本发明涉及在现场向土壤中压入粘接剂的方法筑桩。 五十年代初,开始应用生石灰桩加固软弱地基,该技术主要是利用生石灰的吸水膨胀作用挤密地基,使地基的含水量降低,孔隙比减少,从而提高地基的强度,但由于生石灰吸水后变成熟石灰呈软膏状态,几十年内得不到硬结,形成软心,从而影响了石灰桩的质量,有碍于地基承载力的提高。为了克服软心问题,1959年北京建筑研究院地基所进行了生石灰加砂桩试验,在生石灰桩内掺加砂,用砂填充生石灰的空隙,从而提高了桩体材料的密实度,解决了软心问题,但由于砂与灰膏之间不能发生硬凝反应,只能形成有灰膏填孔的砂桩,其强度仍然没有大的提高,桩体不具有整体性;1981年,江苏省采用生石灰加粉煤灰桩,由于粉煤灰中含有较多的二氧化硅、氧化铝和氧化铁等活性成分,它们与灰膏中的钙离子发生化学反应,生成具有水硬性的水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙,形成具有一定硬度和整体性的桩体,解决了软心问题,但由于生石灰加粉煤灰桩中无骨料,桩身强度在40-50KPa,仍偏低,还由于粉煤灰的重度小,掺加的比例较大时不仅减弱了对桩间土的挤密效果,而且对沉管下料带来困难。
本发明的目地是提出一种既无软心、又能显著提高桩身强度和整体性的加固软弱地基的二灰砂桩及其制造方法。
这种二灰砂桩,包括生石灰、砂和粉煤灰、三者的重量配比是当地基土层的含水量
≥20%时,生石灰∶砂∶粉煤灰=2.8-3.2,1.0∶1.0,
在12-20%的范围内,生石灰∶砂∶粉煤灰=1.2-1.4∶1.0∶1.0
≤12%时,生石灰∶砂∶粉煤灰=0.48-0.52∶1.0∶1.0。
为了提高软弱地基的加固效果,选取材料时,最好选用氧化钙含量高于60%的生石灰、二氧化硅和氧化铝的总含量高于70%的粉煤灰、粒径为0.25-0.50mm的中粗砂。
由于这种二灰砂桩是由生石灰、砂和粉煤灰构成,生石灰吸收地基中的水分后,生成氢氧化钙,体积膨胀,挤密地基,使地基中的含水量降低,空隙比减少,粉煤灰中的活性成分二氧化硅、氧化铝和氧化铁,与部分溶于水的氢氧化钙发生离子交换作用,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙,这三种水硬性化合物与作为骨料的砂胶结在一起,形成的桩身既无软心,又显著提高了强度和整体性,桩身承载力可达730MPa;用这种二灰砂桩加固后的复合地基,承载力是原地基的2-3倍,变形模量是原地基的2-4倍,地基的含水量降低10-40%,孔隙比减小11-20%。因此,用这种二灰砂桩加固软弱地基,具有造价低、实用性强、质量稳定、加固效果好的特点,其成本只有混凝土桩的三分之一。
加固软弱地基的二灰砂桩的制造方法:
a、选取生石灰、砂和粉煤灰,并将生石灰粉碎到粒径小于30mm、粉末少于20%,然后
b、按地基土层含水量所要求的配比混合、拌匀,再
c、填入到桩孔中,并边填料边振捣、直到设计标高,最后
d、用土封顶。
用二灰砂桩加固软弱地基的详细内容结合实施例说明。
例1
一供电大楼,十一层,建筑面积6020m2,高52.80m,框剪结构,箱形基础,地基主要压缩层由两个淤泥质粘土层和两个高触敏性的粉土层相间构成,自上至下,第一淤泥质粘土层含水量44.9%、孔隙比0.788、变形模量2.82MPa,第一粉土层含水量16.7%,孔隙比0.678、变形模量11.26MPa,第二淤泥质粘土层含水量22.7%、孔隙比0.720、变形模量4.3MPa,第二粉土层含水量11.9%、孔隙比0.626、变形模量10.38,采用φ400mm二灰砂桩加固地基,螺旋钻成孔,按1200mm×1200mm的方格布桩,桩长4.72m,下端穿入硬土层,箱基底面积18.4×29.5m2,底板之外每边设三排围护桩。所有桩的桩体选用氧化钙含量72%的生石灰、二氧化硅含量55%和氧化铝含量20%的粉煤灰、粒径为0.25-0.5mm的中粗砂,并将生石灰粉碎到粒径小于30mm、粉末少于20%,按重量依据生石灰∶砂∶粉煤灰,第二粉土层为0.48-0.52∶1.0∶1.0、第一粉土层为1.2-1.4∶1.0∶1.0、其余两个土层为2.8-3.0∶1.0∶1.0的配比备料、并混合、拌匀,填入到桩孔中,边填料边振捣、直到设计标高,保证填料的充盈系数不小于1.2,最后用灰土夯实封顶,灰土的厚度为60cm。
经测试,桩身承载力为730MPa,复合地基的承载力见表1,复合地基各土层的参数见表2。
表1土层承载力(KPa)加固前加固后复合地基第一淤泥质粘土层95120280第一粉土层160190340第二淤泥质粘土层110130290第二粉土层200300440
表2土层含水量(%)孔隙比变形模量(MPa)加固前加固后加固前加固后加固前加固后第一淤泥质粘土层44.939.90.7880.7012.824.30第一粉土层16.713.40.6780.55311.2611.69第二淤泥质粘土层22.718.850.7200.5784.307.70第二粉土层11.912.00.6260.52410.3810.80
例2
一宿舍楼,长60.37mm、宽11.54m、高15.70m,五层砖混结构,条形基础,地基分三层,自上至下,第一层为杂填土,含水量24.6%、空隙比0.791、变形模量5.42MPa,第二层为粉质粘土,含水量22.9%、空隙比0.813、变形模量6.32MPa,第三层为粘土,含水量24.1%、空隙比0.715、变形模量8.3MPa,采用φ300mm二灰砂桩加固地基,振动沉管机成孔,沿条形基础双排正三角布置,桩距1.0m,桩长7m,共614根桩。所有桩的桩体选用氧化钙含量65%的生石灰、二氧化硅含量60%和氧化铝含量26%的粉煤灰、粒径为0.25-0.50mm的中粗砂,并将生石灰粉碎到粒径小于30mm、粉末少于20%,按重量依据生石灰∶砂∶粉煤灰为3.0-3.2∶1.0∶1.0的配比备料、混合、拌匀,边振动拔管边填料,每隔2m停拔留振5秒钟,直到设计标高,保证填料的充盈系数不小于1.2,最后用素土封顶,素土的厚度为80cm。
经测试,桩身承载力为732KPa,桩身变形模量为62.3MPa,地基的承载力由加固前的84KPa提高到加固后的261KPa,变形模量由加固前的5.42-8.3MPa提高到加固后的21.9KPa。