挤密桩法,是软土地基加固处理的方法之一。通常在湿陷性黄土地区使用较广,用冲击或振动方法,把圆柱形钢质桩管打入原地基,拔出后形成桩孔,然后进行素土、灰土、水泥土等物料的回填和夯实,从而达到形成增大直径的桩体,并同原地基一起形成复合地基。灰土挤密桩采用的是灰土物料的回填和夯实。
加固原理
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(1)土的侧向挤密作用 土(或灰土)桩挤压成孔时,桩孔位置原有土体被强制侧向挤压,使桩周一定范围内的土层密实度提高。其挤密影响半径通常为1.5~2.0(为桩径直径)。相邻桩孔间挤密效果试验表明,在相邻桩孔挤密区交界处挤密效果相互叠加,桩间土中心部位的密实度增大,且桩间土的密度变得均匀,桩距越近,叠加效果越显著。合理的相邻桩孔中心距约为2~3倍桩孔直径。
土的天然含水量和干密度对挤密效果影响较大,当含水量接近最优含水量时, 土呈塑性状态,挤密效果最佳。当含水量偏低,土呈坚硬状态时,有效挤密区变小。当含水量过高时,由于挤压引起超孔隙水压力,土体难以挤密,且孔壁附近土的强度因受扰动而降低,拔管时容易出现缩颈等情况。
土的天然干密度越大,则有效挤密范围越大;反之,则有效挤密区较小,挤密效果较差。土质均匀则有效挤密范围大,土质不均匀,则有效挤密范围小。
土体的天然孔隙比对挤密效果有较大影响,当时,挤密效果好,当时,一般情况下土的湿陷性已消除,没有必要采用挤密地基,故应持慎重态度。
(2)灰土性质作用
灰土桩是用石灰和土按一定体积比例(2:8或3:7)拌和,并在桩孔内夯实加密后形成的桩,这种材料在化学性能上具有气硬性和水硬性,由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附,形成胶体凝聚,并随灰土龄期增长,土体固化作用提高,使土体逐渐增加强度。在力学性能上,它可达到挤密地基效果,提高地基承载力,消除湿陷性,沉降均匀和沉降量减小。
(3)桩体作用 在灰土桩挤密地基中,由于灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量(灰土的变形模量为=29~36MPa,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,使压力与沉降始终呈线性关系。
土桩挤密地基由桩间挤密土和分层填夯的素土桩组成,土桩桩体和桩间土均为被机械挤密的重塑土,两者均属同类土料。因此,两者的物理力学指标无明显差异。因而,土桩挤密地基可视为厚度较大的素土垫层。
桩的布置
灰土挤密桩或素土挤密桩处理地基的面积,应大于基础或建筑物底层平面的面积。并应符合下列规定。
(1)采用局部处理超出基础底面的宽度时,对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土等地 基,每边不应小于基底宽度的0.25倍,并不应小于0.50m;对自重湿陷性黄土地基,每边不应小于基底宽度的0.75倍,并不应小于1.00m。
(2)当采用整片处理时,超出建筑物外墙基础底面外缘的宽度,每边不宜小于处理土层 厚度的1/2,并不应小于2m。
2 处理深度
灰土挤密桩或土挤密桩处理地基的深度,应根据建筑场地的土质情况、工程要求和成孔及夯实设备等综合因素确定。对湿陷性黄土地基,应符合现行的国家标准《湿陷性黄土地区 建筑规范》的有关规定。
3 桩径
桩孔直径宜为300~500mm,并可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。为使桩间土均匀挤密,桩孔宜按等边三角形布置,桩孔之间的中心距离s,可为桩孔直径的2.0~2.5倍。
成孔和回填夯实
成孔和孔内回填夯实,应符合下列要求。
(1)成孔和孔内的回填夯实的施工顺序,对整片处理,宜从里(或中间)向外间隔1-2孔进行,对大型大程,可采取分段工;对局部处理,宜从外向里间隔1-2孔进行。
(2)向孔内填料前,孔底应夯实,并应抽样检查桩孔的直径、深度和垂直度。0
(3)桩孔的垂直度偏差不应大于1.5%。
(4)桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5%;
(5)经检验合格后,按设计要求,向孔内分层填人筛好的素土、灰土或其他填料,并应分层夯实至设计标高。
此外铺设灰土垫层前,应将桩顶标高以上预的松动土层挖除或夯(压)密实