小直径石灰桩在软弱地基处理中的应用

   1、应用范围 

　　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，生石灰固化反应彻底，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，成本低廉，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，发生化学反应，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。而化学反应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应过程，以化合水的形式吸收桩周围地基中的孔隙水： 

　　CaO+H2O=Ca(OH)2 

　　上式中生石灰反应成熟石灰时的需水量为石灰量的32.15%。反应后体积约增1倍，加上原生石灰间孔隙及反应后的熟石灰间的孔隙均可充填水。又由于反应产生大量热量，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。 

　　3、设计方法 

　　（1） 根据提供的地质勘察报告和建筑物结构形式确定地基持力层是否采用石灰桩，持力层的土层为杂填土、粉质粘土、素填土或淤泥质土时，并且承载力≤80 kPa，厚度大于1m，经分析挖除软弱土层不经济或不可能时，可采取生石灰桩处理地基。

　　（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基础宽度要求。 

　　（3） 确定桩土复合地基承载力，其中一般处理后F≥120 kPa，当F＞150 kPa一般取150 kPa。 

　　（4） 审核检验：施工结束后，检验复合地基承载力。 

　　４、施工方法 

　　成孔工具为洛阳铲或端部尖形的钢管；填充生石灰的捣实工具，用空心套管，辅助以钢筋棍捣实。填充速度不宜过快、过猛。由于施工中无噪音、无污染，成本低廉，可昼夜施工，不受环境场地限制。 

　　桩的材料：因纯熟石灰为粉末状，无多大强度，实际施工中，桩孔内可掺入其它材料，如砂土，一般填充料的比例为：小生石灰块75%-80%，生石灰粉25%-20%。（有时内掺少量粉煤灰或干砂土、白云土、约占4%左右和0.5%的石膏），在施工振捣中一般会渗入1%-3%左右原状土。这些材料共同作用可形成密实的生石灰桩。 

　　5、实例 

　　5.1 工程概况 

　　石羊住宅楼，砖混结构，六层。 

　　5.2 地基条件 

　　第一单元土层厚2.9-4.7m，承载力fk=70 kPa，杂填土、粉质粘土、局部以粉土为主的素填土；第二单元厚2.1-4.0m，fk=130 kPa，粘土层，以下无软弱土层。 

　　5.3 桩设计 

　　根据经验，一般情况下地基强度经处理后可提高到原地基的1.5-2.3倍来考虑，对我市解放初期的杂填土，经处理后承载力提到120-140 kPa。按处理后地基承载力达到fk=120 kPa，确定混凝土带基为1.8m宽，桩加因宽度2.5m，桩距200mm，每平方米桩总数25根，梅花形布置，用直径D=48mm的钢管成孔。室内外差0.65m，从技术经济角度考虑，基础埋深-1.9m，桩长0.6m，混凝土垫层厚0.1m，下卧层验算满足要求。 

　　5.4 施工期 

　　按上述方法施工，三天全部完成。 

　　5.5 效果评价 

　　生石灰桩施工完后，一定要作判断，一般可做标准贯入度试验，或环刀取样进行室内试验，对有经验的设计人员也可凭经验判断。该工程施工完后，环刀取样进行室内试验，结果fk＞125 kPa，基础宽度按fk=125 kPa修正后，浇注混凝土垫层，打混凝土带基。一般情况下石灰桩施工完后一周内强度可达到最终强度的80%左右，随着时间的增加4年左右趋于稳定，经多年实践，该方法用于永久性建筑物是绝对牢固可靠的。该处理方法比碎石桩、喷粉桩节约造价20%-80%，深受业主青睐。