深层搅拌石灰桩法在公路软地基加固处理中的应用论文

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1、深层搅拌石灰桩法在公路软地基加固处理中的应用论文.freel。生石灰在土壤中与水结合的反应式如下：CaO+H2O→Ca(OH)2+热量Ca(OH)2＋CO2→CaCO3由分子式可知，石灰水化吸收了大量水分，并产生大量的热量，引起土中水分蒸发，使土壤含水量降低，有利于土壤的排水固结。生石灰水化过程中，体积膨胀约为原来的2倍，在这个过程中桩周土颗粒受到挤压而使土壤密实度增大，这就是所谓的膨胀挤密作用，这使得非饱和土挤实，饱和土排水固结。Ca(OH)2与土中的CO2反应生成强度较高的CaCO3，使桩体承载力大大增加。上述化学反应主要发生在生石灰与土壤强制搅拌混合后的数小时内，是石灰对

2、软粘土的早期基本作用。熟石灰与粘土颗粒中的活性硅铝矿物进一步缓慢的发生化学作用，反应过程中又吸收熟石灰浆中的水分，形成一种复杂的不溶于水的、将土颗粒粘结在一起的硅酸盐及硅酸钙凝胶，改变了粘土的结构。硅酸钙凝胶起到包裹和联络的作用，形成网状结构，在土颗粒间相互穿插，使土颗粒联系得很牢固，大大改善了土的物理力学性质，进一步发挥石灰固化剂的强化作用。这一过程将持续数年，是石灰对软土的后期加固作用。通过对一些施工过程中的石灰搅拌桩观测发现，施工期间桩体含水量总是很高，直观上表现为桩顶的垫层上有明显的圆形湿痕，表明桩体含水量及渗透系数大于桩间土。由于桩身材料拌和不均匀，以及配合比、掺和料不同，

3、桩体的渗透系数一般在在4.07×10-3～10-5cm/s之间，相当于粉砂、细砂的渗透系数，比粘土、亚粘土的渗透系数大10倍至100倍，因此桩身排水固结作用较好。生石灰加固软地基后，石灰搅拌桩与未加固部分地基形成复合地带。复合地基的强度包括搅拌桩桩体的强度和桩周上粘聚力增强后的强度，搅拌桩与周围地基相比具有更高的抗剪强度。与搅拌桩相邻的桩周上，由于拌和时产生的高温和凝聚反应形成厚度达数厘米的高度硬壳，此硬壳的存在会阻碍搅拌桩的吸水和排水，尤其是后期排水，但在施工期内该硬壳尚未形成，排水作用可以发挥的。石灰搅拌桩加固后的地基，桩体强度高于桩间土。因此，在工程结构载荷和车辆载荷作用下，土

4、体被压缩，承载力主要靠桩体承担。由于土相对于桩有向下滑动的趋势，桩面对桩周土产生一向上的摩擦阻力，故靠近桩周土的压力值为向下的施工载荷值与向上的摩擦力两部分之和。因此，靠近桩边的土承担的压力最小，桩间地基土应力下降，而搅拌桩桩体产生应力集中现象。2石灰桩适宜的地质条件软粘土的矿物成分中，主要为高岭土、伊利土和蒙脱土，而从结构、能量和成分三个方面又能说明蒙脱土最容易与石灰发生反应，例如对于淤泥质粘土土样用X射线衍射矿物分析，稳定性好的矿物石英含量在40％以上，高岭土和伊利土的含量为40％，把其中一段大气干燥的淤泥粘土石灰搅拌桩钻取试样放入水中，约一个小时就完全崩解为泥浆，速度和一般粘土

5、十分接近，说明了这类粘土恰恰缺少蒙脱土类粘土矿物，石灰较难与土发生化学反应，不能大量生成碳酸钙等胶结物，致使石灰搅拌桩强度变低，这也揭示了石灰搅拌桩适宜于蒙脱土类矿物含量粘土地基。3施工工艺及注意事项由于石灰桩的膨胀挤密效应和排水固结作用，石灰桩在设计过程中应采用小桩径、密布桩的原则。石灰桩常用桩径为250~400mm，最常用的桩径为300mm，石灰桩的加固深度、桩间距应经稳定验算、沉降验算确定，并满足工后沉降要求。相邻桩的净距应≤4.0倍桩径。用石灰桩处理软地基时，应进行稳定验算和沉降计算。石灰桩施工工艺分管内成桩和管外成桩两种工艺，一般多采用管内成桩，在此简述管内成桩工艺。管内

6、成桩是指用人工或机械成孔后，再填料夯实、封顶、自上而下成孔、自下而上填夯成桩。它包括人工挖孔成桩、冲击法成桩、螺旋钻成桩、沉管法成桩、爆扩法成桩等施工方法。工艺流程为：桩机就位－成孔至设计深度－填料－夯压实－封顶－完成－根桩的施工。石灰桩施工的要点主要有以下几个方面：（1）桩体材料的选择。构成桩体的主材是生石灰和粉煤灰，生石灰的活性CaO应大于85%，灰块直径以5cm左右为宜，粉灰含量应小于20%，矸石含量小于5%；粉煤灰为SiO2、Al2O3活性元素含量较高的新鲜粉煤灰，含水量应小于40%。（2）按合适的比例对桩体材料进行配比。在孔底有余水残浆时，桩端0.5m灰比为1：1，0.5m

7、以上桩体为1：2，桩端增加灰比解决了桩身密实度和施工安全，但留下了人为的软弱桩段，因此，在桩端0.5m掺入5%~7%的水泥，亦可消除人为膏化段。(3)注意防止施工中地表水和临近水源渗透进入石灰桩身。(4)打桩顺序应该“先外排后内排，先周边后中间”的原则，对单排桩应采用“先两端后中间”的施工方式。桩机行驶路线宜采用前进式，并采用两遍跳打方式。(5)对填料和桩身密实应注意：①填料量宜为桩孔体积的1.5～2.0倍，算料时按米计算；②