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会计学§5.1砂石桩法§5.2石灰桩法§5.3土与灰土挤密桩法§5.4夯实水泥土法(tǔfǎ)§5.5水泥粉煤灰碎石桩法5.2石灰(shíhuī)桩法按用料特征和施工工艺的分类方法如下:(1)石灰桩法(又称块灰灌入法):是采用钢套管成孔,然后在孔中灌入新鲜生石灰块,或在生石灰块中掺入适量的水硬性掺和料和火山灰,一般的经验配合比为8:2或7:3。在拔管的同时进行振密或捣密,利用生石灰吸取桩周土体中水分进行水化反应,此时生石灰的吸水、膨胀、发热以及离子交换作用,使桩四周土体的含水量降低、孔隙比减小,使土体挤密和桩体硬化。桩和桩间土共同承受荷载,成为一种(yīzhǒnɡ)复合地基。(2)石灰柱法(也叫粉灰搅拌法):粉灰搅拌法是粉体喷射搅拌法的一种(yīzhǒnɡ)。所用的原材料是石灰粉,通过特制的搅拌机将石灰粉加固料与原位软土搅拌均匀,促使软土硬结,形成石灰(土)柱。(3)石灰浆压力喷注法:是压力注浆法的一种,它是采用压力将石灰浆或石灰—粉煤灰浆喷注于地基的孔隙内或预先钻好的钻孔(zuànkǒnꞬ)内,使灰浆在地基土中扩散和硬凝,形成不透水的网状结构层,从而达到加固目的。此法可用于处理膨胀土,借以减少膨胀潜势和隆起;加固破坏的堤岸岸坡;整治易松动下沉的铁路路基等,此法在国内很少应用。石灰桩的加固机理可从桩间土、桩身和复合地基三方面进行分析。(1)桩间土加固机理①成孔挤密:石灰桩施工时是由振动钢管下沉而成孔,使桩间土产生挤压和排土作用,其挤密效果与土质、上覆压力及地下水状况等有密切(mìqiè)关联。一般地基土的渗透性愈大,打桩挤密效果愈好;挤密效果在地下水位以上比地下水位以下为好。然而,对灵敏度高的饱和软弱粘土,成桩过程中非但不能挤密桩间土,而且还会破坏土的结构,促使土的强度降低。②膨胀挤密:生石灰桩打入土中,首先发生消化反应,吸水、发热、产生体积膨胀,直到桩内的毛细吸力达到平衡为止,使桩间土受到强大的挤压力,这对地下水位以下软粘土的挤密起主导作用。③脱水挤密:软粘土的含水量一般为40%~80%,1kg生石灰的消解反应要吸收0.32kg的水。同时,由于反应中放出大量热量提高了地基土的温度,实测桩间土的温度在50℃以上,使土产生一定的汽化脱水,从而使土中含水量下降,孔隙(kǒngxì)比减小,土颗粒靠拢挤密,在所加固区的地下水位也有一定的下降。④胶凝作用:由于生石灰吸水生成的Ca(OH)2中一部分与土中二氧化硅和氧化铝产生化学反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物。水化物对土颗粒产生胶结作用,使土聚集体积增大,并趋于紧密。同时加固土粘粒含量减少,说明颗粒胶结作用从本质上改变了土的结构,提高了土的强度,而土体的强度将随龄期的增长而增加。⑤离子交换:土的微小颗粒具有一定的胶体性质,它们一般带有负电荷,表面吸附一定数量的钠、氢、钾等低价阳离子(Na+、H+、K+)。石灰是一种强电解质,在土中加入石灰后,Ca(OH)2水化生成的钙离子(Ca2+)与粘土矿物中的钠、氢、钾离子产生离子交换作用,原来的钠(钾)土变成钙土,土颗粒表面所吸附的离子由一价变成了二价,减少了土颗粒表面吸附水膜的厚度(hòudù),使土粒相互之间更为接近,分子引力增加,许多单个土粒聚成小团粒,组成一个稳定结构,在石灰桩表层形成一个强度很高的硬壳层。(2)桩身加固机理:可通过下述途径来提高石灰桩的强度,克服桩中心软弱的问题:①必须要求石灰桩应具有一定的初始密度,而且吸水过程中有一定的压力,限制其自由胀发。②加大充盈系数(如1.6-1.7),提高石灰含量或缩短桩距,进一步约束(yuēshù)桩的胀发作用,也可提高桩的密实度。③桩顶采用粘土封顶,可限制由于石灰膨胀而隆起,同样可起到提高桩身密实度的作用。④用砂填石灰桩的孔隙,使胀发后的石灰桩本身比胀发前密实,但并不减弱桩身的排水固结作用。⑤采用掺合料(粉煤灰、火山灰、钢渣或粘性土)也可防止石灰桩的软心。(3)复合地基由于石灰桩桩体较桩间土具有更大的强度(抗压强度约500kPa),在与桩间土形成复合地基中具有桩体作用。当承受荷载时,桩上将产生应力集中现象。根据国内实测数据,石灰桩复合地基的桩土应力比一般为2.5~5.0。石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基。用于地下水位以上的土层(tǔcénꞬ)时,宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用量,或采取土层(tǔcénꞬ)浸水等措施。5.2.3设计(shèjì)计算(2)桩长:取决于石灰桩的加固目的、上部结构条件及成孔机具。①若石灰桩加固只是为了形成一层压缩性较小的垫层,则桩长可较小,一般可取2~4m。②若加固目的是为了减少沉降或解决深层滑动问题,则需要较长的桩,保证(bǎozhèng)桩长穿过滑动面。③洛阳铲成孔时桩