地基处理技术石灰桩法

第5章石灰桩法5.1概述石灰桩是指采用机械或人工方法在地基中成孔，然后灌入生石灰块或按一定比例加入粉煤灰、炉渣、火山灰等掺合料及少量外加剂进行振密或夯实而形成的桩体，石灰桩与经改良的桩周土共同组成石灰桩复合地基以支承上部建筑物。

石灰桩法适用于加固杂填土、素填土、淤泥、淤泥质土和粘性土地基，对素填土、淤泥、淤泥质土的加固效果尤为显著。

有经验时也可用于粉土地基。

加固深度从几米到十几米。

不适用于地下水以下的砂类土。

5.2 加固机理1.桩间土(1)成桩挤密主要发生在不排土成桩工艺之中。

对土的挤密效果随不排土工艺和成桩夯实桩料的情况，桩径和桩距不同而不同，挤密效果还与土质、土覆压力及地下水状况有密切关系。

成孔及成桩的挤压可以提高一般黏性土和粉土的承载力，大体上为原土强度的1. 1~ 1. 5倍。

对于杂填土，不排土的成孔工艺有显著的挤密效果。

对于灵敏度高的饱和软粘土(包括淤泥)，成桩中不能挤密桩间土，而且还破坏了土的结构，强度下降。

作为浅层加固的石灰桩，由于被加固土层的上覆压力不大，且有隆起现象，成桩过程中的挤密效应不大。

对一般黏性土，粉土，可考虑1. 1左右的加强系数。

而杂填土和含水量适当的素填土（砂）应根据现场测试结果确定。

对饱和软黏土和淤泥则不考虑。

(2)膨胀挤密生石灰体积膨胀的主要原因是固体崩解空隙体积增大，颗粒比表面积增大，附着物增多，使固相颗粒体积也增大。

在自然状态下熟化后其体积增到1. 5~3. 5倍。

(3)高温效应1kg的生石灰水化生成Ca(OH)2时，理论上放出278千卡的热量，经测定放热时间在水化充分进行时为1h。

因此，生石灰CaO成分越高，桩内生石灰用量越大时，升温越高。

日本的纯生石灰桩测得的桩内温度最高达400℃。

我国加掺合料的石灰桩，桩内温度最高达200~300℃。

桩间土温度的升高滞后于桩体，在正常置换比的情况下，桩间土的温度最高可达40~50℃，由于桩数多，桩区内温度消散很慢，在全部桩施工完毕后15d，地温仍达25℃左右，完全恢复地温至少要20~30d甚至更长的时间。

石灰桩施工方案一、施工准备1.现场勘察与准备在进行石灰桩施工前，首先需要对施工现场进行详细的勘察与准备工作。

2.设备准备在施工过程中需要准备适当的设备，包括挖掘机、搅拌车、搅拌钻等。

3.材料准备施工过程中需要准备足够的石灰等辅助材料。

二、施工步骤1.桩位布置根据设计要求，确定桩位的布置方案，标明每个桩的位置。

2.桩孔挖掘使用挖掘机在桩位处挖掘孔洞，孔深根据设计要求确定。

3.搅拌将石灰加入到搅拌车中进行搅拌，直至石灰变成均匀状。

4.桩孔注入将搅拌好的石灰混合物注入到桩孔中，填充到设计标高。

5.桩顶处理在桩顶部分，进行整平、压实等处理，确保桩头的稳固性。

三、施工质量控制1.施工方案设计严格按照设计方案执行施工，确保桩位、桩孔等位置准确无误。

2.材料质量对所使用的石灰等材料进行质量检验，确保施工材料符合标准要求。

3.施工工艺严格按照石灰桩的施工工艺要求进行操作，确保施工质量。

四、施工安全1.安全防护在施工现场设置明显的安全警示标识，合理设置施工区域，保障施工人员安全。

2.施工人员培训施工前对施工人员进行有关石灰桩施工的培训，提高施工人员的安全意识。

五、施工验收1.现场验收施工完成后，进行现场验收，检查石灰桩的质量及工程的完整性。

2.监测对石灰桩进行监测，确保其满足设计要求及使用要求。

六、总结石灰桩作为一种常见的地基处理方法，在施工中需要严格按照设计要求和规范要求进行操作，确保施工质量和安全，最终达到预期的工程效果。

一石灰桩的概念答：石灰桩是由生石灰与粉煤灰掺合等拌合均匀，在孔内分层夯实形成竖向增强体，并于桩间组成复合地基，地基处理方法。

二适用条件石灰桩适用于处理饱和粘性土，淤泥地质‘素填土和杂填土等地基，在该法用于地下水位以上土层时，宜增强掺合料的含水量，并并减少石灰的用量，或采用土层浸水等措施。

三加固机理 1.桩间土：1.1成孔挤密作用石灰桩在成孔过程中，对桩间有挤密作用，对非饱和土或渗透性较强的土，挤密效果较好，对饱和软黏土挤密效果差1.2生石灰吸水膨胀挤密作用石灰桩加固地基的作用机理除了成孔时挤密桩周围土体外,主要在于生石灰在桩孔中吸收桩周围土层的孔隙水变成熟石灰时产生体积膨胀挤密桩周围土减少其孔隙比加速地基土的固结,提高地基承载力。

对湿陷性黄土地基石灰桩可消除湿陷性,从而使地基得到加固。

生石灰与桩间土层中的水分发生的化学反应CaO+H2O= Ca(OH)21.3置换作用在软弱土层中设置具有一定强度和刚度的石灰桩，其置换作用可以提高地基承载力和改善变形特性1.4吸水升温使桩间土强度提高1kg生石灰消除反应要吸收0.8～0.9kg水，水化时放出1172kj热量桩心温度可达200C～400C这种热量可提高地基土的温度（实测桩间土温度在500C左右）使土中水分大量蒸发这样加速了土体固结，提高了桩间土的抗剪强度1.5离子交换和碳化作用：石灰中的钙离子和土中的钠离子会在桩体和桩孔界面上产生交换。

改变土粒表面的带电状态，使粘土颗粒混聚起来形成团粒，同时生石灰吸水生成Ca（OH）2与土中二氧化硅和氧化铝产生反应形成水化硅酸钙（CaO.SiO2. mH2O），水化铝酸钙（4Ca.Al2O3.13H2O）和水化硅铝酸钙（2 CaO. Al2O3 .SiO2.6H2O）等水化物产生胶结作用在桩孔表面形成一定厚度的硬壳（厚度可达5-10cm）提高土的纯度，可随龄期而增长。

2.桩身对于单一的以生石灰作原料的生石灰，当生石灰水化后，生石灰的直径可胀到原来所填的生石灰块屑体积的贻贝，如充填密实和纯氧化钙的含量很高，则生石灰密度可达1.1～1.2t/ m3主讲：吴畏（四）工艺流程（一）石灰桩有管内成桩和管外成桩两种方式，一般采用管内成桩法。

石灰桩加固地基施工要点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。

①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1.5—3.5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。

任务石灰桩施工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。

①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—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。

小直径石灰桩是指直径小于等于80mm的生石灰压注桩，与大直径〔D＞80mm〕的桩相比，施工简单，生石灰固化反响彻底，容易早期测定复合地基载力，由于施工机械〔工具〕简单，操作不受场地限制，对环境无污染，无噪音干扰，本钱低廉，深受业主喜爱。

但在施工期间，要求施工人员应具有较高的敬业精神，严格操作，认真捣实。

石灰桩加固地基最适合于高含水量粘性大、素填土、杂填土、淤泥质土层，其含水量一般在40%-95%，无侧限压缩强度在10kPa以上，在新乡地区基工程中，一般软弱地基的承载力在60-90kPa时，多层砖混结构工程中应用较经济。

2、加固原理小直径石灰桩用D=40-80mm钢管成孔、间距100-300mm，把以生石灰为主的材料压注入孔，形成柱状，使生石灰吸取地基土中的孔隙水，发生化学反响，生成有较高强度的桩。

由于周围地基的孔隙被吸收，含水量下降，加速地基土的固结，同时，桩本身吸水膨胀，挤实了四周的土。

而化学反响释放热量引起水分蒸发，也使地基中水分减少，这样地基就得到了加固。

2.1降低含水量桩中的生石灰经过下述的反响过程，以化合水的形式吸收桩周围地基中的孔隙水：CaO+H2O=Ca〔OH〕2上式中生石灰反响成熟石灰时的需水量为石灰量的32.15%。

反响后体积约增1倍，加上原生石灰间孔隙及反响后的熟石灰间的孔隙均可充填水。

又由于反响产生大量热量，引起水分蒸发，降低了含水量，促进了桩周围地基土固结，从而在结构物建造后使地基沉降大大减小。

2.2增加粘聚力在生石灰桩刚施工完后，地基土由于被扰动，地基强度暂时降低，其降低程度与地基土的灵敏度成正比。

然后随着生石灰桩效果的发挥，土的扰动影响被抵消，地基强度逐渐上升，约二周就呈大体稳定之势，地基强度的提高，主要是地基土被加速固结后，粘聚力有了较大提高。

〔2〕确定石灰桩的长度、直径、间距、平面布置方式。

桩径和间距一般关系为L=〔3-5〕D，布置形式可为梅花式、矩形或三角分布，桩长度一般0.5-1.5m，然后验算是否满足薄弱层和根底宽度要求。

第4章膨胀土路基石灰桩处理方法4.1 石灰桩法在软弱地基中用机械成孔，填入固化剂的生石灰并加以压实形成桩体，利用生石灰的吸水膨胀放热作用和土与石灰的离子交换反应凝硬反应等作用，改善周围土体的物理力学性质，石灰桩和周围被改良的土体一起组成复合地基，达到地基加固的目的。

适用：软弱粘性土地基。

根据钻孔柱状图可知，本设计需要的土层数据如下表4-1：表 4-1 土的地质条件层数密度（g/cm3）每层的厚度（m ）每层的承载力（kPa ）土的性质第1层水位上 第1层水位下 第2层 第3层 第4层 第5层 第6层 第7层 第8层1.923 1.926 1.937 1.925 1.689 1.895 1.927 1.8872.0352.70 0.50 1.32 2.583.40 1.50 1.80 2.50 3.80150 150 100 140 100 150 130 110 250亚粘土 亚粘土 亚粘土 亚粘土 淤泥粘质土 亚粘土 亚粘土 亚粘土 亚粘土 注：第九层及其以下各层的数据本设计不需要4.2 设计基本要求填土高6m ，顶面宽27.5m ，底面宽36.5m ，坡度为1：1.5，长度为30m ，地基处理面积为1320m²。

路基下的软土地基采用石灰桩进行加固处理，形成复合地基，使之满足上部路基承载力和总体沉降的要求。

设计要求为：复合地基承载力特征值：ƒ>108kPa ；软弱下卧层承载力满足要求z cz z f p p ≤+；复合地基工后总沉降量：S<10cm [16]。

4.3 极限高度的计算土的单位体积重量即重度按下式计算：ργ⨯=g ，ρ为土的密度，为重力加速度，取9.8s m 。

计算每层土的自重q 为：h r q ⨯=（4—1）式中，——土层的厚度；γ——土的重度，其中，当地下水位以上部分采用原状土的重度(第一层水g hΔσ=Δσ位上)；地下水位以下的部分采用土的浮重度(第一层水位下及其以下所有的层)，浮重度为土的饱和重度减去水的重度。