夯扩灰渣土桩地基处理.docx
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夯扩灰渣土桩地基处理
浅述夯扩灰渣土桩地基处理
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摘要：
采用由拆房土组成的碎石三合土为桩体材料的夯扩灰渣土桩进行软弱地基的地基处理，与同类型工程相比，不仅极大地降低工程费用，而且技术可行、施工简便，更主要的是能消耗掉大量的建筑垃圾，对城市环境保护起到了一定的作用。
关键词：
灰渣土桩地基处理设计施工检测
夯扩灰渣土桩是近年发展起来的新兴地基处理技术。
通过夯扩灰渣土桩的挤密置换作用、对桩间土挤密及土的排水固结作用，提高地基土承载力，使复合地基的承载力标准值，满足设计要求。
夯扩灰渣土桩适用于处理杂填土、粉土、非流溯状态粘性土、粘性素填土等地基。
夯扩灰渣土桩优点是：
材料费用低、既消化了建筑垃圾，又加固了地基，有利于环境保护。
桩体材料一般采用拆房土组成的碎砖三合土，碎砖三合土中的石灰宜采用块状生石灰，氧化钙含量应在80%以上。
碎砖三合土中的土料，应尽量选用拆房土或就地基坑（槽）开挖出来的土料，块径不宜大于60mm，不应含有机物料（如油毡、苇草、木片等），土料含水量宜接近最优含水量，不应使用淤泥质土、盐质土和冻土。
夯扩灰渣土桩的作用机理：
夯扩灰渣土桩主要是通过对土体的挤压使桩周一定范围内的土体受到压缩、扰动和重塑，当桩周土被挤密到一定的干密度或压实系数时，则沿桩体深度范围内的土层承载力增大。
在单个桩孔外围，桩附近土的干密度ρd接近甚至超过其最大干密度ρdmax,压实系数λc≈1.0,依此向外，逐渐减小，直至其值逐渐趋于自然土的情况。
若以桩孔中心为原点，"挤密影响区"即塑性区的半径约为1.5d-2.0d（d为桩孔直径）。
当石灰与土混合后，将发生较为复杂的物理化学反应，其主要反应及生成物包括：
离子交换作用、凝硬反映并生成硅酸钙及铝酸钙等水化物，以及部分石灰的碳化与结晶等。
由此可见，灰土的硬化既具有气硬性，同时又具有水硬性，而不同于一般建筑砂浆中的石灰。
夯扩灰渣土桩的力学性质取决定于石灰的质量、土的类别、施工等多种因素。
一．桩的设计
1．处理范围：
处理范围的包括处理的宽度及深度两个方面。
处理宽度应大于基础的宽度：
1．1．局部处理时（不考虑防渗隔水作用）
对非自重湿陷性场地：
C≥0.5B；C≥0.5m。
对自重湿陷性场地：
C≥0.75B；C≥1.0m。
1．2．整片处理，适用于Ⅲ、Ⅳ级自重湿陷性场地，需考虑防渗隔水作用及外围场地自重湿陷时对地基的影响。
C≥1/2处理土层的厚度；C≥2.0m。
有效加固深度：
夯扩灰渣土桩挤密地基的处理深度，应根据土质情况、工程要求和施工条件等因素确定。
对于湿陷性黄土地基，应按《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）的有关规定进行设计计算。
当以提高地基承载力为主要处理目的时，对基底以下持力层范围内的软弱土层应尽可能全部处理，并应验算下卧层土的承载力是否满足要求。
对设计处理深度，要考虑施工后桩顶可能出现部分疏松及桩间土上部表层松动，因而在设计图中应注明挖去0.25-0.50m的松动层，并在其上设置0.30-0.60m厚的素土或灰土垫层。
综合技术与经济两方面的因素，夯扩灰渣土桩的长度不宜小于5.0m。
地基处理深度根据工程地质情况确定，对新近人工填土及相对硬层埋深较浅的土层应对整个土层进行加固处理；当硬层埋深较深时，应按下卧层承载力与建筑物地基的变形允许值确定；在可液化地基中，处理深度按要求的抗震处理深度确定。
2．根据地质勘探报告由原土承载力标准值fs,k,复合地基承载力标准值fsp,k。
确定桩径、面积置换率m，桩体强度fp,k，夯锤终击夯沉降量。
3．桩位布置形式及桩间距确定：
。
根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-91规定，桩间距由下式确定：
···········
（1）
式中：
S─灰渣土桩桩间距；
Ap─灰渣土桩截面积；
m─面积置换率。
·············
（2）
式中：
d─桩直径（m）；
de─等效影响圆的直径（m）。
单桩灌料量确定：
为了满足桩体挤密作用，采用下式确定单桩灌料量：
G=Ap·L·K···········（3）
式中：
G─单桩灌料量（m3）；
L─桩长（m）；
K─充盈系数
二．夯扩桩的施工
1．施工顺序：
2．施工工艺：
2．1用吊车起吊柱锤冲击成孔专利施工设备
2．2.桩机就位，先用柱锤冲孔2-3m，根据实际情况加护壁料、连续夯击至设计孔深。
2．3成孔后一车灰块两车砖头为一组往返三次垫底，上部再填灰渣土，灰渣土混合配合比1:
3:
3（一铲灰，三铲土，三铲砖渣）。
2．4.成桩每加0.2m3料、夯击1-2次，直至基底标高上0.5m左右，终夯沉降量按桩体强度控制,桩顶处空夯2-3击。
3．施工质量控制及标准
3．1．认真研究工程地质报告及设计图纸，准确了解基底标高及不良地质部位，在施工中采取相应措施。
3．2．因地制宜计算，单桩灌料量不得小于设计灌料量的95%。
3．3．终夯2-3击，最终夯沉降量不大于设计要求150mm。
3．4．桩位偏移：
不大于1/2桩径。
3．5．施工中做好详细记录。
4夯击：
先用柱锤冲孔2-3m，加2车护壁料、连续夯击至设计深度，每加0.2m3料、夯击1-2次，直至基底标高300-500mm以上，终夯2-3击，最终贯入量不大于设计要求。
5．材料质量控制及配比：
夯扩渣土桩所采用的材料有建筑垃圾、生石灰。
建筑垃圾中的有机质含量不大于5%；生石灰采用二级钙质石灰，含CaO不低于80%。
桩体灰渣土混合配比为1:
3:
3（一铲灰，三铲土，三铲建筑垃圾），现场铲车拌料。
6．桩顶处理：
复合地基由二部分组成即褥垫和桩体组成。
桩顶的褥垫也是构成复合地基极为重要部分，是能发挥桩问土地基承载力的必要措施，通过有、无褥垫的桩基对比试验，单桩复合地基承载力标准值可以从160Pa提高到260Pa。
达到75%至100%原土地基的承载力。
褥垫对荷载传递的调整作用是极为重要的，它可以确保桩间土承载力的充分发挥。
褥垫材料采用粗中砂、石屑、细碎石、配砂石等，褥垫层厚度一般取100-300mm，当桩距为3D一4D时褥垫取100mm；桩距为4D一5D取200mm：
桩距5D一6D时取300mm。
褥垫材料中最大粒径不宜大于30mm。
三．竣工验收
1．施工严格按照施工规范执行。
桩位偏移不得大于1/2桩径,桩顶标高在基础底板上不小于30cm。
2．施工结束21日后可进行检测，可采用单桩复合或单桩载荷试验等方法进行检测。
3．为了调节应力，在桩端和基础底部铺设级配碎石垫层30cm，压实度不小于0.90。
4．在竣工验收时应提交下列资料：
施工及竣工平面图，测量放线图，施工记录，原材料检验试验单，桩基检验试验报告。
四．检测（以电建东高井住宅小区3#楼夯扩桩复合地基为例）：
1．工程概述：
地质概述：
地表向下有2.70-8.00m厚的房渣杂填土①-1层、粉质粉填土①-2层及粉煤灰填土①-3层，之下为，一般第四纪沉积土层，有砂质粉土②-1层，粘质粉土②-2层及粉质粘土②-3层，砂质粉土③-1层，粉质粘土③-2层，细砂③-3层，中砂③-4层，再下为粘质粉土④-1层，粉质粘土④层，重粉质粘土⑤层，细砂⑤-1层，粘土⑥层，粘质粉土⑦层。
（见地质剖图，附图1、2）
3#楼为六层砖混结构，由于天然地基承载力不能满足荷载的要求，需进行地基处理，采用的是振冲碎石桩和夯扩灰渣土桩相结合的方式，夯扩桩总数为989根，其中灰渣土桩820根，碎石桩169根，振冲碎石桩和夯扩灰渣土桩桩径都为750mm，桩长7.0m，采用近似等边三角形布桩，桩间距1.2m，桩面积置换率为0.354；复合地基承载力设计值为160KPa。
2．检测依据：
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）
《工程地质手册》1992。
中国建筑出版社
甲方提供的有关资料。
3．检测结果：
3．1静载荷沉降试验结果：
桩编号：
463
序号
荷载（KN）
历时（min）
沉降（mm）
备注
本级
累计
本级
累计
1
76
120
120
0.73
0.73
2
114
120
240
0.22
0.95
3
152
150
390
0.16
1.11
4
190
120
510
0.16
1.27
5
228
150
660
0.12
1.39
6
266
120
780
0.17
1.56
7
304
120
900
0.18
1.74
8
342
120
1020
0.17
1.91
9
380
120
1140
0.24
2.15
桩编号：
476
序号
荷载（KN）
历时（min）
沉降（mm）
备注
本级
累计
本级
累计
1
76
120
120
1.14
1.14
2
114
120
240
0.61
1.75
3
152
120
360
0.43
2.18
4
190
120
480
0.45
2.63
5
228
120
600
0.41
3.04
6
266
120
720
0.58
3.62
7
304
120
840
0.61
4.23
8
342
120
960
0.74
4.97
9
380
120
1080
0.48
5.45
桩编号：
588
序号
荷载（KN）
历时（min）
沉降（mm）
备注
本级
累计
本级
累计
1
76
120
120
2.17
2.17
2
114
120
240
0.69
2.86
3
152
120
360
0.64
3.50
4
190
120
480
0.43
3.93
5
228
120
600
0.59
4.52
6
266
120
720
0.56
5.08
7
304
120
840
0.51
5.59
8
342
124
964
0.43
6.02
9
380
120
1084
0.40
6.42
桩编号：
463
桩编号：
476
桩编号：
588
根据Q-S曲线特征和《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）确定的基本值得出如下成果：
序号
试桩编号
试验类型
承载力基本值KPa
承载力标准值Kpa
1
463
单桩复合
>160
>160
2
476
单桩复合
>160
3
588
单桩复合
>160
3．2夯扩灰渣土桩桩体密实度检测结果：
夯扩灰渣土桩共检测了583#、558#、315#、901#4根桩，从检测结果看击数不小于10击，桩体承载力不小于360KPa满足设计要求。
3．3桩间土密实度检测结果：
轻型触探共检测了3个点，击数均大于30击；重型触探共进行了3个点，击数不小于3击。
综合轻型触探成果和重型触探成果，桩间土承载力不小于120KPa，达到设计承载力70KPa的要求。
4．检测结论：
经过对3#楼静载荷试验结果和动力触探结果分析，依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91），复合地基承载力满足160KPa的设计要求。
五．根据以上对夯扩灰渣土桩的论述，得出以下几个结论：
1.工程费用极大地降低
与其他地基处理方法相比，夯扩灰渣土桩使用的主材为建筑垃圾，除运输费、机械费、少量人工费及少量其他材料费外，桩体本身的费用非常低廉，可为国家节约大量资金。
2.技术可行、施工简便
从设计上看，并无什么特别难处，尤其是为提高原土承载力而设计的夯扩灰渣土桩，很容易达到楼房设计所要求的地基承载力。
从施工上看，除使用一种夯扩桩机之外，别无什麽机械设备，使用起来也十分简单，施工时对施工条件及周边环境的要求也很低，只要对工人进行一定程度的培训即可施工。
3．有利于环境保护
由于夯扩灰渣土桩需要消耗大量的建筑垃圾（主要是拆旧房的碎转、瓦块），在一定程度上减少了城市的建筑垃圾处理，对城市环境保护起到了一定的作用。
4．便于推广
由于以上三点因素，尤其是经济低廉，再加上建筑垃圾极易取到，夯扩灰渣土桩是非常便于推广的。
附图1
附图2
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