土桩、灰土桩及水泥土桩

1-1常用地基处理方法的分类、原理、作用、适用范围、优点及局限性—1分类处理方法原理及作用适用范围优点及局限性换土垫层法机械碾压法挖除浅层软弱图或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂（石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性常用于基坑面积宽大开挖土方量较大的回填土方工程适用于处理浅层非饱和和软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基简易可行，但仅限于浅层处理，一般不大于3m，对湿陷性黄土地基不大于5m；如遇地下水，对于重要工程，需有附加降低地下水位的措施；干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等；它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性重锤夯实法适用于地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土以及分层填土地基平板振动法适用于处理非饱和无粘性土或粘粒含量少和透水性好的杂填土地基强夯挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体它可提高地基承载力和减小沉降适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基。

应通过现场实验才能确定其适用性爆破法由于振动而使土体产生液化和变形，从而达到较大密实度，用以提高地基承载力和减小沉降适用于饱和净砂，非饱和但经常灌水饱和的砂、粉土和湿陷性黄土深层密实法强夯法利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基承载力，减小沉降，消除土的湿陷性、胀缩性和液化性强夯置换是指将厚度小于8m的软弱土层，边夯边填碎石，形成深度为3～6m，直径为2m左右的碎石柱体，与周围土体形成复合基础适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土和粘性土、和湿陷性黄土强夯置换适用于软弱土施工速度快，施工质量容易保证、经处理后土性质较为均匀，造价经济，适用于处理大面积场地施工时对周围有很大振动和噪音，不宜在闹市区施工需要有一套强夯设备（重锤、起重机）挤密法（碎石、砂石桩挤密法）（土、灰土、二灰桩挤密法）（石灰桩挤密法）利用挤密或振动使深层土密实，并在振动或挤密过程中，回填砂、砾石、碎石、土、灰土、二灰或石灰等，形成砂桩、碎石桩、土桩、灰土桩、二灰桩或石灰桩，与桩间土一起组成复合基础，从而提高地基承载力，减小沉降，消除或部分消除土的湿陷性或液化性砂（砂石）桩挤密法、振动水冲法、干振碎石桩法，一般适用于杂填土和松散砂土，对于软土地基经试验证明加固有效时方可使用土桩、灰土桩、二灰桩挤密法一般适用于地下水位以上深度为5～10m的湿陷性黄土和人工填土石灰桩适用于软弱粘性土和杂填土经振冲处理后地基土较为均匀施工速度快，施工质量容易保证、经处理后土性质较为均匀，造价经济，适排水固结法堆载预压法真空预压法降水预压法电渗排水法通过布置垂直排水井，改善地基的排水条件，及采取加压、抽气、抽水和电渗等措施，以加速地基土的固结和强度增长，提高地基土的稳定性，并使沉降提前完成适用于处理厚度较大的饱和软土和冲积土地基，但对于厚的泥炭层要慎重对待需要有预压的时间和荷载条件，及土石方搬运机械对于真空预压，预压压力达80Kpa不够时，可同时加上土石方堆载，真空泵需长时间抽气，耗电较大降水预压法无需堆载，效果取决于降低水位的深度，需长时间抽水，耗电较大常用地基处理方法的分类、原理、作用、适用范围、优点及局限性—2分类处理方法原理及作用适用范围优点及局限性加筋法加筋土、土锚、土钉、锚定板在人工填土的路堤或挡墙内铺设土工合成材料、钢带、钢条、尼龙绳或玻璃纤维作为拉筋，或在软弱土层上设置树根桩或碎石桩等，使这种人工复合土体，可承受抗拉、抗压、抗剪和抗弯作用，用以提高地基承载力，减小沉降和增加地基稳定性加筋土适用于人工填土的路堤和挡墙结构。

1 换填垫层法当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。

此法处理的经济实用高度为2～3m,如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。

通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的目的,满足构筑物对地基的要求。

主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种.垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰)垫层。

代表方法有砂垫层法及换填法。

砂砾垫层：当路堤高度小于极限高度的2倍,软土层较薄,填筑材料比较困难，或雨季施工时，采用砂砾（砂）垫层,在填土与基底之间设一排水面，从而使地基在受到填土荷载后，迅速地将地基土中的孔隙水排出,加快固结速度，提高地基的承载力，减少沉降,防止地基局部剪切变形。

要注意控制填土速度，所用的材料为含泥量不大于5％的洁净中粗砂，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾. 换填法：在软土厚度不大于2m 时,利用渗水性材料（砂砾或碎石)进行置换填土，可以降低压缩性，提高承载力，提高抗剪强度,减少沉降量，改善动力特性,加速土层的排水固结。

它的特点是施工工艺简单，但费用比较高.抛石挤淤：当软土或沼泽土位于水下，更换土施工困难,且厚度小于3m，表层无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上,排水比较困难时,采用抛片石(直径一般不小于30cm）挤淤的方法。

从中部开始抛石，逐渐向两边延伸,挤出淤泥，提高路基强度。

2 深层密实法采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法，对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法.适用于软土厚度〉3m 的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m。

通过振动、挤压使地基中土体密实、固结，并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相（气相、液相与固相）部分，形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。

灰土挤密桩和夯实水泥土桩的设计比较提要：灰土挤密桩和夯实水泥土桩都是天然地基处理的方法，都能够有效的提高地基承载力，但夯实水泥土桩比灰土桩处理承载力更高。

当建筑物基础压力较高时可采用夯实水泥土桩。

关键词：复合地基承载力夯实水泥土桩灰土挤密桩设计施工一、工程概况：某场地拟建一儿童福利院，12层，建筑面积16065.27 M2，高度39.75M，有一层地下室，采用框架结构。

拟建场地貌单元属于洛河П级阶地，地形平坦。

除表层为填土外，分布的地基土主要为冲，洪积作用形成的黄土状粉质粘土，等，场地稳定，适宜建筑。

二、基础选型拟建建筑物最大单柱荷载6000KN，若本建筑物直接采用天然地基上的片筏基础，估计其基地压力为250 kPa，则其筏板将坐在第三层黄土状粉质粘土上，其承载力140 kPa不满足要求，所以必须对天然地基进行处理。

1，灰土挤密桩复合地基的地基承载力：f sPk=mf pk+(1-m)f sk（见JGJ79—2002规范第7.2.8-1）m＝d2/ de2（见JGJ79—2002规范第7.2.8-2）式中：f spk ——复合地基承载力特征值(KPa)f pk ——桩体的承载力特征值(KPa);宜通过单桩载荷试验确定。

（初步设计时由当地经验确定：洛阳一般为500-600kPa，考虑到施工及龄期等因素，这里取500kPa）；f sk ——处理后桩间土承载力特征值KPa，宜按当地经验取值，如无经验，也可取天然地基承载力特征值。

（这里取140 KPa，第3层土）m ――桩土面积置换率d ――桩身平均直径de ――一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径等边三角形布桩：de＝1.05s正方形布桩：de＝1.13sS ――桩孔之间的中心距离依据JOJ79—2002规范第14．2．3条规定：桩孔直径宜为300～450mm，并可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。

桩孔宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的2.0～2.5倍。

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。

地基处理一、换填法1、概念：当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求时，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎）石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰或其他性能稳定、无侵蚀性等材料，并在（夯、振）实质要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法。

2、适用范围：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。

3、压实机理：选择一个“最有含水率”，结合水膜够厚，减小了引力，土粒在相同压实条件下更容易移动而挤密。

4、垫层的作用：提高地基承载力；减少沉降量和湿陷量；加速软弱土层的排水固结；防止冻胀；消除膨胀土的胀缩作用。

5、垫层施工的压实方法及适用范围：机械碾压法适用于非饱和性黏性土；重锤夯实法适用于稍湿的黏性土；平板振动法适用于无黏性土。

二、强夯和强夯置换（夯击点的布置图。

看书）1、适用范围：强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土。

强夯置换法适用于高饱和度饿粉土与软—流塑的黏性土等地基上对变形控制要求不严的工程。

2、强夯机理：（重点）1）动力密实非饱和土气相被挤出2）动力固结破坏原有结构液化3）动力置换整式和桩式3、夯击点布置与间距、遍数1）对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2到2/3.并不宜小于3m。

2）单位夯击能：总夯击能（锤重×落居×总夯击数）/加固面积3）最佳夯击能：最有利于加固，使地基土液化4、夯击间歇时间1）砂性土:2-4分钟2）黏性土：2-4周5、质量检验：强夯：1）碎石土、砂土7-14d 2）粉土、黏性土14-28d强夯置换：28d三、碎（砂）石桩法1、概念：用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成孔中，形成大直径的碎（砂）石所构成的密实桩体。

2、振冲法适用范围：砂土、粉土、粉质黏土、素填土、杂填土对松散砂土3、加固原理：挤密作用、排水减压作用、砂基预震效应、4、主要目的：提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性对黏性土5、加固原理：置换6、（重点）不论对疏松砂性土或软弱黏性土，碎（砂）石桩的加固作用有：挤密、置换、排水、垫层和加筋作用五种。

“桩基础”，分类1、按承台位置的高低分①高承台桩基础——承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础。

一般应用在桥梁、码头工程中。

②低承台桩基础——承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。

2、按承载性质不同①端承桩——是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。

桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。

②摩擦桩——是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。

3、按桩身的材料不同①钢筋混凝土桩可以预制也可以现浇。

根据设计，桩的长度和截面尺寸可任意选择。

②钢桩常用的有直径250~1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。

钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。

我国目前只在少数重点工程中使用。

如上海宝山钢铁总厂工程中，重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径914.4mm和600mm，长60mm左右的钢管桩。

③木桩目前已很少使用，只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。

在地下水位以下时，木材有很好的耐久性，而在干湿交替的环境下，极易腐蚀。

④砂石桩主要用于地基加固，挤密土壤。

⑤灰土桩主要用于地基加固。

4、按桩的使用功能分①竖向抗压桩②竖向抗拔桩③水平荷载桩④复合受力桩5、按桩直径大小分①小直径桩d ≤250mm②中等直径桩250mm< d < 800mm③大直径桩d ≥ 800mm6、按成孔方法分①非挤土桩泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩，应用较广。

②部分挤土桩先钻孔后打入。

③挤土桩打入桩。

7、按制作工艺分①预制桩钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下。

②灌筑桩又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。