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小直徑石灰樁在軟弱地基處理中的應用

2009-12-09 11:51    【  【打印】【我要糾錯】

  1、應用范圍

  小直徑石灰樁是指直徑小于等于80mm的生石灰壓注樁,與大直徑(D>80mm)的樁相比,施工簡單,生石灰固化反應徹底,容易早期測定復合地基載力,由于施工機械(工具)簡單,操作不受場地限制,對環(huán)境無污染,無噪音干擾,成本低廉,深受業(yè)主喜愛。但在施工期間,要求施工人員應具有較高的敬業(yè)精神,嚴格操作,認真搗實。

  石灰樁加固地基最適合于高含水量粘性大、素填土、雜填土、淤泥質土層,其含水量一般在40%-95%,無側限壓縮強度在10kPa以上,在新鄉(xiāng)地區(qū)基工程中,一般軟弱地基的承載力在60-90kPa時,多層磚混結構工程中應用較經濟。

  2、加固原理

  小直徑石灰樁用D=40-80mm鋼管成孔、間距100-300mm,把以生石灰為主的材料壓注入孔,形成柱狀,使生石灰吸取地基土中的孔隙水,發(fā)生化學反應,生成有較高強度的樁。由于周圍地基的孔隙被吸收,含水量下降,加速地基土的固結,同時,樁本身吸水膨脹,擠實了四周的土。而化學反應釋放熱量引起水分蒸發(fā),也使地基中水分減少,這樣地基就得到了加固。

  2.1降低含水量

  樁中的生石灰經過下述的反應過程,以化合水的形式吸收樁周圍地基中的孔隙水:

  CaO+H2O=Ca(OH)2

  上式中生石灰反應成熟石灰時的需水量為石灰量的32.15%。反應后體積約增1倍,加上原生石灰間孔隙及反應后的熟石灰間的孔隙均可充填水。又由于反應產生大量熱量,引起水分蒸發(fā),降低了含水量,促進了樁周圍地基土固結,從而在結構物建造后使地基沉降大大減小。

  2.2增加粘聚力

  在生石灰樁剛施工完后,地基土由于被擾動,地基強度暫時降低,其降低程度與地基土的靈敏度成正比。然后隨著生石灰樁效果的發(fā)揮,土的擾動影響被抵消,地基強度逐漸上升,約二周就呈大體穩(wěn)定之勢,地基強度的提高,主要是地基土被加速固結后,粘聚力有了較大提高。

  3、設計方法

  (1)根據提供的地質勘察報告和建筑物結構形式確定地基持力層是否采用石灰樁,持力層的土層為雜填土、粉質粘土、素填土或淤泥質土時,并且承載力≤80kPa,厚度大于1m,經分析挖除軟弱土層不經濟或不可能時,可采取生石灰樁處理地基。

 。2)確定石灰樁的長度、直徑、間距、平面布置方式。

  樁徑和間距一般關系為L=(3-5)D,布置形式可為梅花式、矩形或三角分布,樁長度一般0.5-1.5m,然后驗算是否滿足薄弱層和基礎寬度要求。

 。3)確定樁土復合地基承載力,其中一般處理后F≥120kPa,當F>150kPa一般取150kPa。

 。4)審核檢驗:施工結束后,檢驗復合地基承載力。

  4、施工方法

  成孔工具為洛陽鏟或端部尖形的鋼管;填充生石灰的搗實工具,用空心套管,輔助以鋼筋棍搗實。填充速度不宜過快、過猛。由于施工中無噪音、無污染,成本低廉,可晝夜施工,不受環(huán)境場地限制。

  樁的材料:因純熟石灰為粉末狀,無多大強度,實際施工中,樁孔內可摻入其它材料,如砂土,一般填充料的比例為:小生石灰塊75%-80%,生石灰粉25%-20%。(有時內摻少量粉煤灰或干砂土、白云土、約占4%左右和0.5%的石膏),在施工振搗中一般會滲入1%-3%左右原狀土。這些材料共同作用可形成密實的生石灰樁。

  5、實例

  5.1工程概況

  石羊住宅樓,磚混結構,六層。

  5.2地基條件

  第一單元土層厚2.9-4.7m,承載力fk=70kPa,雜填土、粉質粘土、局部以粉土為主的素填土;第二單元厚2.1-4.0m,fk=130kPa,粘土層,以下無軟弱土層。

  5.3樁設計

  根據經驗,一般情況下地基強度經處理后可提高到原地基的1.5-2.3倍來考慮,對我市解放初期的雜填土,經處理后承載力提到120-140kPa。按處理后地基承載力達到fk=120kPa,確定混凝土帶基為1.8m寬,樁加因寬度2.5m,樁距200mm,每平方米樁總數25根,梅花形布置,用直徑D=48mm的鋼管成孔。室內外差0.65m,從技術經濟角度考慮,基礎埋深-1.9m,樁長0.6m,混凝土墊層厚0.1m,下臥層驗算滿足要求。

  5.4施工期

  按上述方法施工,三天全部完成。

  5.5效果評價

  生石灰樁施工完后,一定要作判斷,一般可做標準貫入度試驗,或環(huán)刀取樣進行室內試驗,對有經驗的設計人員也可憑經驗判斷。該工程施工完后,環(huán)刀取樣進行室內試驗,結果fk>125kPa,基礎寬度按fk=125kPa修正后,澆注混凝土墊層,打混凝土帶基。一般情況下石灰樁施工完后一周內強度可達到最終強度的80%左右,隨著時間的增加4年左右趨于穩(wěn)定,經多年實踐,該方法用于永久性建筑物是絕對牢固可靠的。該處理方法比碎石樁、噴粉樁節(jié)約造價20%-80%,深受業(yè)主青睞。

延伸閱讀:地基處理 軟弱 石灰
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