灰。灰土的力学性质决定于石灰的质量、土的类别、施工及养护条件等多种因素。用作灰土桩的灰土,其无侧限抗压强度不低于500 kPa。灰土的其他力学性质指标与其无侧限抗压强度fcu有关,抗拉强度约为(0.11～0.29)fcu,抗剪强度约为(0.20～0.40)fcu,抗弯强度为(0.35～0.40)fcu。灰土的水稳定性以软化系数表示,其值一般为0.54～0.90,平均约0.7。若在灰土中掺入2%～4%的水泥时,软化系数可提高到0.80以上,能充分保证灰土在水中的长期稳定性,同时灰土的强度也可提高50%～85%。灰土的变形模量为40 MPa～200 MPa,但其值随应力的增大而降低。据试验分析,灰土桩顶面的应力在设计荷载下一般为(0.40～0.90)fcu,超过了灰土强度的比例界限,有的甚至已达到极限强度,这是灰土桩工作的主要特点。
3.2侧向挤密
土中成孔时,桩孔内原有土体被强制侧向挤出,使桩体周围一定范围内的土层受到挤压、扰动和重塑。一般认为,沿桩间土体应力的变化与圆柱形孔洞扩张时所产生的引力变化相似。在半径为Ru的桩孔外产生半径为Rp的塑性区,塑性区外为弹性区。因土体挤压而形成挤密区,挤密区可划分为有效挤密区和一般挤密区。有效挤密区指被挤密的土的孔隙比减少,干容重增大,承载力和全部消除湿陷性均能满足要求。一般挤密区指有效挤密区外边界线至弹塑性分界线之间的土体,在成孔挤密作用下,土性有所改善,土的干容重增加,孔隙比减小,消除湿陷性不能全部满足要求。
3.3垂直荷载下灰土桩的变形
在垂直荷载作用下,以桩长L=6d～8d灰土桩为例,在压实度Kc>0.95时,灰土桩在极限荷载作用下,桩顶面的应力为无侧限抗压强度的50%～100%,灰土已处于应力应变曲线的过渡阶段或已达到破坏阶段。灰土桩的破坏于桩顶至以下1.0d～1.5d范围内,破坏形式一般为顶面压裂、横向压裂、斜向压裂3种情况。灰土桩桩顶沉降主要由桩身压缩变形引起,约为总沉降量的57%～77%,而桩身总压缩变形量中,距桩顶1.0d～1.5d范围内约占60%～74%,有时灰土桩即使达到破坏,而桩的下段沉降也很小,其压缩变形受灰土龄期的影响。灰土龄期短的灰土桩,压力传递深度为6d～10d,龄期长的灰土桩,应力传递深度随之加深。当桩长接近有效桩长和桩体强度大于桩周总摩擦力时,桩受力后除了发生桩上部的压缩变形外,还发生桩下部位移,即还发生桩与桩侧土的相对位移。
3.4荷载传递深度
根据研究,实测桩身应力,在桩身1.0d～1.5d深度内,应力为桩顶荷载的60%,深度6d时,为桩顶荷载的10%。桩顶荷载仅在有限深度范围内传递时有效传力深度Zn可按下式计算:
其中,P1为灰土桩的极限抗压强度,kPa;d为灰土桩直径,m;a为经验系数,一般为1.5～2.0;f为桩周摩擦力,kPa。
4灰土挤密桩在地基中的作用
4.1分担荷载,降低上层土中应力
灰土桩的变形模量高于桩间土数倍至数十倍,因此在刚性基础底面下灰土桩顶的应力分担比相应增大。如果基底平均压力增大时,桩土应力比将有所降低并趋于稳定。由于占基底面积约20%的灰土桩承担了总荷载的1/2左右,其余1/2荷载由占基底面积约80%的桩间土分担,从而使土的应力降低了30%左右。基底下一定范围(约2 m～4 m)内桩间土的应力降低,可使主要持力层内地基土的压缩变形显著减少,并可能部分或全部消除其湿陷性。
4.2桩对土的侧向约束作用
灰土桩具有一定的抗弯和抗剪刚度,即使浸水后也不会明显软化,所以它对桩间土具有较强的侧向约束作用,阻止土的侧向变形并提高强度。载荷试验表明,桩间土在压力达到300 kPa的情况下,通常p—s曲线仍呈直线形,说明桩间土体仅产生竖向压缩变形,这在天然地基或土桩挤密地基中很少见到。
4.3提高地基的承载力和变形模量
现场试验和大量工程经验证明,灰土桩挤密地基的承载力标准比天然地基可提高1倍左右;其变形量高达21 MPa～36 MPa,大约是天然地基的3倍～5倍,所以可大幅度减少建筑物的沉降量,并消除黄土地基的湿陷性。
综上所述,灰土桩具有分担荷载和减少桩间土应力的作用,但其荷载有效传递的深度也是有限的,在有效深度以下桩土应力趋于一致,两者不再产生相对位移,而灰土桩加固地基的作用仍然存在。
5灰土挤密桩施工
在山西某高速公路施工中,作者有幸组织实施灰土挤密桩施工15万m。该路段长73 m,湿陷性黄土厚度达20余米,地基承载力低,不能满足路基填高7 m的要求,因此设计单位提出采用灰土挤密桩施工,灰土桩L=15 m,桩孔直径d=40 cm,呈等边形布置,孔中心距1 m,填料采用2∶8石灰土。要求:孔内夯填压实系数不小于97%。主要施工工艺及质量控制如下。
5.1施工准备
1)测量放样:按设计图纸准确放样定位,分排确定出桩孔中心点。2)机械、劳力准备:3台16 m锤击沉管成孔,6台回填夯实机,劳力36人。3)材料准备:经试验后合格的消石灰、素土,并按2∶8的体积比例拌和均匀,掌握最佳含水量,颜色一致,为防止水分蒸发用塑料布覆盖。
5.2成孔
成孔应间隔施工,成孔过程中要严格控制好沉管垂直度以确保孔的倾斜度。成孔深度要大于设计深度30 cm～50 cm,防止拔管后孔壁土体回落影响桩长。检测桩孔深度、倾斜度、桩孔间距孔径,检查是否有缩颈或孔内塌土等。
5.3回填及控制
桩孔检验合格后应及时回填。回填前要经过试验根据不同的锤重和落差总结出最佳夯实锤次和回填量,严格按试验结果来控制施工。回填前先夯实孔底,再分层定量回填拌制好的灰土进行夯实。灰土桩的质量控制关键在于施工过程控制,必须要有责任心强的专业技术人员现场负责并翔实记录,若发现问题及时分析研究处理。灰土拌合量要当日拌当日用完,存放时间不宜过长。人工填料与机械夯实的协调配合同样重要,填料过快过多导致机械夯实不及时是影响桩体质量事故的主要原因。
5.4桩体检测与复合地基承载力检测
成桩一个月后,通过对不同深度的桩间土采用探井法取样试验及复合地基载荷试验结果表明,桩体压实系数和桩间土挤密系数及复合地基承载力特征值分别为0.95,0.97,230 kPa,均能满足设计要求。
6结语
地基处理是一门复杂的学科,作为一名公路工程技术人员,在工作中时常遇到不同的地基处理难题,只有通过不断学习总结及与同行互相交流才能逐渐提高自身专业素质和业务水平。本文难免有不妥之处,敬请同行批评斧正。
摘要：介绍了灰土挤密桩法适用的地质环境及加固处理的目的,分析了灰土挤密桩法的加固机理,研究了灰土挤密桩在地基中的作用,通过具体工程实例,阐述了灰土挤密桩的施工,从而推广灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的应用。
关键词：灰土挤密桩,湿陷性,黄土地基,机理
参考文献
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灰土挤密桩施工 篇8
1 工程概况
连云港至霍尔果斯国道主干线河南省三门峡至灵宝 (省界) 段第六合同段长12.024公里, 位于三门峡灵宝市, 路区位于秦岭余脉北麓。该区南部是陡峭的秦岭山脉, 海拔高度在1000米以上, 秦岭山脉北侧, 地势急剧下降, 形成山前洪积扇裙及山间河流冲击台塬。路线主要通过沿黄河南岸的部分黄土塬及黄河三级、二级阶地和台塬过度地带。沿线地形起伏, 多呈台阶陡坎和塬面交替分布的地形。地表土层基本为灰黄色、浅黄色黄土状低液限粘土及低液限粉土, 中下部基本是黄土状低液限粘土、局部加黄土壮低液限粉土及少量黄土状高液限粘土。土体结构疏松, 颗粒不均匀, 结构强度低, 具湿陷性, 工程性质差。本合同段共有34座涵洞、通道, 有26道采用了灰土挤密桩复合地基进行处理。
2 灰土挤密桩设计
2.1 地基处理宽度
根据试验, 工程所在地的黄土是Ⅱ级湿陷性黄土, 按照施工图设计结合湿陷性黄土地基处理规范, 考虑到本工程项目位于黄河岸边, 从防水要求考虑, 使处理过的地基土起到好的防水作用, 灰土挤密桩处理地基宽度大于基础宽度0.8米。
2.2 地基处理深度
根据施工图设计要求结合土质湿陷性等级, 考虑高速公路涵洞、通道对地基的要求、以及成孔设备等综合因素, 地基处理深度确定采用桩长9米。
2.3 桩径、桩孔平面布置
为使桩间土得到均匀的挤密, 桩的布置采用等边三角形, 桩径采用40厘米。施工图设计桩间距是100厘米, 通过试验桩施工后测定的桩间土挤密情况, 上报省高速公路指挥部及设计单位批准, 桩间距采用90厘米施工。
2.4 填料及夯实系数
在施工图中填料是消解石灰和黄土、水拌和后的混合料, 在施工中考虑到环境保护要求和施工中材料的存放, 采用石灰粉和黄土及水拌和的混合料 (混合料含水量大于最佳含水量2%左右) 作为填料。
3 灰土挤密桩施工
3.1 施工前的技术准备
3.1.1 施工前的试验桩施工及报批
灰土挤密桩复合地基的施工应按设计要求和现场条件及土质进行编制施工方案。在本工程的地基处理施工前, 先进行了试验桩工程。试验桩工程主要目的是确定桩的施工工艺、成孔机械设备和挤密效果试验, 确定机械设备成孔的工艺参数、确定孔内填料夯实时填料每次回填的厚度、夯击能量以及夯击次数, 夯实后的填料干密度以及压实系数, 从而确定施工控制参数。
3.1.2 测量及放样工作
在挤密桩施工前, 按照要求根据工程测量控制网, 根据设计图纸对结构物进行平面位置和基础平面放样。然后平整场地后, 再按照挤密桩设计进行桩孔布置图放样并且报监理确认。
3.2 材料及设备准备
施工前对确定的供应商的石灰粉进行试验, 满足高速公路技术标准要求, 要达到Ⅱ级以上标准。根据试验桩情况, 设备按照试验桩设备配备, 由于本项目工程位于我国湿陷性黄土区域, 冲击挤密设备很多, 施工时在山西租赁了6套设备。
3.3 灰土挤密桩施工
3.3.1 施工工艺流程
施工工艺流程按桩孔放线→监理验收确认→成孔设备桩孔定位→桩孔成型→桩孔自检合格→监理验收确认→桩孔分层回填夯实完成→下一根桩施工→复合地基承载里试验。
3.3.2 桩孔定位
对施工场地平整后, 放出基础的全部轴线。然后准确的确定出桩孔位置, 然后用竹签进行标示。
3.3.3 成孔顺序
为提高地基的挤密效果, 成孔挤密采用间隔分批, 及时回填。成孔遵循“从外缘开始, 均匀分布, 逐步加密, 及时回填”的施工顺序和要求。
3.3.4 成孔工艺
本工程施工采用锤击成孔进行施工, 桩锤采用柴油锤, 落锤质量是20千牛。在成孔过程中, 桩机就位必须平稳, 保证不发生移动和倾斜, 桩管要对准桩孔;沉管开始的时候应轻击慢沉, 待管方向稳定后再按正常速度施工。
4 桩孔回填夯实
4.1 填料拌和
灰土桩填料采用符合要求的生石灰粉和涵洞、通道基础土质一样的黄土拌和而成, 灰土剂量按质量比10%进行配备, 配备含水量按高于最佳含水量三个百分点进行配制。因为工程处在黄土干旱地区, 风多空气干燥, 在拌和和回填过程中有较多的水分损失, 在回填时混合料含水量基本接近最佳含水量。生石灰粉和黄土采用人工筛拌, 既先人工用铁锨翻拌二遍后, 再进行筛拌, 这样拌和的混合料质均匀性得到了保证。
4.2 桩孔夯填
夯实机械采用卷扬机提升夯锤进行施工。夯锤质量是2千牛, 夯锤下端形状是呈抛物线锥体形, 上端是弧形。
根据试验桩确定的分层填料厚度和夯实次数按要求进行夯击, 在夯击过程中要应严格按照试验桩确定的分层厚度和夯实次数进行夯填, 并且要严格按照隐蔽工程施工办法和记录进行, 质量自检和监理旁站都要在现场监督施工工程。
夯填施工应按下面要求进行:夯实机就位后应保持平稳, 夯锤要对准桩孔, 并且能够自由落入孔底;孔径、孔深、孔的倾斜度、孔的中心位置要符合要求;孔底要夯实10次;人工填料时应指定专人按要求数量均匀回填, 不允许用运料车直接倒入孔内, 下料、夯实要交替进行。
5 灰土挤密桩质量检验
5.1 灰土挤密桩是隐蔽工程, 在施工中要严
格控制施工工程和中间环节, 特别在在成孔和回填工程中, 要加强工程检查和确认, 在成孔后及时检查孔经、孔深、垂直度;在回填过程中再严格控制回填厚度和夯击次数, 只有这样才能够保证施工质量。
5.2 桩孔位置和成孔质量
桩孔施工全部完成后, 要恢复基础轴线。根据基础轴线检查已成孔桩的平面位置, 桩的直经、深度、垂直度要严格对成孔记录进行检查。桩施工完成后, 按照总桩数量2%的根数进行进行检测。
5.3 桩孔的夯填质量
在回填过程中在严格控制回填厚度和夯击次数, 只有这样才能够保证施工质量。桩施工完成后, 按照总桩数量2%的根数进行进行检测。
6 结语
本合同段共有34座涵洞、通道, 有26座采用了灰土挤密桩复合地基进行了处理, 在施工过程中严格控制施工的各个环节, 特别是在成孔和填料回填过程中, 严格按照批准的施工工艺和参数进行施工, 经桩间土挤密效果检测和承载力检测全部满足要求。经过9年的高速公路运行, 涵洞、通道的沉降也很小, 保证了高速公路正常运营。
灰土挤密桩施工不受开挖和回填的限制, 处理深度大, 处理深度可以达到15-20米。
由于填入桩孔的材料是就地取材, 因而比其他处理湿陷性黄土和人工回填土造价低。
可以直接在原地面 (整平后) 进行灰土桩施工, 可以减少处理地基的施工时间。
在灰土挤密桩施工中, 要保证设计桩顶的土层大于1米, 这样能够保证桩顶处的挤密效果。
涵洞、通道基础底和桩顶的处理
施工图设计是采用桩顶覆盖铺筑60厘米碎石, 碎石上铺设防水土工布。在施工中为了节约, 采用60厘米厚10%石灰土进行铺筑, 按三层施工, 灰土上铺设防水土工布, 防水效果和力学性能都满足要求并且较碎石经济和防水效果好。
参考文献
[1]刘玉卓.公路工程软基处理.北京:人民交通出版社社, 2003.
浅谈灰土挤密桩处理湿陷性黄土 篇9
兰州地区是一个高山丘陵环绕的西部城市, 位于我国湿陷性黄土地质分区的陇西地区, 湿陷性黄土分布较广, 黄土覆盖层厚度通常大于10m, 失陷等级多为Ⅲ—Ⅳ级, 湿陷性敏感。在这样的地质之上建造房屋必须要消除土质湿陷性。
湿陷性黄土是一种特殊性质的土。在天然含水时, 往往具有较高的强度和较小的压缩性, 承载力较为稳定。但在水侵蚀后, 水分子渗入土颗粒之间, 颗粒接触点处的可溶性胶结物软化并逐渐溶解, 土壤原有的密实性破坏土的抗剪强度迅速降低, 在土的自重和建筑物荷载作用下, 结构逐渐破坏, 从而导致地基湿陷, 引起上部建筑物的不均匀下沉变形, 对建筑物的危害很大。
湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性, 提高地基的承载力。常用的处理方法有:灰土垫层、土桩、灰土桩、强夯法、重锤夯实法、桩基础等。不同地区应因地制宜, 通过技术经济比较后合理选用。
1 工程概况
兰州某高校3号学生公寓位于兰州市城关区桃树坪, 建筑场地位于黄河南岸, 地貌单元属山前黄土台地, 建筑面积10768m2, 6F框架结构公寓楼, 独立基础, 抗震设防烈度为7度, 设计基本地震加速度值0.15g。场地为自重湿陷性场地, 湿陷等级为IV级 (很严重) 。地基土性能不能满足建筑物对地基的要求。为了提高地基土承载力和消除湿陷性, 确定对该工程的湿陷性黄土地基采用灰土挤密桩进行处理。设计桩孔直径400mm, 孔心距900mm, 按等边三角形布置, 孔内填3:7灰土。
2 地质概述
地质勘察勘探显示该区域地质情况:黄土状粉土, 黄褐色、土质较均匀、可见少量白色条纹状盐类粉末及片状黏性土, 摇振反应中等、无光泽反应、韧性低、干强度低, 稍湿、稍密—中密, 风积成因。该层厚度较大, 未穿透, 最大揭露厚度35.0m;最大干密度平均1.69g/cm3, 最优含水率平均值16.4%;地基承载力特征值fak=120KPa, 压缩模量Es=8.0MPa;自重湿陷性场地, 湿陷等级为IV级 (很严重) , 最大湿陷深度为25m。
3 灰土挤密桩施工工艺及注意事项
灰土挤密桩法是利用机械强力在地基土中成桩孔, 在成孔过程中桩孔部位的土体全部向四周扩散, 使桩孔四周一定距离内的天然基土横向得到挤密。然后在桩孔中逐层夯填3:7 (2:8) 灰土, 带有负电荷的土颗粒与灰土中的钙离子Ca+发生交换吸附, 能在土颗粒表面凝结成团块, 从而改善土力学性能。随着土颗粒表面或邻近氧化钙微粒与水接触, 氧化钙颗粒溶解, 和水中胶质二氧化硅发生反应, 生成硅酸钙水化物, 使土颗粒缠绕在一起, 产生胶结强度形成大的整体受力平台。通过挤密和固化胶结, 土体干密度增加, 压缩性降低, 湿陷性消除, 提高了地基承载力。
3.1 施工准备
在正式施工前需要做好以下准备工作:
3.1.1
土方开挖必须按照批准的专项施工方案组织施工, 基坑较深时要做好边坡防护, 避免打桩时的震动造成边坡的塌方。同时做好场地周边建筑物的保护和监测以及与周围居民的关系协调。
3.1.2 开工前进一步向业主核实施工区地下管线情况。
做好管线的改迁, 地下情况不明时有必要通过挖沟槽检查, 以免发现不明管道影响施工。
3.1.3 地质条件决定施工工艺, 地质勘查要仔细。
了解土壤成分、地质分层等情况, 尤其是土壤含水量的多少影响施工成孔质量:
含水过低, 土层缺乏黏性。在拔桩过程中桩壁土不稳定产生大量回落土, 桩底形成松土层桩体扎根不牢。根据土质具体条件可以预先注水加湿也可边注水边打桩。
含水过高, 拔桩困难。土过湿成为“橡皮土”打桩钢桩上下回弹桩体不下沉, 同时拔桩时桩与土相互粘结拔桩困难且桩孔易颈缩。
3.2 成孔
挤密桩桩体成孔易采用隔行、隔列、间隔跳打的方法4遍成孔, 由外向里施工。成孔后应及时夯填。成孔、成桩顺序如图所示, 圈中数字表示打桩顺序。
为了更好的指导施工应该在具有代表性的地段进行试桩。根数为9~16根成3×3或4×4平行四边形布置。通过试桩可根据现场的实际情况对方案的可行性进行验证。调整机械参数、确定注水量、沉桩速度、填土量、夯实方式等内容。
3.3 成桩
成孔后对桩孔及时回填, 避免后成孔破坏已成孔。回填用3:7 (或2:8) 灰土中的石灰和素土应除去杂质和大颗粒, 质量符合规范, 严格控制素土含水量 (通过灰土击实实验确定) 。制定专项方案确定重锤重量、回填方式等。桩心土回填一般按照“三掀五锤”控制, 在孔口三米处开始加密锤击次数, 对每一桩孔实际填料数量做好详细记录。施工中严格执行《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002、J220-2002和《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004。重点检查桩点位置、桩孔质量、桩间土挤密效果、桩孔夯填质量。确保桩体的均匀性及密实效果, 使处理后的地基满足设计要求。
3.4 挤密效果检测
采用灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基, 依据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004附录的规定, 进行桩间 (心) 土密实性检测和静载荷试验。
该工程静载荷试验点共24个。设计承载力标准值为220kPa, 静荷载实验显示相应沉降量 (s) 为4.45mm~5.87mm, 均小于设计要求7.56mm。从24个静载荷试验点的地基承载力特征值检测结果来看, 虽然原天然土湿陷性等级较严重, 但在灰土挤密桩处理后, 其湿陷性能够很好地消除, 桩体的压实系数和桩间土的挤密系数也都能满足要求达到较好的处理效果。
3.5 施工中注意的问题
3.5.1 施工时间选择。
大部分施工单位将土方工程安排在冬季施工, 冬季打桩一方面有人员、机械降效, 另一方面表皮土层的结冻使得钢桩定位困难容易串孔, 且冻土层成片开裂影响桩头质量。冬季不适合灰土桩的大量施工。
3.5.2 施工队伍人员配置合适。
老中青合理搭配, 既保证有老的技术熟练工又有年轻的劳动力, 传帮带工作落实到位, 培养了后备力量也保证了工程质量。现场年轻人太多容易产生矛盾、且流动性大不利于施工管理。
3.5.3
施工中经常出现桩孔塌陷缩孔现象, 应提早制定切实可行的预防方法。
4 处理结果
该工程挤密地基, 24个静载荷试验点在自然含水量状态下的地基承载力特征值, 均大于220KPa, 消除了部分湿陷量, 满足了规范的要求, 同时地基承载力由120KPa提高到220KPa, 完全满足了在湿陷性黄土地区进行多层房屋建设的要求, 取得了很大的经济价值和社会效益是一种值得推广的地基处理方法。
摘要：文章从黄土成因入手, 通过工程实例介绍了湿陷性黄土地基常见加固处理方法, 重点分析了灰土挤密桩现场施工方案和注意事项, 得到灰土挤密桩法处治黄土湿陷性的基本效果, 以期为相关领域的理论研究提供参考。
关键词：灰土挤密桩,湿陷性,黄土地基
参考文献
[1]龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
[2]中国建筑科学研究院.JGJ9422008建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
[3]建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2002) .