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岩土研究院

石灰桩成桩工艺和设备

339 2022-04-26 09:44:42

施工方法

石灰桩成桩工艺分无管成桩和管内成桩两种。无管成桩是用人工或机械在土中成孔以后。分段投料分段用夯锤夯实。最后封顶而成。管内成桩则是用各类桩机打入钢管。往管内填料,用芯管分段夯实;或者在施加振动、压缩空气等的同时,提升钢管形成桩身,再用盲板封管将桩顶段反压密实,最后封顶成桩。

无管成桩工艺不易保证成桩质量。尤其在软土中易发生孔壁土的回涌。导致缩颈断桩等问题,只宜在土质条件相对较好的地区采用,一般桩长不宜大于 6m。

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桩机,国内有上海岩土工程勘察设计研究院研制的增加气压装置和空中投料设施的 DZ—30Y 型振动桩机和宁波大学等研制的步履式专用石灰桩机。而用得最多的还是各类振动、锤击、静压桩机,可采用预制桩尖或活瓣钢管,通常是管内成桩。其中以振动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无管成桩的。关于这些设备的详细介绍可参见文献。

桩身材料

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施工要点

为使石灰桩复合地基达到设计预期的要求,施工中应采取保证桩身质量和桩间土的加固效果的措施,并保证施工安全和防止污染。为此提出以下施工要点;

1.施工前进行成桩试验和材料配合比试验,以验证设计的合理性和成桩工艺的适宜性,并确定合适的成桩参数,如桩身材料配合比、填料数量、气压或夯击参数等,并了解施工中可能发生的问题和决定相应的对策。

2.保证桩身填料的充盈系数和密实度。桩身灌灰量按生石灰的天然密度折算应达到(1.5~2.0)V(V一桩孔或桩管体积),并逐段控制充盈系数。采用夯锤夯实桩身的,应分段夯填,每段高度不大于100cm。采用振动密实的,投料后应边振边拔管,不得随意停振。长桩宜辅以气压灌灰。

3.严格做好封顶。封顶好坏是石灰桩法成败的关键之一,好的封顶增加石灰桩的上覆压力,减少向上胀发引起的能量损失,保证桩身强度。封顶材料可用素土、灰土、素混凝土等,长度一般为50~100cm,必须夯压密实。如能在石灰桩复合地基上铺上灰土、道碴或片石垫层后再夯压碾实,则加固效果更佳。

4.控制施工次序。打桩次序应由外向内、先周边后中间地进行。桩机行驶路线宜用前进式。这样做有利于挤密桩间土和增加桩身约束力,也有利于减少场地四周地下水对桩身材料的影响。

5.防止过量水浸泡桩身。当土中含水量过大,或有渗流,或处雨季,则应采取降水、排水和阻水措施。

6.保证施工安全和防止环境污染。贮存生石灰要防止发热引燃。灌灰时避免孔口喷溅伤人(宜先清除桩孔内积水,软土中施工宜先在孔底灌人 50cm 厚的砂)。应采取措施减少粉尘飞扬,如用新鲜块灰、合理组织施工、使用先进的密封工艺等。

质量检验

检验内容一般包括桩点位置、桩孔质量、桩身质量、桩间土加固效果和复合地基承载力,其中后三项应在成桩后一个月进行。

一、桩点位置

检查基础轴线、临时水准点和桩点位置是否与施工图相符。

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有条件时可开挖检查,观测桩身直立程度、桩的外形尺寸、桩身均匀性、密实度和坚硬程度,定性地判定桩身质量。

单桩载荷试验也是检验桩身质量的较可靠方法,可得到桩承载力、变形模量等参数,结合桩间土载荷试验,可以推算复合地基的承载力和变形是否满足设计要求。

四、桩间土加固效果

一般采用静力触探、标贯试验、轻便触探、旁压试验等原位测试方法,软土中也可以用十字板试验。同时钻取土样做室内土工试验,尤应分析含水量、孔隙比等指标的变化。

注意到桩间土的加固效果与孔位离桩身的距离有关,为统一标准,建议试验孔和取样孔取桩位对角线1/4处的位置。