1、任务 2.3 石灰桩施工1.石灰桩的概念：石灰桩是由生石灰与粉煤灰等掺和料拌和均匀，在孔内分层夯实形成竖向增强体，并与桩间土形成复合地基的地基处理方法。2.石灰桩的使用条件：适用范围石灰桩法适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地。由于生石灰的吸水膨胀作用，特别适用于新填土和淤泥的加固，生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结。形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体，使桩间土欠固结状态消失。用于地下水位以上的土层时，宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸水等措施。适用范围石灰桩法适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地。由于生石灰的吸水膨胀作
2、用，特别适用于新填土和淤泥的加固，生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结。形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体，使桩间土欠固结状态消失。用于地下水位以上的土层时，宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸水等措施。3.石灰桩的分类：按照用料特征和施工工艺可分为：块灰灌入法（石灰桩法）采用钢套管成孔，然后在孔中灌入新鲜的生石灰块，或在生石灰块中掺入适量的水硬性掺合料。粉灰搅拌法(石灰柱法） 将石灰粉通过特制的搅拌机将石灰粉加固料搅拌均匀，促使软土硬结，形成石灰柱。石灰浆压力喷注法采用压力将石灰浆喷于地基土的孔隙内或者预先钻好的孔内，使石灰浆在地基中扩散和硬结。4.石灰桩的加固
3、机理：石灰桩的加固机理可以从桩间土、桩身、复合地基三个方面来分析。桩间土：成孔挤密。石灰桩使用震动沉管成孔，使桩间土产生挤压和排土的作用。一般情况下，地基土的渗透性越大，打桩的挤密性越好。膨胀挤密。生石灰吸水硬化会产生膨胀（自然状态下，石灰熟化后体积会增大到原来的1.53.5 倍。脱水挤密。生石灰发生熟化时会放出大量的热能，使土中产生一定的气化脱水，从而使土中的含水量下降、空隙比减小，地下水位也有一定的下降。胶凝作用。生石灰熟化后产生的 Ca(OH)2 中的一部分与土中的二氧化硅、氧化铝发生反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物，对土颗粒产生胶凝作用，使土的体积增大。同时改变了土的结构，提高
4、了土的强度。桩身：石灰桩若采用生石灰为原料，水化后，石灰桩的直径可以达到原来的 1 倍。复合地基：由于石灰桩比桩间土有更大的承载力，所以在于桩间土形成的复合地基中具有桩体作用。当承受荷载时，桩体将产生应力集中现象。5.石灰桩的施工工艺：石灰桩有管内成桩和管外成桩两种方法。管内成桩：先用人工或者机械成孔后，再填料夯实、封顶。自上而下成孔、自下而上夯实成柱。包括人工挖孔成桩、冲击法成桩、螺旋钻进发成桩、沉管法成桩、爆扩法成桩 5 种施工工艺。人工挖孔成桩：一般采用人工洛阳铲成孔，适用于一般黏性土、淤泥、淤泥质土。冲击法成桩：适用冲击钻机成孔。螺旋钻进发成桩：螺旋钻进发成桩是一种干式钻进方法，特点是
5、用螺旋钻杆不断将土输送到地面，不使用冲洗液，钻进效率高。可分为：长螺旋钻进法和套管式螺旋钻进法。沉管法成桩：包括震动沉管法和冲击沉管法。爆扩法成桩：包括药眼法（适用于含水量不大于 22%的土层）和药管法（适用于含水量较大的土层） 。管内成桩。6.膨胀土的概念：膨胀土是指土的粘土矿物成分中富含亲水性粘土矿物，具有吸水显著、膨胀软化、失水急剧收缩硬裂以及往复湿胀干缩特性的高塑性粘土，又称裂土，裂隙粘土。7.膨胀土的工程特性：膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,为一种高塑性粘 土 ，一般承载力较高，具有吸水膨 胀 、失水收 缩 和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产
6、生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大，裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网 格状的裂缝。一般于建筑物完工后半年到五年出现。8.膨胀土路基的处理措施：（1）原地面膨胀土采取换填处理填高不足 1.0m 的路堤，必须挖去地表 3060cm 的膨胀土，换填非膨胀土，并按规定压实。地表为潮湿土时，必须挖去湿软土层换填砾石土、砂砾或挖方坚硬岩石碎渣，或将土翻开掺 6%的石灰稳定并按规定压实；一般换填深度可控制在 0.8m 左右。（2）膨胀土挖方路段的路床应超
7、挖 3050cm，并立即用粒料或非膨胀土分层回填或用改性土回填，按规定压实。（3）强膨胀土不能用作路基填料，根据试验确定，做弃方处理；中、弱膨胀土用作路基填料时宜采取下列措施处治：可以根据土层的分布情况，将下层的砂性土与上层膨胀土对半掺和使用，这样可降低土中粘粒和胶粒的相对含量，从而改变其工程性质。根据试验确定，部分路段的 91 区、94 区、96 区膨胀土填料采用掺 5%石灰改性处理，路床采用掺 7%石灰改性处理。针对粘土矿物中易亲水的蒙脱石、伊利石，使其与石灰发生物理、化学作用，进行离子交换，改变其矿物成分的性质，从而增强其水稳性，提高其工程力学性质。在掺和石灰处理过程中，采用分两步进行：
8、第一步，掺 3%（5%）的石灰，拌和机充分拌和，整形初压后，适量洒水，使表面膨胀碎块进一步崩解，然后再在表面掺和 2%的石灰，并用灰土拌和机将表面打起 68cm，重新拌和，最后充分碾压，这样可增加表面强度和水稳定性。 （4）使用膨胀土作填料时，为增加其稳定性，采用石灰处治，石灰剂量范围10% 12%，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳。（5） 路堤两边边坡部分及路堤顶面要用非膨胀土作封层，必要时须铺一层土工布，从而形成包心填方。（6） 路堑边坡不要一次挖到设计线，沿边坡予留厚度30 50cm 一层，待路堑挖完后，再削去予留部分，并以浆砌花格网护坡封闭。（7） 路堤与路堑分界处，即填挖
9、交界处，两者土内的含水量不一定相同，原有的密实度也不禁相同，压实时应使其压实的均匀.紧密，避免发生不均匀沉陷。因此，填挖交界处2米范围内的挖方地基表面上的土应挖成台阶，翻松，并检查其含水量是否与填土含水量相近，同时采用适宜的压实机具，将其压实到规定的压实度。（8） 施工时应避开雨季作业，加强现场排水。路基开挖后各道工序要紧密衔接，连续施工，时间不宜间隔太久。路堤.路堑边坡按设计修整后，应立即浆砌护墙.护坡，防止雨水直接侵蚀。（9） 膨胀土地区路床的强度及压实标准应严格遵守国家有关规定.规范。9.黄土的工程特性：（1）胀缩性：黄土遇水体积膨胀，使其上面的路面隆起，干燥后体积收缩，并使其上面的路面
10、下沉。如此反复路面形成裂缝及剥落，降低公路使用寿命。（2）崩解性：新黄土孔隙较大，岩性疏松，浸入水中后，吸水湿化，很快全部崩解；而老黄土孔隙较小，岩性紧密，则需经一段时间才崩解，红色黄土孔隙很小，岩性紧密，浸水后基本不崩解。（3）多孔裂隙性：黄土具有很高的空隙度。黄土中的空隙呈垂直或倾斜的管状，以垂直为主，上下贯通。（4）强度衰减性：黄土的强度随含水量的增大而减小。在天然含水率的情况处于较坚硬的状态，具有一定的强度。但浸湿后不易干燥，强度急剧下降，过湿则形成弹簧土。（5）湿馅性：黄土在外加荷载有土体自重的作用下，受水侵湿后，因土体结构破坏，而发生大量剧烈的附加下沉，即形成湿馅。（6）渗水性：因
11、黄土具有胀缩性，多次反复形成裂缝，降水后，水从裂缝中下渗，渗入深度增加；又因黄土具有大孔隙垂直节理等特性，其垂直方向的渗透性较水平方向为大；但粘粒含量较多的黄土成为透水不良或不透水的土层。10.黄土路基的施工处理措施：填方：（1）黄土路段施工过程中应严格做好防排水，避免施工场地排水不畅或浸水。在路基填筑前，应对原地面进行处置，处置宽度应大于路基坡脚外 12 湿陷性黄土层厚，并不小于2m。 （2）黄土路基填筑 ：当利用挖方黄土填筑路基时， CBR 不满足要求时，掺灰处理；路床030cm 部分采用砂砾填筑；当使用黄土作为路基填料时，路基填筑施工每隔 2.0m 填高采用 500kN.m 的夯击能进行强夯补压;设置构筑物的冲沟内的路基，台后换填范围(不小于 6m)的路基不容许采用强夯处理；采用填筑时构筑物顶部 4m 范围内也不容许采用强夯处理；4m以上采用强夯时，夯击能不得大于 1000kN.m。挖方：挖方路段挖至设计标高后，进行强夯处理，并对强夯后的沉降采用 6灰土补填，为保证施工车辆对路基不行车破坏，顶部 15cm 设置砂砾。灰土隔水层采用分层路拌法施工。外掺石灰，石灰采用钙、镁质级生石灰。
