挤密桩加固法

一、基本概念

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、石灰土、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。特点在于不取土，挤压原地基成孔。回填物料时，夯实物料进一步扩孔。

二、技术特点及适用范围

1、灰土、素土等挤密桩法是横向挤密，但可同样达到所要求加密处理后的最大干密度的指标。

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。比换填法缩短工期约一半。

3、由于不受开挖和回填的限制，一般处理深度可达12~20m。

4、由于填入桩孔的材料均属就地取材，因而比其它处理湿陷性黄土和人工填土的方法造价为低，取得很好的效益。

5、灰土、素土等挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的深度为5~20m。当以消除地基土的湿陷性为主要目的时，宜选用素土挤密桩法。当以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的时，宜选用灰土挤密桩法。当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜选用灰土挤密桩法或素土挤密桩法。

三、加固原理

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。

四、桩的布置

1、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。

4、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。

（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。

五、作用

1、承载力

灰土挤密桩或素土挤密桩复合地基的承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计当无试验资料时，也可按当地经验确定，但对素土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的1.4倍，并不宜大于180 kPa。对灰土挤密桩复合地基的承载 力特征值，不宜大于处理前的2.0倍，并不宜大于250kPa。

2、变形

灰土挤密桩或土挤密桩复合地基的变形计算，应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007)有关规定，其中复合土层的压缩模量，可采用载荷试验的变形模量代替。

素土或灰土挤密桩复合地基的变形包括桩和桩间土及其下卧未处理土层的变形。前者通过挤密后，桩间土的物理力学性质明显改善，即土的干密度增大、压缩性降低、承载力提高、湿陷性消除，故桩和桩间土(复合土层)的变形可不计算，但应计算下卧未处理土层的变形，若下卧未处理土层为中、低压缩性非湿陷性土层，其压缩变形、湿陷变形也可不计算。

六、相关问题

施工问题处理方法:

1、夯打时桩孔内有渗水、涌水、积水现象可将孔内水排出地表，或将水下部分改为混凝土桩或碎石桩，水上部分仍为土(或灰土)桩。

2、沉管成孔过程中遇障碍物时可采取以下措施处理:

（1）用洛阳铲探查并挖除障碍物，也可在其上面或四周适当增加桩数，以弥补局部处理深度的不足，或从结构上采取适当措施进行弥补。

（2）对未填实的墓穴、坑洞、地道等面积不大，挖除不便时，可将桩打穿通过，并在此范围内增加桩数，或从结构上采取适当措施进行弥补。

（3）夯打时造成缩径、堵塞、挤密成孔困难、孔壁坍塌等情况，可采取以下措施处理:

①当含水量过大缩径比较严重时，可向孔内填干砂、生石灰块、碎砖碴、干水泥、粉煤灰；如含水量过小，可预先浸水，使之达到或接近最优含水量；

②遵守成孔顺序，由外向里间隔进行(硬土由里向外)；

③施工中宜打一孔，填一孔，或隔几个桩位跳打夯实；

④合理控制桩的有效挤密范围。

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