地基处理第七章土桩和灰土挤密桩法

地基处理的各种方法的原理与适用条件汇总1.换填法换填法就是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、粉煤灰、矿渣等材料以及土工合成材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。

当地基软弱土层较薄，而且上部荷载不大时，也可直接以人工或机械方法(填料或不填料)进行表层压、夯、振动等密实处理，同样可取得换填加固地基的效果。

经过换填法处理的人工地基或垫层，可以把上部荷载扩散传至下面的下卧层，以满足上部建筑所需的地基承载力和减少沉降量的要求。

当垫层下面有较软土层时，也可以加速软弱土层的排水固结和强度的提高。

适用条件：换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质士、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的软填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。

换填法还适用于一些地域性特殊土的处理:用于膨胀土地基可消除地基上的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶与土洞等.用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。

2.排水固结法按照使用目的，排水固结法可以解决以下两个问题。

（1）沉降问题。

使地基的沉降在加载预压期间大部或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。

（2）稳定问题。

加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。

排水固结法原理：饱和软粘土地基在荷载的作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形，同时，随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。

在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力(简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。

如地基内某点的总应力增量为：△σ，有效应力增量为△σ′，孔隙水压力增量为△u ，则二者满足以下关系:△σ′= △σ-△u适用条件：海相、湖相以及河相沉积的软弱粘性土层，这种土层含水量大、压缩性高、强度低、透水性差且不少情况埋藏深厚在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，而且沉降的延续时间很长，有可能影响建筑物的正常使用。

灰土挤密桩灰土挤密桩加固按正三角形布置，桩径0.4m，桩间距1.3m，加固深度不超过12m。

加固范围为路堤地段超出两侧坡脚排水沟外边缘0.5m，加固深度应穿透湿陷性黄土层到达非湿陷性黄土层以下1.0m，桩顶铺设厚0.5m的三七灰土垫层，灰土垫层其压实系数不小于0.95，三七灰土垫层内夹铺1-2层高强土工格栅。

(1)成孔工艺：采用振动沉管打桩机将与桩孔同直径钢管振入土中使土向孔的周围挤密，然后缓慢拔管成孔。

桩管顶设桩帽，下端作成60°角度锥形活动桩尖，以利空气流动，减少拔管时的阻力，避免坍孔。

成孔后及时拔出桩管，不应在土中搁置时间过长。

成孔顺序按里程一排排推进，同一里程由中间向两边推进，同排内间隔1孔进行，以免因挤压造成相邻孔缩孔。

(2)水泥土拌制与运输：土料和水泥的选用应符合设计要求。

水泥土配合比按设计要求宜先采用厂拌，采用小车运输。

根据室内土工试验严格控制水泥土含水量，若含水量大采用分摊晾干，若含水量小采用洒水润湿。

水泥土拌制根据回填要求随拌随用，被雨水淋湿、浸泡的水泥土严禁使用按作废处理。

下雨期间不进行水泥土拌制。

(3)水泥土回填夯实：桩孔分层夯实，每次回填厚度为250～400mm，采用提升式夯实机夯实。

配置直径0.35m，重量45kg的铸钢夯锤，落锤高度不小于2m，每层夯实不小于10锤（具体参数由试验确定）。

施工时，逐层以量斗定量向孔内下料，逐层夯实。

(4)施工步骤：①桩机进行入现场，根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。

施工前在桩架或钢管上标出控制深度标记，以便施工中进行钢管深度观测。

②桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。

③起动马达沉管沉到预定标高。

④控制拔管速率，拔管过程中不允许反插。

⑤分层填料、夯实直至桩顶标高。

灰土挤密桩加固路堤地基示意见图1。

图1灰土挤密桩加固路堤地基示意图。

1．我国《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)中规定，软弱地基是由高压缩性土层构成的地基，其中不包括哪类地基土？红粘土2．在选择地基处理方案时，应主要考虑上部结构、基础和地基的共同作用。

3．软粘土的工程性质较差，一般情况下，软粘土不具备以下哪个工程性质？高压缩模量1．地基处理所面临的问题有:强度及稳定性问题,压缩及不均匀沉降问题,渗漏问题,液化问题,特殊土的特殊问题2．我国的《建筑地基基础设计规范》中规定：软弱地基就是指压缩层主要由:淤泥,淤泥质土,冲填土,杂填土,其他高压缩性土层.构成的地基。

3．地基处理的目的有:提高地基承载力, 减少地基变形, 防止地基液化、震陷、侧向位移.4．对于饱和软粘土适用的处理方法有：降水预压法, 堆载预压法,搅拌桩法5．对于松砂地基适用的处理方法有：强夯法, 挤密碎石桩法, 碾压法, 振冲碎石桩法6．对于液化地基适用的处理方法有：强夯法, 挤密碎石桩, 振冲法7．以下哪些方法属于地基处理方法? 水泥搅拌桩法,砂桩法,CFG桩法8．以下土层哪些属于软土地基?泥炭, 淤泥质土, 冲填土9．在选择确定地基处理方案以前应综合考虑因素:气象条件因素, 地质条件因素, 结构物因素10．地基处理的对象是不良地基或软土地基，这些地基的主要问题是:承载力及稳定性的问题, 动荷载下的地基液化、失稳和震陷的问题, 沉降变形问题, 渗透破坏的问题1．试述地基处理的类型。

换土垫层法、振密挤密法等等2．选用地基处理方法时应遵循什么原则？p10第6行3．对较深厚的松散砂土地基有哪几种方法进行处理较经济?砂桩、表层压实法、振冲挤密法4．对较深厚的软弱饱和粘性土地基有哪几种方法进行处理较经济?电渗排水法、砂井法5．一海港扩建码头，地基为海积淤泥，厚达40m。

规划在一年后修建公路、办公楼与仓库，需大面积进行地基加固，试选择具体地基处理方案。

水泥土搅拌法1．在复合地基载荷试验中，当压力—沉降曲线平缓光滑时，砂石桩，粘土地基可按相对变形s／d(s／b)＝o．015确定承载力特征值。

土桩和灰土桩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。

适用于处理地下水位以上，深度5～15m的湿陷性黄土或人工填土地基。

土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性，灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力。

地下水位以下或含水量超过25％的土，不宜采用。

土桩和灰土桩的施工方法是利用打入钢套管（或振动沉管）在地基中成孔、通过挤压作用，使地基上得到加密，然后在孔内分层填人素土（或灰土、粉煤灰加石灰）后夯实而成土桩或灰土桩。

回填土料一般采用过筛（筛孔不大于20mm）的粉质黏土，并不得含有有机质物质；粉煤灰采用含水量为30％～50％湿粉煤灰；石灰用块灰消解3～4d形成的粗粒粒径不大于5mm的熟石灰。

灰土（体积比例2：8或3：7）或二灰土应拌和均匀至颜色一致后及时回填夯实。

土桩挤密地基由桩间挤密土和分层填夯的素土桩组成，土桩面积约占地基面积的10％～23％。

土桩桩体和桩间土均为被机械均匀挤密的同类土料，因此，土桩挤密地基可视为厚度较大的素土垫层。

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，因此只占地基面积约20％的灰土桩可以承担总荷载的l/2.而占地基总面积80％的桩间上仅承担其余1/2.这样就大大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。

同时，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，桩问土只产生竖向压密，使压力与沉降始终呈线性关系。

除了上述土桩和灰土桩外，还有单独采用石灰加固软弱地基的石灰桩。

石灰桩的成孔也是采用钢套管法成孔，然后在孔内灌入新鲜生石灰块，或在石灰块中掺人适量的水硬性掺和料粉煤灰和火山灰，一般的经验配合比为8：2或7：3.在拔管的同时进行振捣或捣密。

利用生石灰吸取桩周土体中水分进行水化反应，生石灰的吸水、膨胀、发热以及离子交换作用，使桩周土体的含水量降低，孔隙比减小，使土体挤密和桩柱体硬化。

土或灰土挤密桩法计算方法灰土挤密桩或土挤密桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。

成桩时，通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的素土（黏性土）或灰土分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高。

用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩；用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩。

二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。

标签：土或灰土挤密桩法，桩间距X：1.50m，Y：1.50m，桩长l：10.00m一、设计资料1.1地基处理方法：土或灰土挤密桩法1.2基础参数：基础类型：矩形基础，基础长度L：20.00m，基础宽度B：8.00m，褥垫层厚度：150mm，基础覆土容重：20.00kN/m31.3荷载效应组合：标准组合轴力Fk：3200.00kN，标准组合弯矩Mx：100.00kN·m，标准组合弯矩My：100.00kN·m，准永久组合轴力F：3200.00kN1.4桩参数：布桩形式：矩形，X向间距：1.50m，Y向间距：1.50m，桩长l：10.00m，桩径d：500mm，桩土应力比：2.501.5地基变形计算参数：地基变形计算深度：10.00m，地基变形经验系数：1.001.6复合地基计算公式：《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002 J220-2002）式（7.2.8-1）fspk=mfpk+（1-m）fsk1.7地基处理设计依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002 J220-2002）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）1.8土层参数：桩侧阻力指桩侧阻力特征值（kPa）、桩端阻力指桩端阻力特征值（kPa）二、复合地基承载力计算2.1面积置换率计算2.2复合地基承载力计算《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002 J220-2002）式（7.2.8-1）fspk=mfpk+（1-m）fskfspk--土或灰土挤密桩复合地基承载力特征值（kPa）fpk--桩体承载力特征值，fpk=200.00kPafsk--处理后桩间土承载力特征值（kPa），取天然地基承载力特征值，fsk=100.00kPam--面积置换率，m=8.70%经土或灰土挤密桩处理后的地基，当考虑基础宽度和深度对地基承载力特征值进行修正时，一般宽度不作修正，即基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础深度的地基承载力修正系数取1.0。

灰土挤密桩灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中侧向挤密成孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填 2：8 灰土夯实而成，消除深层黄土湿陷性的同时，与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载。

1）特点及适用范围灰土挤密桩成桩时为横向挤密，可同样达到所要求加密处理后的最大干密度指标，可消除地基土的湿陷性，提高承载力，降低压缩性；可就地取材，应用廉价材料；机具简单，施工方便，工效高。

适于加固地下水位以上、天然含水量 12%~25%、厚度 5~15m 的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基。

2）桩的构造和布置①桩孔直径根据工程量、挤密效果、施工设备、成孔方法及经济等情况而定，本项目选用 400mm。

②桩长根据土质情况、桩处理地基的深度、工程要求和成孔设备等因素确定，一般为 5~15m。

③桩距和排距桩孔一般按等边三角形布置，其间距和排距由设计确定。

3）机具设备及材料要求①成孔设备一般采用 0.6t 或 1.2t 柴油打桩机或自制锤击式打桩机，亦可采用冲击钻机或洛阳铲成孔。

②夯实机具常用夯实机具有偏心轮夹杆式夯实机和卷扬机提升式夯实机两种，后者工程中应用较多。

夯锤用铸钢制成，重量一般选用 100~300kg，其竖向投影面积的静压力不小于 20kPa。

夯锤最大部分的直径应较桩孔直径小100~150mm，以便填料顺利通过夯锤四周。

③桩孔内的填料石灰材料应选用Ⅱ级以上新鲜消石灰，有效 CaO+MgO 含量不宜低于 60%，粒径不应大于 5mm，土料中有机质含量应不超过 5%。

桩体内的平均压实度不得小于 97%；消石灰与土的体积配合比为 2：8；桩顶标高以上设置 40cm，厚 8%的灰土垫层，其压实度不小于 96%。

4）施工工艺方法要点①施工前应在现场进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，以确定分层填料厚度、夯击次数和夯实后干密度等要求；灰土桩处理后复合地基承载力不得小于250KPa。

②桩施工一般采取先将基坑挖好，预留 20~30cm 土层，然后在坑内施工灰土桩。

第7讲 土桩、灰土桩挤密法§7.1 概 述 §7.2 加固机理 §7.3 设计计算 §7.4 施工方法 §7.5 质量检验 §7.6 作业§7.1 概 述7.1.1 何谓土、灰土挤密法 ？ 7.1.2 土、灰土挤密桩复合地基有何特点 7.1.3 土、灰土挤密法适用条件7.1.1何谓土、灰土挤密法？土或灰土¾ 土桩和灰土桩挤密法是利用沉管、 冲击或爆扩等方法，形成桩孔时的 侧向挤压作用挤密桩间土，然后将 桩孔用素土或灰土分层夯填密实。

¾ 用素土夯填的桩体，称为土挤密 桩，用灰土夯填的桩体，称为灰土 挤密桩，土桩、灰土桩均属于柔性 桩。

灰土：石灰 灰土：石灰+ +土，体积配合比宜 土，体积配合比宜 为 为2:8 2:8或 或3:7 3:7，石灰宜用新鲜的 ，石灰宜用新鲜的 消石灰，土料宜用粉质黏土。

消石灰，土料宜用粉质黏土。

湿 陷 性 黄 土7.1.2土、灰土挤密桩复合地基的特点‡ 它是横向挤密，可达到要求的最大干密度指标； ‡ 无需大开挖，减少了土方施工量； ‡ 特别适用于消除大厚度黄土地基的自重湿陷性； ‡ 比其他处理湿陷性黄土和人工填土的方法造价低； ‡ 桩孔回填2:8或3:7的灰土时，地基承载力大大提高。

7.1.3土、灰土挤密法适用条件《建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)》规定： 1、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。

2、以消除湿陷性为主要目的，宜用土挤密桩法；以 提高地基承载力为主要目的，宜用灰土挤密桩法。

3、土的含水量大于24%及饱和度大于65%时，不宜用 土、灰土挤密法。

§7.2 土、灰土挤密法加固机理7.2.1 7.2.2 7.2.3 成桩过程中的侧向挤密作用 土桩挤密地基的作用 灰土桩加固地基的作用7.2.1 成桩过程中的侧向挤密作用 ① 挤密桩成孔过程中将桩孔位置的土体 全部挤入桩孔周围的天然土体中，使桩周一定 范围内的土被压缩、扰动。

1．我国《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)中规定，软弱地基是由高压缩性土层构成的地基，其中不包括哪类地基土？红粘土2．在选择地基处理方案时，应主要考虑上部结构、基础和地基的共同作用。

3．软粘土的工程性质较差，一般情况下，软粘土不具备以下哪个工程性质？高压缩模量1．地基处理所面临的问题有:强度及稳定性问题,压缩及不均匀沉降问题,渗漏问题,液化问题,特殊土的特殊问题2．我国的《建筑地基基础设计规范》中规定：软弱地基就是指压缩层主要由:淤泥,淤泥质土,冲填土,杂填土,其他高压缩性土层.构成的地基。

3．地基处理的目的有:提高地基承载力, 减少地基变形, 防止地基液化、震陷、侧向位移.4．对于饱和软粘土适用的处理方法有：降水预压法, 堆载预压法,搅拌桩法5．对于松砂地基适用的处理方法有：强夯法, 挤密碎石桩法, 碾压法, 振冲碎石桩法6．对于液化地基适用的处理方法有：强夯法, 挤密碎石桩, 振冲法7．以下哪些方法属于地基处理方法? 水泥搅拌桩法,砂桩法,CFG桩法8．以下土层哪些属于软土地基?泥炭, 淤泥质土, 冲填土9．在选择确定地基处理方案以前应综合考虑因素:气象条件因素, 地质条件因素, 结构物因素10．地基处理的对象是不良地基或软土地基，这些地基的主要问题是:承载力及稳定性的问题, 动荷载下的地基液化、失稳和震陷的问题, 沉降变形问题, 渗透破坏的问题1．试述地基处理的类型。

换土垫层法、振密挤密法等等2．选用地基处理方法时应遵循什么原则？p10第6行3．对较深厚的松散砂土地基有哪几种方法进行处理较经济?砂桩、表层压实法、振冲挤密法4．对较深厚的软弱饱和粘性土地基有哪几种方法进行处理较经济?电渗排水法、砂井法5．一海港扩建码头，地基为海积淤泥，厚达40m。

规划在一年后修建公路、办公楼与仓库，需大面积进行地基加固，试选择具体地基处理方案。

水泥土搅拌法1．在复合地基载荷试验中，当压力—沉降曲线平缓光滑时，砂石桩，粘土地基可按相对变形s／d(s／b)＝o．015确定承载力特征值。

地基处理强制性条文14.4.3 灰土挤密桩和土挤密桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。

【条文释义】灰土挤密桩法和土挤密桩法是利用横向挤压成孔设备成孔，使桩间土得以挤密。

用灰土或素土填入桩孔内分层夯实形成灰土桩或土桩，并与桩间土组成复合地基的地基处理方法。

灰土挤密桩和土挤密桩地基是按复合地基进行设计的，因此，其复合地基承载力检验应采用复合地基载荷试验。

【实施措施】1、施工过程中，应有专人监理成孔及回填夯实的质量，并做好施工记录。

2、施工前，应按设计要求在现场进行试验，已检验地基处理方案和设计参数的合理性，确保地基处理质量。

3、为防止装入桩孔内的灰土吸水产生膨胀，不得使用生石灰与土拌合，而应用消解后的石灰与黄土或其他粘性土拌合，石灰符合钙离子，与土混合后产生离子交换作用，在较短时间形成凝硬材料，因此拌合后的灰土放置时间不可太长，并宜于当日使用完毕。

4、灰土挤密桩或土挤密桩回填夯实结束后，在桩顶标高以上设置300-500㎜厚的灰土垫层，一方面可使桩顶和桩间土找平，另方面有利于改善应力扩散，调整桩土的应力比，并对减少桩身应力集中也有好处。

5、雨季或者冬季施工时，应采取防雨或防冻措施，保护灰土或土料不受雨水淋湿或冻结。

【检查要点】1、施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等进行检查。

2、施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等进行检查。

3、施工结束后应对成桩的质量及地基承载力进行检验。

4、灰土挤密桩地基质量检验标准如表所示。

灰土挤密桩地基质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1 桩体及桩间土干密度设计要求现场取样检查2 桩长mm＋500－0测桩管长度或垂球测孔深3 地基承载力设计要求按规定的方法4 桩径mm －20 尺量一般项目1 土料有机质含量% ≤5 试验室焙烧法2 石灰粒径mm ≤5 筛分法3桩位偏差满堂布桩≤0.4D条基布桩≤0.25D用钢尺量，D为桩径4 垂直度% ≤1.5 用经纬仪测桩管5 桩径mm －20 用钢尺量注：桩径允许偏差负值是指个别断面。