灰土桩、石灰桩、双灰桩处理湿陷性黄土地基

□卞智辉 □史利霞 □赵艺如（嵩县水利电力局）

灰土桩、石灰桩、双灰桩处理湿陷性黄土地基

□卞智辉 □史利霞 □赵艺如（嵩县水利电力局）

湿陷性黄土地基处理的方法有多种，本文介绍了灰土桩、石灰桩和双灰桩在处理湿陷性黄土地基中的应用，并简单说明这3种方法的加固机理、适应范围、设计和工程实例。

湿陷性黄土；地基处理；灰土桩；石灰桩；双灰桩

洛阳市部分地区属湿陷性黄土地区，高阶地湿陷性黄土厚度10～15m，具有较强的湿陷性，多为自重湿陷性黄土，湿陷系数最大为0.081，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级自重湿陷均有分布。低阶地湿陷性相对较小，湿陷性黄土层厚度相对较浅。地基承载力80～50KPa，差别较大。因此，建在此类场地上的建筑物，必须对地基进行处理，以全部或部分地消除地基的湿陷性，达到减少地基的沉降量，保证建筑物安全的目的。

湿陷性黄土地基处理方法有多种：换土法（又叫垫层法）、夯实法、挤密法、桩基础、预浸水法及化学法等。根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形，地貌、使用范围、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况、材料来源、机具条件、施工进度等方面进行技术、经济分析和对比，选择最佳的地基处理方法。

下面就挤密法包括的灰土桩、生石灰桩、双灰桩处理湿陷性黄土地基谈一些理解。

一、灰土桩

（一）挤密机理

在地基上打孔，填入三七或二八灰土（或素土）分层夯实，对桩周围土体进行挤密，破坏原土体的颗粒结构，减小土的空隙比，使土体达到密实，消除地基的湿陷性，提高地基承载力。处理后的地基承载力一般可提高50～100%。

（二）适应范围

灰土桩一般适用于地下水位以上，处理深度5～15m的湿陷性黄土、素填土以及杂填土等地基。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定性为主要目的时，宜选用灰土桩。当土的含水量为14～22%时，挤密效果最好；当土的含水量超过23%或饱和度＞0.65时，不宜采用灰土桩。

（三）灰土桩的设计

设计前，必须对场地土质情况、湿陷性进行勘察，对于比较重要的建筑物或场地情况复杂的要进行详细勘察；对于场地平坦、土质均匀、上部荷载较小或一般建筑物进行一般勘察即可。

灰土挤密桩可采用局部处理或整片处理。挤密桩孔位可布置成井字形或三角形，以按正三角形布置最佳。挤密桩的孔径宜为350～450mm，桩的孔心距可按下式计算：

式中：x—孔心距；d—挤密桩的直径;pd—地基挤密前各层土的平均干密度;nc—桩间土的平均挤密系数，一般不小于0.90。

常用的桩心距系数为2～2.5。

根据建筑物的级别，通过计算地基处理后的剩余湿陷量来确定桩长。

乙类建筑在非自重湿陷性黄土地区，≥压缩层厚度的2/3；在自重湿陷性黄土地区，≥湿陷性土层厚度的2/3，并应控制未处理湿陷性土层的湿陷量≤20cm。

丙类建筑未处理土层的湿陷量≤30cm。

桩长应根据以上要求确定，一般为5～8m。

二、生石灰桩

（一）加固机理

在土中打入生石灰桩后，生石灰和水产生化学变化，发热、膨胀，对周围土体产生挤密作用。石灰分解后和掺入的骨料及周围的土体进一步凝结固化，可同时达到桩间地基加固和桩体强度增强两个目的。

生石灰消解后，体积膨胀，同时产生大量的热量，桩心温度可达200℃，桩间土的温度达到50℃。每千克生石灰可吸水0.32kg，可降低含水量10～30%。

用石灰桩加固的地基，工程地质有明显的改善，凝聚力（C）和无侧限抗压强度提高40～70%，增加土体稳定性，防止边坡滑动，提高地基承载力。

（二）生石灰桩加固法有以下几个特点

1.适用于地下水位以上，渗透系数小，含水量大的地基加固工程。

2.地基加固完毕后，即可产生加固效果，工期相对较短。

（三）石灰桩的设计

根据工程荷载、地形、土质情况来确定桩的直径、桩心距和桩长。桩径一般为20～40cm，孔中心距为2.5～4倍桩径。根据需要处理的地基深度来确定桩的直径：处理深度1～5m时桩径为20cm，3～15m时为 30cm，3～25m时为 40cm。

填充料以生石灰为主，掺入适量的砂子。成孔方式有机械成孔和人工成孔两种。

三、双灰桩

双灰桩是用生石灰、粉煤灰按适当的配合比，拌合后分层夯实于桩孔内，形成粉煤灰、石灰桩复合地基。

（一）作用机理

生石灰遇水消解膨胀，软弱地基被挤压密实，土体脱水固结，强度提高。在石灰中加入粉煤灰，可使两种材料吸水后，生成水化硅酸钙等胶结物质，增加了桩身强度，避免了石灰桩常出现的软心现象。

（二）适用范围

双灰桩适用于地下水位以上，承载力较低的新近堆积黄土和杂填土等软弱地基。

（三）使用效果

双灰桩加固后，地基承载力可提高50～100%，含水量一般降低10～30%，孔隙比缩小10～30%，压缩模量提高40～50%。

（四）施工技术要点

施工质量是保证双桩效果的关键。选料生石灰必须是块状的，加工成≤5cm的小块；粉煤灰不能太湿；生石灰和粉煤灰应拌和均匀，填料时要分层夯实。桩顶预留30cm，用三七灰土封顶；桩体封顶后，清除表层的土层，作50cm厚的三七灰土垫层，使复合地基与灰土垫层形成整体作用，上部荷载通过灰土垫层均匀的传到地基中去。

双灰桩的吸水量和膨胀量都大于掺骨料的石灰桩，但其强度提高却不及掺骨料的石灰桩。当地基要求提高一定强度，而石灰桩又能满足的情况下，采用双灰桩不是很经济。

2010-05-14