软土地基处理土桩及灰土桩设计及施工技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.4.1,概述,3.4.2,加固原理,3.4.3,设计与计算,3.4.4,施工工艺,3.4.5,质量检验,3.4.6,工程实例,土桩与灰土桩,主要内容,3.4.1,概述,定义,适用范围,重要概念,利用打入钢套管（或振动沉管）在地基中成孔，利用成孔过程中的横向挤压作用，将桩孔内土挤向周围，使桩间土挤密，然后将素土或灰土分层填入桩孔内，并分层夯填密实至设计标高。夯填密实的土挤密桩或灰土挤密桩，与挤密的桩间土形成复合地基。,土挤密桩,灰土挤密桩,一、定义,土桩和灰土桩挤密地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”。,土桩挤密法于,1934,年首创于苏联。是苏联和东欧一些国家用于处理湿陷性黄土地基的主要方法。,我国自,50,年代中期开始在西北黄土地基上试验和应用。,6,年代中期，在土桩挤密法的基础上，我国成功地进行了灰土桩挤密法的试验。经过长期的研究和应用，这一方法已日趋成熟。,近年来，不少工程中开始尝试利用建筑垃圾、粉煤灰、工业废料等作为桩作材料。不但降低造价，还可就地消化废料，减小环境污染，很有发展前途。,适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。处理深度宜为,5,15m,。,当以消除地基的湿陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩法；,当以提高地基的承载力或水稳性为主要目的时，宜选用灰土挤密桩法。,二、适用范围,经验表明：当土的含水量大于,23,及饱和度大于,0.65,时，不仅桩间土挤密效果差，桩孔也因缩径而难以成形，往往无法夯填成桩，不宜选用土桩或灰土挤密桩法。,二、适用范围,挤密作用,桩体作用,加固原理,3.4.2,加固原理,灰土性质作用,一、挤密作用,侧向挤密作用,径向挤密作用,桩间挤密作用,桩管沉入土中，桩孔内的土被强制,侧向挤出，使桩周一定范围内的土,被压缩，扰动和重塑,，,趋于密实。,一、挤密作用,侧向挤密作用,一、挤密作用,径向挤密作用,土桩挤压成孔时，径向外延干密度逐渐小到土的天然密度,。其挤密影响半径通常为,(1,5,2.0)d(d,为桩孔直径,),。,一、挤密作用,桩间挤密作用,相邻桩孔的挤密区还会相互叠加，桩距越小，叠加效应越显著。因此，在设计桩间距时，应保证桩间土的平均压实系数或平均干容重达到规定指标，满足消除黄土湿陷或其它地基加固的要求。,土的干容重和含水量对挤密效果影响较大。当含水量偏低，土呈坚硬状态，塑性小，挤密效果不佳；,当含水量过高，挤压将引起超静水压，也难以挤密土体，且孔壁附近土的强度因受扰动而急剧降低，拔管时常会出现颈缩、回淤等情况。,因此，成孔挤密时应使桩间土的含水量接近其最优含水量。土的天然干容重越大，有效挤密范围越大，挤密效果越好。,二、灰土性质作用,1,、灰土的硬化原理（石灰与土掺和，发生系列物理化学反应，产生离子交换、凝硬反应、石灰的碳化与结晶等。）,2,、灰土的力学性质,灰土的强度较高、水稳性好，变形模量较大。,3,、灰土桩的挤密作用,分担荷载（灰土桩具有一定的胶凝强度）桩对土的侧向约束作用（灰土桩具有一定刚度）提高地基的承载力和变形模量（灰土桩复合地基承载力为天然地基的,1.5,2.5,倍，比土桩提高约,40,，变形模量也比天然地基的大为增加）。,1,、夯填的土桩加固,2,、桩间土体的挤密加固。,三、桩体作用,三、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量,(,灰土的变形模量为是0,40,200MPa,，相当于夯实素土的,2,10,倍,),，荷载试验测试结果表明：只占压板面积约,20,的灰土桩承担了总荷载的一半左右，而占压板面积,80,的桩间土仅承担其余一半。,由于总荷载的一半由灰土桩承担，从而降低了基础底面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到侧向约束作用，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。,三、桩体作用,土桩挤密地基由桩间土挤密土和分层填实的素土桩组成，土桩面积约占地面面积的,10,23,。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，要求的挤密标准一致，压实系数为入,0.93,。因此，两者的物理力学指标无明显差异。,基底接触压力分布情况与土垫层情况相似，因此，土桩挤密地基可视为厚度较大的素土垫层。,在国内外有关规程中，土桩挤密地基的设计计算，例如地基承载力设计值的确定，处理范围的验算等均与土垫层的计算原则基本一致,。,桩位布置、直径,压实系数,灰土中石灰与土体积比,桩孔间距,处理范围,设计参数,3.4.3,设计与计算,l,等边三角形布置,一、桩位布置,直径,宜为,300,600mm,一、桩位布置,设计时如桩径,d,过小，则桩数增加，并增大打桩和回填的工作量；,如桩径,d,过大，则桩间土挤密不够，致使消除湿陷程度不够理想，且对成孔机械要求也高。,l,压实系数控制夯实质量,土桩,0.95,；,灰土桩,0.97,石灰与土的体积配合比,宜为,2,：,8,或,3,：,7,一、桩位布置,二、桩间距,二、桩间距,对非自重湿陷性黄土、素填土、杂填土,每边超出基础宽度不应小于,0.25b,，并不应小于,0.5m;,对自重湿陷性黄土,每边超出基础宽度不应小于,0.75b,，并不应小于,1m,三、处理宽度,压实系数控制夯实质量,土桩,0.95,；,灰土桩,0.97,石灰与土的体积配合比宜为,2,：,8,或,3,：,7,四、填料和压实系数,五、承载力和变形模量,1,用荷载试验方法确定,2,参照工程经验确定,五、承载力和变形模量,1,用荷载试验方法确定,对重大工程，一般应通过荷载试验确定其允许承载力，如挤密桩目的是为了消除地基的湿陷性。则还要进行浸水试验。在自重湿陷性黄土地基上，浸水试坑直径或边长不应小于湿陷性黄土层的厚,度，且不少于,10m,。,2,参照工程经验确定,对一般工程可参照当地经验确定挤密地基土的承载力设计值。,当缺乏经验时，对土挤密桩地基，不应大于处理前的,1.4,倍，并不应大于,180kP,；,对灰土挤密桩地基，不应大于处理前的,2,倍，并不应大于,250kPa,。,五、承载力和变形模量,土或灰土挤密桩处理地基的变形计算应技国家标准,建筑地基基础设计规范,的有关规定执行。,其中复合土层的压缩模量应通过试验或结合当地经验确定。,六、变形计算,质量检验,载荷试验法,轻便触探检验法,检验方法,环刀取样检验法,1.,静力载荷试验,STATIC LOAD TEST,载荷试验是保持地基土的天然状态和模拟建筑物的荷载条件，通过一定面积的承压板向地基施加竖向荷载，观察研究地基土变形和强度规律的一种原位试验。,平板载荷试验（,PLT,）,图,1,几种常用的平板载荷试验设备,2.,静力触探试验,CPT,触探主机为液压传动式，,反力装置为地锚式,3.,标准贯入试验,(SPT)Standard Penetration test,SPT in progress.,SPT setup,Close up of SPT hammer,试验基本原理,标准贯入试验中，是采用标准贯入器打入土中一定距离（,30cm,）所需落锤次数（标贯击数）来表示土阻力大小的，并根据大量的对比试验资料分析进一步得到土的物理力学性能指标的。,复合地基承载力计算,复合地基沉降量计算,抗滑稳定性分析,计算内容,设计与计算,应通过现场载荷试验或其他测试手段确定。,当无试验资料时，对湿陷性黄土场地：,土桩挤密地基的承载力特征值，可按,1.4,倍的,天然地基承载力确定，并不应大于,180kPa,；,灰土桩挤密地基，可按,2.0,倍的天然地基,承载力确定，并不应大于,250kPa,。,对填土场地，可适当降低上述标准。,一、复合地基承载力,二、复合桩基的沉降量验算,总沉降量公式,加固区压缩量,下卧层压缩量（天然土）,加固区（复合土层）压缩模量,加固区,未加固区,复合桩基的抗剪强度指标,路基填土高度在软基处一般为,3,5m,，根据分层总和法沉降计算，有,1.25km,的路段均不能满足工后沉降,30 cm,的要求，故须加固。,加固方案有多种，如塑料板排水、挤密砂校、粉喷桩、二灰土桩等。在作了技术和经济分析后，挤密砂桩未采用，塑料板排水和粉喷校只在少数地段中使用，大部分地段采用了二灰土桩。,