《石灰桩处理》PPT课件

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1、地基处理5石灰桩5石灰桩处理一、概述1、石灰桩的概念石灰桩是在软弱地基中成孔后填入适当粒度的生石灰并逐段夯实成为桩状的柱体。相应地叫石灰桩处理加固方法。为提高桩身强度，还可掺入适量的石膏、水泥等外加剂。2、适用范围江、河、滨冲积层、滨湖区近代湖积层及冲积层等软弱土层分布区。包括杂填土、素填土、粘土、淤泥土、淤泥质土、粉土等，还适于砂土和透水性大的砂质土、粉土等，加固深度从几米到十几米。不适用于地下水位下的砂类土。3、施工方法分类(按用料及施工工艺)1)石灰桩法(或称块灰灌入法):用钢套管成孔后，灌入新鲜生石灰块或再掺入适量水硬性掺合料(粉煤灰和火山灰)，一般经验配合比7：3或8：2。在拔管

2、的同时进行振密成桩。2)石灰柱法(亦称粉灰搅拌法):主要通过特制的搅拌机将石灰粉加固原料与原位软土搅拌均匀，促使软土硬结，形成力学性能较强的石灰(土)柱—（实际上是粉体搅拌法的一种）。3)石灰浆压力喷注法:采用压力将石灰浆或石灰－粉煤灰混合浆喷注于地基土的孔隙内或预先钻孔之内，使浆体在地基中扩散和凝固硬化而达到加固的目的——（该种处理方法实质是压力注浆法的一种）。石灰桩加固地基的机理包括成孔挤密作用;桩料吸水膨胀挤密作用;桩周土脱水固结作用;桩身置换作用;胶凝强化作用等方面。二、加固机理可以从桩间土、桩身及复合地基三方面加以归纳分析。1)成孔挤密作用（物理加固效应）1、桩间土挤密、固结作用

3、桩孔是通过对钢管的振动或打入完成的。当钢管被打入土中时，由钢管所置换的土体挤入四周土体内，使得桩周土得到挤密，挤密效果除了与石灰桩的置换率有关外，还与原地基土的渗透性能及地下水状况(水位)有关。当然，如果采用排土成孔方法时，则不存在挤密效应。2)桩料吸水膨胀挤密作用（物理加固效应）例如，广东某硫铁矿专用线有一座4.5m盖板涵基础采用石灰喷粉深层搅拌处理软基，钻头直径50cm，成桩后粉砂层中直径增为520mm，软土层中直径增大为60-70cm，桩体体积增大，对周围土起了良好的挤密作用。成孔后，灌入桩孔中的石灰桩吸水包括两个部分：一部分是CaO的水化反应吸水；另一部分是石灰桩本身的水化产物

4、Ca(OH)2的孔隙吸水。1kg的CaO完全潮解的理论吸水量是0.32kg，且生成的Ca(OH)2不含水，它会继续从四周土中吸取水分，储存在桩体孔隙中。吸水后桩体发生的膨胀使桩间土产生强大的挤压力而使其获得密实效果。(生石灰在熟化之后的体积可达到原体积的1.5～3.5倍)。3)脱水挤密固结作用（物理加固效应）①石灰桩吸水后，桩间土的含水量必然降低。桩身吸水必然对应桩周土的脱水土颗粒靠拢挤密、固结。②另一方面，生石灰吸水反映后产生的热效应造成水体蒸发，进一步促进了桩固土体中水的脱出。桩周土含水量、孔隙比，土体密实度提高，强度。石灰桩的含水量和渗透性均大于桩间土，如果桩体内再掺和

5、一部分煤渣、矿渣、钢渣等粗颗粒时，排水固结的作用更加显著。体现在两个方面。1)对下卧层的减载作用（物理加固效应）2、桩体减载与硬化加固作用石灰的重度为8kN／m3，显著小于土的密度。即使桩体饱和后其重度约为14kN／m3，仍然小于土的天然密度。当采用排土成桩时，加固层的自重减轻，作用在桩底平面的自重应力显著减少，可减少桩底下卧层顶面的附加压力。当采用不排土成孔时，对于杂填土、砂类土等，由于成孔挤密了桩间土，加固层的重量变化不大。2)胶凝加固效应（化学加固效应）桩体吸水后，其溶液中随钙离子(Ca2+)的增多变为碱性环境，一部分钙离子(Ca2+)又与桩周土中的SiO2及Al2O3发生反映，

6、生成结构较复杂的硅酸钙水化物(CaO·SiO2·nH2O)、铝酸钙水化物(CaO·Al2O3·nH2O)以及钙铝黄长石水化物(2CaO·Al2O3·SiO2·6H2O)，这些水化物又牢牢地将其周围土颗粒胶结、固化在一起，形成网状结构土颗粒间联系的更加牢固、强度大大增加强，并与时间成正相关。3)离子交换作用（化学加固效应）生石灰吸水后，一定条件下电离出的Ca2+与粘土表面阴离子交换并吸附在土颗粒表面上增大了钙质结核团粒，使土中颗粒相对含量下降土力学性能改善。当桩体内掺入粉煤灰、火山灰等掺合物之后，在整个桩体内的这种离子交换作用、胶凝作用、胶凝作用也同时会发生，使桩体的后期强度比单纯的

7、石灰桩更高。4)碳酸钙化作用（化学加固效应）石灰与土体中二氧化碳气体反应生成不溶的碳酸钙，在桩身外产生一个相对坚硬的外壳。石灰桩作为竖向增强体和天然地基土体组成复合地基。3、复合地基作用试验和实践表明，当桩体吸水量过大，会在桩体内部形成“软心”，此时桩体就难以起到承重作用。然而，当桩体夯填施工过程中，只要满足一定的初始填充密实度，并保证一定的封顶压力，桩体就完全可以避免“软心”现象的发生，而起到承重桩的作用，即置换作用