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岩土研究院

石灰桩的发展和概述

296 2022-01-18 10:28:10

4.6.1 石灰桩

概述

石灰桩是指桩体材料以生石灰为主要固化剂的低粘结强度桩,属低强度和桩体可压缩的柔性桩。

石灰桩的桩体材料由生石灰(块状或粉状)和掺合料(粉煤灰、炉渣、火山灰、矿渣、粘性土等常 用掺合料以及少量附加剂如石膏、水泥等)组成。掺合料可因地制宜选用上述材料中的某一种。附加剂仅在为提高桩体强度或在地下水渗透速度较大时采用。

早期的石灰桩采用纯生石灰作桩体材料,当桩体密实度较差时,常出现桩中心软化,即所谓的"糖心"现象。20世纪 80年代初期,我国已开始在石灰桩中如入火山灰、粉煤灰等掺

合料。实践证明掺合料可以充填生石灰的空隙。有效发挥生石灰的膨胀挤密作用,还可节约生石灰。同时含有活性物质(SiC,、AL,O3)的掺合料有利于提高桩身强度。80年代末期,随着应用石灰桩的单位的增多,有的将使用掺合料的桩叫做"二灰桩"、"双灰桩"等等。按照最早使用掺合料的江苏、浙江,湖北等地以及国外的习惯,考虑命名的科学性,在此仍将上述桩叫做石灰桩。

石灰桩使用大量的掺合料,而掺合料不可能保持干燥,掺合料与生石灰混合后很快发生吸水膨胀反应,在机械施工中极易堵管。所以日本采用旋转套管法施工时,桩体材料仍为纯生石灰,未加掺合料的石灰桩造价高,桩体强度偏低。

我国是研究应用石灰桩最早的国家。在20 世纪 50年代初期.天津地区已开展了石灰桩的研究。其目的是利用生石灰吸水膨胀挤密桩间土的原理加固饱和软土或淤泥。尔后铁道科学院、同济大学、江苏省建筑设计院、浙江省建筑科研所、天津市建筑科研所、东南大学、河海大学、湖北省建筑科学研究设计院、华中理工大学、太原工业大学、宁波大学、上海勘察院等三十余个大专院校、科研、设计及施工单位进行了石灰桩的研究和应用。1987年建设部下达了石灰桩成桩工艺及设计计算的重点研究课题计划,由湖北省建筑科学研究设计院、中国建筑科学研究院地基所、江苏省建筑设计院承担课题研究,浙江省建筑科学研究院、太原工业大学、天津市建筑科学研究院提供了各自研究和应用的成果资料。经过系统的室内大型模拟试验、现场测试,对石灰桩的作用机理、承载特性以及计算方法进行了较为全面地研究、分析和总结,提出了石灰桩水下硬化的机理及复合地基加固层的减载效应等新观点,根据石灰桩复合地基变形场的性状提出了承载力及变形的计算方法.洪一步完善了石灰桩复合地基的理论与实践。

鉴于石灰桩作用机理(物理、化学)的复杂性,石灰桩的研究和应用经历了长期曲折的过程,特别是施工工艺的制约,严重地影响了石灰桩的发展。目前,湖北和山西地区应用较多,过去大量应用石灰桩的南京市已不应用。尽管如此,全国已有包括台湾在内的近二十个省市自治区有研究应用的历史,用石灰桩处理地基的建(构)筑物超过 1000栋。石灰桩还用于既有建筑物地基加固、路基加固、大面积堆载场地加固以及基坑边坡工程之中,取得了良好的社会效益和经济效益,是一项具有我国特色的地基处理工艺。

当前的石灰桩最常用的施工工艺是人工洛阳铲成孔,这种工艺不受场地限制,机动灵活,造价低廉,更适宜于既有建筑物的加固工程。但洛阳铲成孔的深度受到限制,一般不宜超过 5m

石灰桩成孔机械的研制是一项艰难的工作,重力密度较低的生石灰和掺合料迅速反应后极易堵管,截至目前尚未取得实质性突破,没有研制出适应我国国情的石灰桩施工机械。目前仍采用各种沉管桩机或长螺旋钻机进行施工,不能明显降低造价,严重地阻碍了石灰桩的应用、是当前一项亟待解决的问题。

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