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擠密樁加固法

發表時間:2020-04-22 05:57作者:建筑加固公司



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使用較廣,用沖擊或振動方法,把圓柱形鋼質樁管打入原地基,拔出后形成樁孔,然后進行素土、灰土、石灰土、水泥土等物料的回填和夯實,從而達到形成增大直徑的樁體,并同原地基一起形成復合地基。特點在于不取土,擠壓原地基成孔?;靥钗锪蠒r,夯實物料進一步擴孔。

二、技術特點及適用范圍

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

2、與土墊層相比,無需開挖回填,因而節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、素填土雜填土等地基,可處理地基的深度為5~20m。當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。當以提高地基土的承載力或增強其水穩性為主要目的時,宜選用灰土擠密樁法。當地基土的含水量大于24%、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制側向擠壓,使樁周一定范圍內的土層密實度提高。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。

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

土的天然干密度越大,則有效擠密范圍越大,反之,則有效擠密區較小,擠密效果較差。土質均勻則有效擠密范圍大,土質不均勻,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,當時,擠密效果好,當時,一般情況下土的濕陷性已消除,沒有必要采用擠密地基,故應持慎重態度。

2、灰土性質作用

灰土樁是用石灰和土按一定體積比例(2:8或3:7)拌和,并在樁孔內夯實加密后形成的樁,這種材料在化學性能上具有氣硬性和水硬性,由于石灰內帶正電荷鈣離子與帶負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,使土體逐漸增加強度。在力學性能上,它可達到擠密地基效果,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大于樁間土的變形模量(灰土的變形模量為29~36MPa,相當于夯實素土的2~10倍),荷載向樁上產生應力集中, 從而降低了基礎底面以下一定深度內土中的應力,消除了持力層內產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向約束作用,限制土的側向移動,樁間土只產生豎向壓密,使壓力與沉降始終呈線性關系。

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械擠密的重塑土,兩者均屬同類土料。因此,兩者的物理力學指標無明顯差異。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、灰土擠密樁素土擠密樁處理地基的面積,應大于基礎或建筑物底層平面的面積。并應符合下列規定。

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

(2)當采用整片處理時,超出建筑物外墻基礎底面外緣的寬度,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,應根據建筑場地的土質情況、工程要求和成孔及夯實設備等綜合因素確定。對濕陷性黃土地基,應符合現行的國家標準《濕陷性黃土地區建筑規范》的有關規定。

3、樁徑

樁孔直徑宜為300~500mm,并可根據所選用的成孔設備或成孔方法確定。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

成孔和孔內回填夯實,應符合下列要求。

(1)成孔和孔內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孔進行。

(2)向孔內填料前,孔底應夯實,并應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大于1.5%。

(4)樁孔中心點的偏差不應超過樁距設計值的5%。

(5)經檢驗合格后,按設計要求,向孔內分層填人篩好的素土、灰土或其他填料,并應分層夯實至設計標高。

此外鋪設灰土墊層前,應將樁頂標高以上預的松動土層挖除或夯(壓)密實。

五、作用

1、承載力

灰土擠密樁素土擠密樁復合地基的承載力特征值,應通過現場單樁或多樁復合地基載荷試驗確定。初步設計當無試驗資料時,也可按當地經驗確定,但對素土擠密樁復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合地基的變形計算,應符合現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》(GB50007)有關規定,其中復合土層的壓縮模量,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,樁間土的物理力學性質明顯改善,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(復合土層)的變形可不計算,但應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、相關問題

施工問題處理方法:

1、夯打時樁孔內有滲水、涌水、積水現象可將孔內水排出地表,或將水下部分改為混凝土樁碎石樁,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增加樁數,以彌補局部處理深度的不足,或從結構上采取適當措施進行彌補。

(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,并在此范圍內增加樁數,或從結構上采取適當措施進行彌補。

(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當含水量過大縮徑比較嚴重時,可向孔內填干砂、生石灰塊、碎磚碴、干水泥、粉煤灰;如含水量過小,可預先浸水,使之達到或接近最優含水量;

②遵守成孔順序,由外向里間隔進行(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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