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岩土研究院

石灰桩成桩工艺及桩身材料

435 2022-02-23 15:59:27

一、成桩工艺

石灰桩的成桩工艺分无管成桩和有管成桩(管内成桩)两大类。无管成桩是用人工或机械在土中成孔以后,分段填料、分段夯实,最后封顶而成。有管成桩是用各类打桩机在土中沉入钢管。往管内填料,然后用心管压实或在施工时振动、压缩空气等作用的同时。拔管形成桩身,再用盲板封管将桩顶段反压密实,同样封顶成桩。

无管成桩工艺不易保证成孔质量,尤其在软土中容易形成孔壁土的回涌,形成断桩、缩颈等质量缺陷,只适宜在土质较好的地区采用,一般桩长不宜大于6m。通常条件下的工程宜采用有管成桩工艺施工。

最简单的成桩工具是洛阳铲、用于无管成桩,桩长一般不超过5~6m。较先进的设备是能施加空气压力的生石灰专用打桩机。而用的最多的还是各类振动、锤击、静力压桩机,可采用预制桩尖或活辨钢管,通常是管内成桩。其中以振动打桩机的成桩质量较好,静压成桩仅用于软土。此外,也有用冲击钻机或螺旋钻机、爆扩法(药管法和药眼法)无管成桩以及新的石灰桩施工法——ZFZ法。分述如下∶

1.沉管法是常用的成孔方法。使用柴油或振动打桩机将带有特制桩尖的钢桩管打入土层中,达到设计深度后,缓慢拔出桩管即成桩孔。沉管法成孔的孔壁光滑规整,挤密效果和施工技术都比较容易控制和掌握,成孔最大深度由于受桩架高度的限制,一般不超过 8m。如图5.5.1。

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2。冲击法成孔是使用冲击钻机将0.6~3.2t锥形钻头提升0.5~2.0m高度后自由落下,反复冲击,使土层成孔。冲击法成孔的孔径大。孔深不受机架高度的限制,同一套设备既可成孔,又可填夯,不需另配填夯设备。该法适用于施工较大桩径和较长的石灰桩。

3. 螺旋钻进法成孔。优点是∶不使用冲洗液,符合石灰桩的施工要求;钻进时不断向孔壁挤压,可使孔壁保持稳定;可一次成孔,不需要升降工序;可进行深孔钻进,桩孔深度不受设备限制;钻进效率高,每小时效率可高达几十米。如图5.5.2。

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4.爆扩桩成孔工艺简单,不需要打桩机械,适用于缺少施工机械的新建工程场地。可分两种施工法∶

(1)药眼法∶将直径15~30mm 钢钎打人土中,拔出钢钎后土中形成小孔眼(药眼),再往药眼内直接装填炸药和1~2个电雷管,引爆后即成桩孔。此法适用于含水量不超过22%的土层。如图4.5.6。

(2)药管法∶用洛阳铲或扁锥头钢铲在土中挖成直径 60~80mm、深度与桩孔设计深度一致的孔洞,然后往孔内放入炸药管和1~2个电雷管,引爆后即成桩孔。此法适用于含水量较大的土层。如图4.5.5。

5.ZFZ法∶ZFZ法是用经改进后的长螺旋钻机,正转成孔,反转挤密成桩,施工程序如图5.5.3。

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二、桩身材料

石灰桩的主要材料是生石灰。生石灰宜用钙质石灰(MgO含量不大于5%),不宜选用镁质石灰(MgO含量大于5%)。钙质石灰比镁质石灰硬化速度快,放热效应高,质量较好。要求采用新鲜(现烧)良好的块灰并需过筛;活性氧化钙含量不应少于70%,含粉量不得超过总重量的15%;过火的或欠火的、受潮的生石灰均会影响加固效果,不宜采用。块灰粒径一般以30~50mm为佳,粒径大小可以调整,粒径不应大于70mm,并宜选用合适级配,灰中夹石不得大于5%。生石灰技术指标如表2.4.10。

石灰桩中常用的掺合料是粉煤灰或火山灰等活性材料。粉煤灰或火山灰与生石灰的重量配合比一般为3∶7或2∶8。粉煤灰以含活性 SiO2、Al,O3、Fe,O3量高者为佳。掺合料应保持适当的含水量,使用粉煤灰或炉渣时含水量宜控制在 30%左右,过小不易夯实,过大则在地下水位以下易引起冲孔(放炮)。无经验时宜进行成桩工艺试验,以确定密实度的施工工艺指标。要求采用干灰时,含水量应小于5%。掺入粉煤灰可以提高桩身强度,减少桩身的膨胀应力及膨胀量。粉煤灰和火山灰的基本成分如表5.5.1。

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石灰砂桩应采用中、粗砂,含泥量不应超过8%。掺入砂子可增加桩身密实度,砂的掺入量应通过试验确定,以能填充生石灰块间的孔隙为佳。