地基基础工程:挤密桩地基
挤密桩地基
1 灰土桩地基
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或3：7灰土夯实而成，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
灰土挤密桩与其他地基处理方法比较，有以下特点：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；与换土垫层相比，不需大量开挖回填，可节省土方开挖和回填土方工程量，工期可缩短50%以上；处理深度较大，可达12~15m；可就地取材，应用廉价材料，降低工程造价2/3；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。当地基土含水量大于23%及其饱和度大于0.65时，打管成孔质量不好，且易对邻近已回填的桩体造成破坏，拔管后容易缩颈，遇此情况不宜采用灰土挤密桩。
灰土强度较高，桩身强度大于周围地基土，可以分担较大部分荷载，使桩间土承受的应力减小，而到深度2~4m以下则与土桩地基相似。一般情况下，如为了消除地基湿陷性或提高地基的承载力或水稳性，降低压缩性，宜选用灰土桩。
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，一般选用300~600mm。
（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。
（4）处理宽度
处理地基的宽度一般大于基础的宽度，由设计确定。
（5）地基的承载力和压缩模量
灰土挤密桩处理地基的承载力标准值，应由设计通过原位测试或结合当地经验确定。
灰土挤密桩地基的压缩模量应通过试验或结合本地经验确定。
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4周。夯锤形状下端应为抛物线形锥体或尖锥形锥体，上段成弧形。
（3）桩孔内的填料
桩孔内的填料应根据工程要求或处理地基的目的确定。土料、石灰质量要求和工艺要求、含水量控制等同灰土垫层。夯实质量应用压实系数λc控制，λc应不小于0.97。
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。
（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。桩的成孔方法可根据现场机具条件选用沉管（振动、锤击）法、爆扩法、冲击法或洛阳铲成孔法等。沉管法是用打桩机将与桩孔同直径的钢管打入土中，使土向孔的周围挤密，然后缓慢拔管成孔。桩管顶设桩帽，下端作成锥形约成60°角，桩尖可以上下活动（图7-13），以利空气流动，可减少拔管时的阻力，避免坍孔。成孔后应及时拔出桩管，不应在土中搁置时间过长。成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12%时，宜加水增湿至最优含水量。本法简单易行，孔壁光滑平整，挤密效果好，应用最广。但处理深度受桩架限制，一
般不超过8m。爆扩法系用钢钎打人土中形成直径25~40mm孔或用洛阳铲打成直径60~80mm孔，然后在孔中装人条形炸药卷和2~3个雷管，爆扩成直径20~45cm。本法工艺简单，但孔径不易控制。冲击法是使用冲击钻钻孔，将0.6~3.2t重锥形锤头提升0.5~2.0m高后落下，反复冲击成孔，用泥浆护壁，直径可达50~60cm，深度可达15m以上，适于处理湿陷性较大的土层。
图7-13 桩管构造
1-φ275mm无缝钢管；2-φ300mm×10mm无缝钢管；3-活动桩尖；
4-10mm厚封头板（设φ300mm排气孔）；5-φ45mm管焊于桩管内，穿M40螺栓；6-重块
（3）桩施工顺序应先外排后里排，同排内应间隔1~2孔进行；对大型工程可采取分段施工，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔或坍孔。成孔后应清底夯实、夯平，夯实次数不少于8击，并立即夯填灰土。
（4）桩孔应分层回填夯实，每次回填厚度为250~400mm,人工夯实用重25kg，带长柄的混凝土锤，机械夯实用偏心轮夹杆或夯实机或卷扬机提升式夯实机（图7-14），或链条传动摩擦轮提升连续式夯实机，一般落锤高度不小于2m，每层夯实不少于10锤。施打时，逐层以量斗定量向孔内下料，逐层夯实。当采用连续夯实机时，则将灰土用铁锹不间断地下料，每下2锹夯2击，均匀地向桩孔下料、夯实。桩顶应高出设计标高15cm，挖土时将高出部分铲除。