浅谈石灰桩在纠偏加固既有建筑物中的应用
石灰桩加固软土地基机理综述
同 时 在 岩 土 自重 的影 响下 ,岩 土 出现 崩
滑 坡 的 出现 。
塌 、滚 动 现 象 。该 现 象 的 出现 对公 路施 泥石 流 泥 石 流 是 一 种 常 见 的 地 质 灾 害 对 公 路 施 工 带 来 严 重 的 不 利 影 响 。 其 形
取 相 应 的 处 理 措 施 加 强 不 良地 质 处理 工 往 往 会 带 来 极 大 的危 害 ,不 仅 影 响施
时 加 固 效 果 在 前 数 小 时 内 比水 泥 处理 的
要 明 显 来 得 快 。 值 得 注 意 的 是 , 当 石
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
根 据 设 计 确 定 石 灰 搅 拌 桩 钻 机 灰 搅 拌 桩 渗 透 系 数 K 值 足 够 小 ( 如 软 粘
粉 深层 搅 拌 桩 ( 简称石灰搅拌桩) 进 行 软 起 来 形 成 团 粒 , 同 时 生 石 灰 吸 水 生 成
土地 基 处理 .具 有技 术 简 单 可 行 ,且 经 Ca ( OH), 与 土 中 二氧 化 硅 和 氧 化 铝 产 济 合 理 的 特 点 . 能 有 效 地 加 固 软 弱 地 生 反 应 形 成 水 化 硅 酸 钙 ( Ca O S i O 、 基 ,减 少软 土 层 沉 降 和 整 体 工 程 工 后 沉 mH 2 0) .水 化 铝 酸 钙 ( 4 C a 、A I 2 03 、
公路施工中常见不 良地质 以及处理方法
河 北 路桥 集 团有 限公 司 陈 国 彦
引 言
在 公 路 工 程 施 工 中 往 往 会 遇 到 不
石灰桩加固机理
石灰桩加固机理石灰桩的加固机理可以从桩间土,桩身两方面分析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)2此时体积膨胀1.5~3.5倍,对桩间土发生挤密作用,使土颗粒靠拢挤密孔隙比减小,提高地基承载能力1.3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。
在上述几种因素的作用下,桩间土被挤密并通过物理化学作用,使其强度进一步提高,桩体的置换和竖向增强作用,使石灰桩符合地基达到要求。
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在古老建筑物中所挖出来的石灰桩里,曾经发现过桩周呈硬壳而中间呈软膏状态。
浅析石灰改良在路基施工中的应用
L o W C A R B o N W o R L D 2 o l 5 , 4
浅析石灰 改 良在路 基施 工 中的应 用
陈小洪 ( 四 川公 路桥梁建设集团公司公 路隧 道分公司, 四 川 成都 6 1 0 0 4 1 )
【 摘 要 】 在路基 施工中难免遇到一些有不 良土质分布 的地段 , 膨胀 土就是其中一个例子 , 它会给工程 带来眼中 的破坏性 , 尤其是会破坏 公路
( 9 ) 对 涂 料 厂 表 层 已经 风 干 晾 晒 来 在 完 成 第 一 次 的 铲 运 后 所 产 生 的 电话 吸 附 钙 离子 采 取 得 平衡 们 从 而 产 生 所 需 要 的 和 搅 拌 之 后 , 测定 掺 加 灰 土 的 天 然含 水 量是 多 少 ; 环 境 与 这 一 化 学 反 应 同时 进 行 的 另一 个 化 学作 用是 氢氧 化 ( 1 O ) 对每 一堆灰土进 行二次搅拌 , 用 装 载 机 把 堆 拌 场 的 钙 的硬 化 。 经 过 了 以上 的 综合 化 学作 用之 后 , 膨胀 土 的微 结 构 掺 了石 灰 的 土 翻 堆 到 另 一 处 .每 一 块 土 块 破 碎 的 粒 径 不 能 大
性 的 环 境 .在 这 样 的环 境 下 可 以 产 生 氢 氧化 钙 铝 改 变 膨 胀 土
( 4) 把 计 算 出来 的足 量 的 生 石 灰 以 人 X - 的 方 式 洒 在 堆 土
包 的表 层 . 尽 可 能 的撒 均 匀 : ( 5 ) 再 一 用 堆 土机 铲运 第 一 次 没 有 铲 运 的 涂料 层 , 运 至堆 拌场 . 并 倒 在 已经 拌 过 石 灰 的堆 土 包上 ; ( 6 ) 计 算 第二 次 需要 掺 加 的 生 石 灰 的 量 ; ( 7 ) 将 足 量 的 石 灰 量 以人 工 的 方 式 均 匀 的撒 在 堆 土 包 的 表层 :
石灰桩在既有建筑物加固中的应用
石 灰 桩 在 既 有 建 筑 物 加 固 中 的应 用
李 向 国
摘 要: 从桩 间土 、 身、 桩 复合地基 三方面分析 了石灰桩在建 筑物 中的加 固机理 明 了采 用石灰桩 进行既有建筑地基加 固处理是 可行 的。 证 关键词 : 石灰桩 , 间土 , 桩 桩身 , 复合地基 , 载力 承 中图分类号 : J7 .2 423 石灰桩是 指用 人 工 或机 械在 地 基 中成 孔后 , 灌人 生石 灰 块 成 的桩柱体 。用石灰桩加 固软弱地基 , 同的土质会 产生不 同的 不 结; 如果被加 固土 的渗透系数太 大, 则石灰难 以密实 。 文献标识码 : A
用地相对紧张 , 校方考虑将原有教学楼 由三层增加至 四层 。 据现场 钻孔资料 , 教学楼 地基 土地层分 三层 : 该 第①层 为第 四系全新统杂填土 , 结构疏 松 , 大量煤屑及砖块 ; 含 第②层为第 四
压力 , 间土密实度提高 , 有助于提高地基 的强度 。 使桩 这将
1 1 3 胶 凝及离子交换作用 ..
石 灰桩 采用 30mm桩径 ; 0 桩距取桩径 的 2 7倍 , 8 0rm; . 为 0 a 水化过程 中产生 的 C ( 2 a0H) 发生 化学反 应 , 生成 水化硅 酸钙 、 水 桩长 以进入红 色粉质粘 土为准。 化铝酸钙等水化 产物 , 与粘 土颗 粒粘 结在一 起形 成 网状结构 , 增 3 3 石灰桩每延米灌灰量的确定 . 强了颗 粒间的联结作用 , 改善了土的物理力学性能 。 按 J J132 0 G 2 .0 0既有建筑地基基础加 固技术 规范中公式 :
q= r T / k r 4。 d2
12 桩 身 . . 生石灰桩具有一 定的强度和 刚度 , 以提 高地基 的承载力和 可
浅谈深层搅拌石灰桩加固软土地基
浅谈深层搅拌石灰桩加固软土地基【摘要】讨论深层搅拌石灰桩强度形成机理,加固处理公路软基的有效性和应用条件。
该方法具有设备简单、施工方便、经济效益好的特点。
【关键词】公路软基;复合地基;深层搅拌石灰桩在高等级公路中,遇到不少涵洞、通道、挡土结构等结构物置于软弱地基上或软厚的杂填土之上,施工期短暂时,成为不少建设单位和设计单位的棘手问题。
针对这个问题,采用生石灰喷粉深层搅拌桩(简称石灰搅拌桩)进行软土地基处理,具有技术简单可行,且经济合理的特点,能有效地加固软弱地基,减少软土层沉降和整体工程工后沉降,提高软土层的承载力。
1.生石灰对软粘土地基的基本作用根据设计确定石灰搅拌桩钻机的位置,启动搅拌机,钻进时喷射压缩空气,准备加固的土在原位受到扰动。
随着钻进到设计标高,钻机钻头反向旋转,边提升,边由压缩空气输送生石灰,向着由钻头搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷入被搅拌的土体中,使土体和石灰进行充分拌和,形成具有整体性好,水稳定性好和一定强度的石灰土桩。
通过机构搅拌,将软土重塑的同时掺入适量的石灰,石灰与软土矿物发生化学反应,形成一种复杂的不溶于水的、将土颗粒粘结在一起的硅酸钙凝胶,硅酸钙凝胶起到包裹和联结的作用,形成网状结构,在土颗粒间相互穿插,使土颗粒联系得很牢固,改善了土的物理力学性质,发挥了石灰固化剂的强化作用。
要形成硅酸钙凝胶,只有在有足够的水使Ca2+和OH-离子能够转移到粘土颗粒表面时才能实现,利用土颗粒、水和石灰之间的化学反应达到这一目的,以改善土的性质,具体来说,石灰对软土的基本作用如下:(1)生石灰与地基软粘土通过强制做拌均匀,很快产生水化作用,形成Ca (OH)2。
在这生石灰变为熟石灰的过程中,产生的热量促进水分蒸发,使软土地基的含水量降低,同时石灰体积产生膨胀,此时膨胀力所作的功转化为周围土的变形位能。
例如广东省云浮硫铁矿专用线有一座4.5m盖板涵基础采用石灰喷粉深层搅拌处理软基,钻头直径为500mm,形成石灰桩之后,在粉细砂层直径增大为520mm,在软土层直径内直径增大为600-700mm,桩体体积增大,对周围土起了压密作用。
建筑技术中石灰桩法分析与施工
建筑技术中石灰桩法分析与施工【摘要】石灰是一种价格低廉的材料,且在建筑中应用很广,石灰桩法是利用石灰和一定的掺加料与天然地基形成复合地基的方法。
本文重点介绍了石灰桩的加固机理、施工方法以及质量控制与检验。
【关键词】建筑技术;石灰桩法;分析与施工石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土地基。
目前这种建筑技术还在进一步的深入研究,使其施工工艺更加完善,适用范围更加广泛,并在设计施工中更加的科学化、规范化,以便取得更加好的经济效益。
1石灰桩法的加固机理1.1物理加固机理石灰桩在不排土成桩过程中,对土会发生挤密效果,静压、振动、击入成孔和成桩夯实料的不同,桩径和桩距的不同都会对挤密效果有一定的影响,土质、上覆压力和地下水状况也与挤密效果密切相关。
浅层加固的石灰桩,加固土层的上覆盖压力不大,会有隆起现象发生,挤密效应不大,一般的粘性土、粉土可以采用1.1左右的承载力提高系数,杂填土和含水量高的素填土提高系数定在1.2左右,饱和粘性土则可以不与考虑。
石灰桩在吸水后会发生膨胀对挤密有加固作用,经挤密后桩间土的强度为原来强度的1.1~1.2倍。
石灰桩和天然地基组成复合地基,石灰桩一般承受总荷载的35%~60%,荷载应力在桩上集中,从而使符合地基的承载力大幅度提高,这在提高地基承载力上有很重要的作用。
当下卧层强度较低时,可以增加石灰桩的数量,采用排土成桩,这样加固层的自重降低,作用在桩端平面的自重应力也相应减小,对下卧层的减载有很好的作用。
1.2化学加固作用试验表明,石灰和粉煤灰组成的桩体,反应后会产生6种化合物,新生的化合物不仅仅是单一的硅酸盐类,还有复式盐及碳酸盐类,这些都不易溶于水,在含水量高的地基中,这种桩可以很好的硬化,承载效果好。
石灰桩还可以与桩周土进行离子交换,改变粘性土的带电状态,使其土粒凝聚,团粒增大,塑性减小,抗剪强度提高。
石灰桩中的钙离子可以与胶态硅、胶态铝发生化学反应,生成复杂的化合物。
石灰桩加固地基施工要点
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。
石灰桩在地基加固中的作用
、
…
…
一
侧
1
,
)
卜 于
,
1
二
则 不仅 因湿 土 塑 性 产 生桩 孔 颈 缩 现 象 而 且 会 在 击 实 回 填 时 使 桩 孔 周 围 土 有 空 可钻 难 以 挤 实 桩 孔 间距 要 按 设 计 要 求 施 工 小 击 实 程度 等 因 素 由试 验 确 定 用 孔 中 心 间距 为孔 径 的
。 , ,
,
随着 时 间的 变 化 石
。
石 灰 吸 收 水份 和土 中的 二 氧 化碳
生成 坚 硬 的 石 灰
夕
此 化 学 方程 式 为
C O + H O~ C C
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。
石 灰桩平 面布笠 图
为便 于施 工在 基础 两侧
,
0
宽 范 围 内 把土 挖 到 基 础 底 标 高
。
,
用洛 一 般 桩 深 可做 到
, :
阳 铲 探 孔 到 较 好 的 土 层 根 据 洛 阳 铲 带 出 的 各 层泥 土 可 知 土 质好 坏 碎块 逐 段 击实 回 填
深层搅拌石灰桩法在公路软地基加固处理中的应用
深层搅拌石灰桩法在公路软地基加固处理中的应用随着我国交通事业的快速发展,公路工程建设中的地基工程也受到了人们的广泛关注。
公路工程本身就具有施工范围广的特点,在遇到软土地基的时候就需要进行加固处理,石灰桩法在软土地基加固处理中受到了广泛关注。
文章从桩间土和桩身两个方面分析了这一方法的机理,并结合工程实际阐述了在施工中应该注意的事项。
标签:石灰桩;软地基;复合地基1 石灰桩的加固原理深层搅拌石灰桩施工时通过机械搅拌,钻进时喷射压缩空气,使准备加固的土在原位受到扰动。
钻进到设计标高后,钻机钻头反向旋转,边提升边由压缩空气输送生石灰,向着由钻头搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷入被搅拌的土体中,使土体和石灰进行充分拌和,形成具有整体性、水稳性和一定强度的石灰土桩,加固深度可以达到20m。
生石灰在土壤中与水结合的反应式如下:CaO+H2O→Ca(OH)2+热量Ca(OH)2+CO2→CaCO3由分子式可知,石灰水化吸收了大量水分,并产生大量的热量,引起土中水分蒸发,使土壤含水量降低,有利于土壤的排水固结。
生石灰水化过程中,体积膨胀约为原来的2倍,在这个过程中桩周土颗粒受到挤压而使土壤密实度增大,这就是所谓的膨胀挤密作用,这使得非饱和土挤实,饱和土排水固结。
Ca(OH)2与土中的CO2反应生成强度较高的CaCO3,使桩体承载力大大增加。
上述化学反应主要发生在生石灰与土壤强制搅拌混合后的数小时内,是石灰对软粘土的早期基本作用。
生石灰通过反应形成熟石灰之后会与粘土中的硅铝矿物进一步发生化学反应,只是反应速度比较缓慢,在反应的过程中会吸收熟石灰中的水分,进而生成一种不溶于水的硅酸钙凝胶,这就改变了粘土自身的结构。
这种凝胶能够起到粘连的作用,在地基中形成网状的结构,进而增强了地基土的牢固性,改善了地基土的物理特性,极大地发挥出了石灰固化作用。
这个过程可以持续很多年,这也是石灰对软土地基的加固作用。
通过对一些施工过程中的石灰搅拌桩观测发现,施工期间桩体含水量总是很高,直观上表现为桩顶的垫层上有明显的圆形湿痕,表明桩体含水量及渗透系数大于桩间土。
生石灰在水泥搅拌桩中的作用
生石灰在水泥搅拌桩中的作用生石灰,大家都知道吧?那玩意儿白白的,摸起来干干的,好像是个不起眼的东西。
说到它在水泥搅拌桩中的作用,很多人可能会皱眉头,觉得这俩东西不是八竿子打不着吗?实际上,它们之间可有着千丝万缕的联系呢!生石灰的作用不仅仅是"配角",它在水泥搅拌桩中可是担任着"功臣"的角色。
这可不是我瞎说的,听我慢慢道来。
首先呢,咱们得知道水泥搅拌桩是什么东西。
简单来说,它就是用来加固土壤、增强地基的一个方法。
像是有些建筑物在地基上不好,或者地面沉降严重的时候,水泥搅拌桩就派上用场了。
搅拌桩的制作其实不简单,得用水泥、砂石、甚至一些化学物质来进行调配,然后才能形成一个坚硬的桩体,支撑起上面的建筑。
可是单单靠水泥,它可不一定能够达到最好的效果。
这个时候,生石灰就成了一个重要的"助力者"。
你可能会想,水泥不就够了吗?为什么还要生石灰呢?其实啊,生石灰一进场,立马就能让水泥搅拌桩的质量大大提升。
它能够提高水泥搅拌桩的稳定性。
你想啊,咱们的土地如果是软的或者是有点湿滑的,单单用水泥可不行,水泥容易渗透不牢,反而会出现一些"隐患"。
这时候,生石灰的加入就能增强桩体的密实性,帮助水泥跟土壤更好地结合,形成一个坚固的整体。
这样,水泥桩就不会"动摇",反而能把地基牢牢地固定住。
更有意思的是,生石灰还可以帮水泥桩"排毒"。
你没听错,生石灰是可以减少水泥中的一些有害物质的。
像是水泥中可能会有一些有害的铝盐、硫盐之类的东西,它们对环境不好,还可能对建筑物造成伤害。
而生石灰就像是一个"清洁工",能够中和这些不良物质,保证水泥桩的质量更加环保,也更加耐用。
你看,生石灰简直就是水泥桩中的"健康卫士"!生石灰还有一个特别的本领,那就是帮助水泥桩抗压。
你想,水泥搅拌桩被打入地面之后,要承受上面建筑的重量。
石灰桩地基加固施工方法
石灰桩地基加固施工方法石灰桩地基加固施工方法石灰桩适用于加固地下水位以下的黏性土、粉土、松散粉细砂、淤泥、淤泥质土、杂填土或饱和黄土等地基加固,对重要工程或地质条件复杂而又缺乏经验的地区,施工前,应通过现场试验确定其适用性。
但是,石灰桩是由生石灰和粉煤灰(火山灰或其他掺合料)组成的加固体。
石灰桩对环境具有一定的污染,在使用时应充分论证对环境要求的可行性和必要性。
一、石灰桩加固设计,应符合下列规定:1石灰桩桩身材料宜采用生石灰和粉煤灰(火山灰或其他掺合料)。
生石灰氧化钙含量不得低于70%,含粉量不得超过10%,最大块径不得大于50mm。
2石灰桩的配合比(体积比)宜为生石灰:粉煤灰=1:1、1:1.5或1:2。
为提高桩身强度,可掺入适量水泥、砂或石屑。
3石灰桩桩径应由成孔机具确定。
桩距宜为2.5倍~3.5倍桩径,桩的布置可按三角形或正方形布置。
石灰桩地基处理的范围应比基础的宽度加宽1排~2排桩,且不小于加固深度的一半。
石灰桩桩长应由加固目的和地基土质等决定。
4成桩时,石灰桩材料的干密度ρd不应小于1.1t/m3,石灰桩每延米灌灰量可按下式估算:q=ηc(πd2/4)(11.8.2)式中:q——石灰桩每延米灌灰量(m3/m);ηc——充盈系数,可取1.4~1.8。
振动管外投料成桩取高值;螺旋钻成桩取低值;d——设计桩径(m)。
5在石灰桩顶部宜铺设200mm~300mm厚的石屑或碎石垫层。
6复合地基承载力和变形计算,应符合现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79的有关规定。
上述是进行石灰桩设计时的一些规定与要求,主要基于石灰桩对软弱土的加固作用主要有以下几个方面:1成孔挤密:其挤密作用与土的性质有关。
在杂填土中,由于其粗颗粒较多,故挤密效果较好;黏性土中,渗透系数小的,挤密效果较差。
2吸水作用:实践证明,1kg纯氧化钙消化成为熟石灰可吸水0.32kg。
对石灰桩桩体,在一般压力下吸水量约为桩体体积的65%~70%。
石灰桩在建筑纠倾中的应用
石灰桩在建筑纠倾中的应用
王宏丽;李凯;惠焕利
【期刊名称】《陕西水利水电技术》
【年(卷),期】2001(000)001
【摘要】通过对石灰桩加固地基机理的分析,指出了其用于地基纠倾的原理。
并通过工程实例介绍了在黄土地区应用这一技术的施工方法及成效。
【总页数】2页(P29-30)
【作者】王宏丽;李凯;惠焕利
【作者单位】水利部陕西水利电力勘测设计研究院西安710001;西北农林科技大学杨凌712100
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.13
【相关文献】
1.建筑物纠倾中截桩与压载纠倾技术的应用 [J], 郭晓庚;胡建勋;张立敏;孙瑛琳
2.止倾迫降综合纠倾法机理分析及在高层建筑纠偏中的应用 [J], 邓正定;孙琪;王珑;张三福
3.建筑新技术综合纠倾法在超高层建筑物中的应用 [J], 瞿杨;徐锋;强宏庆
4.回归平面拟合在建筑物纠倾加固中的应用 [J], 王清朋;郭道通;孙剑平;张鑫;高翔
5.综合纠倾法在高层建筑物纠倾中的应用 [J], 贾媛媛;付素娟;崔少华;李旭光
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石灰桩在既有建筑地基加固中的应用
石灰桩在既有建筑地基加固中的应用新疆长江岩土工程勘察设计研究院有限公司周建斌2013年7月18日主题词石灰桩湿陷性黄土加固既有建筑既有建筑地基基础出现不均匀沉降,造成建筑物损坏,如何进行加固处理,需要根据具体情况采取针对性技术措施进行处理,石灰桩加固湿陷性黄土地基是工程中常用的手段,石灰桩是指用人工或机械在地基中成孔后,灌入生石灰块(或按照一定的配比混合料),经振密或夯压后形成的桩柱体。
2009年7月15日,受业主委托,我院对喀什市三中3号教学楼进行地基加固处理。
该建筑物为4层砖混结构,无地下室,条形基础,于2005年10月底完工。
2008年发现该建筑物内外墙出现八字斜向裂缝,其中在建筑物东段5轴—10轴较为严重,经校方观测至今裂缝还在发展。
目前该工程部分基础严重下沉,其中5轴—C、D轴,7轴—D轴纵墙基础出现断裂及严重下沉。
依据相关部门对该工程的抗震安全检测鉴定报告确定,该教学楼属于危房,不能继续使用,需要进行基础加固处理及墙体处理。
一、基础加固处理工程首先须摸清基础出现不均匀沉降的原因,透过原因分析,通过技术经济比选制定科学合理的方案。
对该3号教学楼进行了现场踏勘和勘察、设计、施工文件的搜集。
1、调取该工程原岩土工程勘察报告及地基基础处理情况:3号教学楼地基地层为粉土层,为非自重湿陷性场地,湿陷等级为Ⅰ级(轻微)。
基础设计按fak=130KPa设计。
在地基验槽时,勘察院出具的地基局部加固方案如下:该工程在基础开挖时,在A轴.B轴6-7轴到10轴出现大面积树根,经原勘察设计院现场处理为:对局部有老树根处再人工下挖0.9m深,加宽0.8m,用3∶7戈壁土换填,分层夯实,压实系数为0.94。
在A轴-B轴.7轴处出现较松软穴坑,约为3m×3m,采用石灰灌注桩施工,桩径150mm,深度3.0m,间距300mm。
2、为准确判定建筑物破坏的原因,对该3号教学楼地基基础出现的不均匀沉降进行了补充详细岩土勘察及开挖探测:①、场地地基土构成与特征:根据钻孔揭露,勘察工程场地主要地层自上而下依次为第一层①杂填土、第二层②粉土、第三层③粉砂、第四层④粉质粘土、第五层⑤粉砂。
生石灰桩加固地基的应用与实践
生石灰桩加固地基的应用与实践收稿日期:2003203221作者简介:许俊民(19692),男,1991年毕业于西安建筑科技大学企业管理专业,工程师,山西铝厂鑫诚监理公司,山西河津 044300张晓梅(19662),女,1987年毕业于北方工业大学工民建专业,工程师,山西铝厂鑫诚监理公司,山西河津 044300许俊民 张晓梅摘 要:介绍了生石灰桩的概念,阐述了石灰桩加固地基的机理。
结合孝义铝矿9号住宅楼的实例,提出了生石灰桩加固地基的具体作法,施工要点及其注意事项。
关键词:生石灰桩,成孔,地基加固中图分类号:TU472文献标识码:A 生石灰桩指用人工或机械在土体中成孔,然后灌入生石灰块或者生石灰块和其它活性非活性材料的混合物,经夯压形成一根桩体,石灰桩既有别于砂桩、碎石桩等散体材料桩,又与混凝土桩等刚性桩不同,主要特点是在形成桩身强度的同时加大了桩间土。
1 加固地基的机理1.1 成孔挤密作用当成孔用的钢管打入土中时,向四周挤开等于自身体积的土,将桩间土挤密,作用大小与石灰桩转换率有关。
若用人工铲孔的施工方法则不存在这一作用。
1.2 吸水作用石灰桩吸水量包括两部分,一部分是:CaO 水化所需的吸水量,另一部分是石灰桩身主要是水化产物Ca (OH )2的孔隙吸水量,总吸水量越大,桩间土的改善也越好,但桩体强度却会受到影响,因此要提高软土的加大效果,应该增加石灰桩的转换率,石灰桩的吸水作用在一段时间内会造成加固区域内地下水位的明显降低。
1.3 膨胀挤密作用在生石灰水化消解反应中,CaO 能变成Ca (OH )2在理论上体积增加1倍,实际上石灰桩的膨胀量与受到的约束力有关,在50kPa ~100kPa 的压力条件下,石灰桩的膨胀量约为20%~30%,相当于桩径增大10%~15%,石灰桩的膨胀压力尤如对土体侧向加压,使非饱和土挤密,使饱和土排水固结。
1.4 反应热生石灰水化过程中,释放出大量反应热,有利于降低土的含水量,有利于促进石灰与土体间胶凝反应的进行。
生石灰桩在房屋纠偏中的应用
生石灰桩在房屋纠偏中的应用概述石灰桩早已应用于基础加固中常见于路面地基加固,利用其与土中的结合水及自由水发生一系列的物理化学反应,与土一起被固结硬化,从而达到加固地基的目的。
本文主要论述利用生石灰形成生石灰桩,在纠偏中的应用及与其它石灰桩成桩后的承载及膨胀纠偏之间的差异。
值得提出的是:生石灰桩与土中部分元素的反应是长期的,具有水下结硬的长期稳定性特点。
生石灰桩在纠偏中的可行性生石灰桩是种柔性桩,它与预制桩等工程桩不同,与粉喷桩、深层搅拌桩等复合地基也有所不同。
生石灰与土中的水分发生反应后,形成复合地基,但是它吸水后即发生如下化学反应:Caco3+H2O→Ca(OH)+15.6千卡/mol这个过程也可称为石灰的“熟化”,即由生石灰Caco3 生成了熟石灰Ca(OH)2 ,在此过程中,由于生成后的Ca(OH)2体积是生成前的Caco3 体积的二倍(1:1.99),从而发生桩体膨胀,进而产生二次挤密度的效果,与此同时,由上列反应式可知,该反应将释放大量的热,这部分热量又加速了生石灰与土中水分、离子的化学反应,又可以促使土中水分的蒸发,这样,形成的桩体硬度较高,同时,它又不是简单的磨擦桩,因为在“熟化”过程中,它还与土中的SiO22- 、Al2O32- 发生胶凝反应,形成复杂的硅酸石灰水化合物和铝酸石灰水化合物,如4CaO.Al2O3.13H2O等,铝酸钙水化合物及钙铝黄长石水化合物(2H2O.Al2O3.SiO2.6H2O)等。
这些化合物的生成要靠“熟化”过程中产生的化学热催化及较长时期,它们的形成能使土层粘结起来,从而达到加固地基的目的。
通过生石灰与土中水分及离子的反应,可知生石灰在成桩过程中可形成如下变化:挤密→吸水→膨胀→再挤密→胶凝固结,这与其它的粉喷桩等柔性桩就不同,正是利用生石灰桩的这一特性,才能在房屋纠偏中取得好的理想效果,同时,生石灰桩在成桩过程中,与土中的CO32- 、Cl- 、SO42- 等离子形成难溶的钙盐,包裹在桩体的外围,形成一层较厚的坚硬钙壳层,这是与其它桩体的又一区别。
浅析软土地基的石灰桩处理方法
浅析软土地基的石灰桩处理方法万立平(石家庄 河北省纺织建筑设计院 050051)[摘要]:对软土地基石灰桩处理的物理和化学作用机理分析:对石灰桩的设计原则和施工中容易出现的问题进行了分析。
[关键词]:软土地基、石灰桩、置换、承载力一、石灰桩的应用用石灰桩掺填法加固软弱地基在我国已有悠久的历史,如长城、天津炮台就是应用石灰桩掺填法的著名例子,而石灰桩的应用和研究却起始于20世纪50年代,近年来不少科研单位针对具体工程通过大量的比对试验表明:石灰桩的应用具有显著的优越性。
二、石灰桩的加固机理2.1化学加固作用石灰桩中的主要材料是生石灰块,其主要成分CaO遇水后分解、膨胀并形成Ca(OH)2,软弱土被挤压密实、脱水固结后,使强度得到提高。
在石灰中掺入粉煤灰可使两种材料吸水后生成水化硅酸钙等胶结物质,可提高桩身强度,避免了石灰桩常出现的软心现象。
改良后的石灰桩还掺入一定比例的粘性土,除可提高桩体强度及减少生石灰用料外,还可在高地下水位的情况下减少水对桩体的侵蚀,提高砂性地基土中桩体的稳定性。
生石灰块与粉煤灰、粘性土以一定比例拌匀并挤密入孔后,孔周围的水分被吸附入桩内,由于生石灰具有很强的吸水性,生石灰反应成熟石灰的需水量为生石灰重量的32%,在吸水过程中,将释放出大量的水化热,其化学反应式为:CaO+H2O→Ca(OH)2+15.6kcal/g。
反应产生的200~300℃的高温将使桩间土的最高温度可达到40~50℃,桩间土在高温作用下产生汽化脱水,土中孔隙水压力消散,含水量降低,由于含水量降低,周围土受到脱水挤密促进了桩周围地基的固结,生石灰(CaO)吸水后消解,形成的Ca(OH)2进一步吸水并与粉煤灰中的活性材料SiO2、Al2O3发生反应,生成具有水硬性的水化硅酸盐和水化铝酸盐,使桩体结硬,桩周围的土部分变硬,实际等于扩大了桩径,从而提高了复合地基的承载力,达到处理软弱地基、杂填土地基的效果。
2.2 物理加固机理1)、挤密作用大量的原位测试及土工试验分析表明,石灰桩桩体吸水后膨胀,对桩边一定范围内的土体显示了较好的加固效果,经挤密后桩间土的强度为原来强度的 1.1~1.2倍。
地基处理石灰桩法
KMUST主讲人:刘海明 博士 Email: hmliu@ (preferred) T e l: 1388801 288 138********第五章石灰桩法石灰桩法1 概述 2 加固原理 3 设计计算概述石灰桩( (Lime e Column) Co u )用机械或人工的方法成孔,然后将不同比例的 生石灰(块或粉)和掺合料(粉煤灰 炉渣等)灌 生石灰(块或粉)和掺合料(粉煤灰、炉渣等)灌 入,并进行振密或夯实形成石灰桩桩体,桩体与桩 间土形成石灰桩复合地基,以提高地基承载力,减 小沉降 称为石灰桩法 小沉降,称为石灰桩法。
概述——应用范围 概述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 的土层时 宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用 的土层时,宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用 量,或采取土层浸水等措施。
加固原理一 物理加固作用 一、物理加固作用1 挤密作用 (1)成桩中挤密桩间土 (2)生石灰吸水膨胀挤密桩间土 2 桩和地基土的高温效应 3 置换作用 4 排水固结作用 5 加固层的减载作用加固原理二 石灰桩的化学加固作用 二、石灰桩的化学加固作用二、石灰桩的化学加固作用 1 桩体材料的胶凝反应 2 石灰与桩周土的化学反应 (1)离子化作用(熟石灰的吸水作用) (2)离子交换 (3)固结反应 (4)石灰的碳酸化设计计算一、石灰桩复合地基承载力计算 、石灰桩复合地基承载力计算f spk = mf f pk + (1 − m) f sk面积置换率m应取膨胀后的桩面积计算, 即取1.1~1.2倍成孔直径。
桩间土承载力 与置换率、施工工艺和土质情况有关。
可 取天然地基承载力的1.05~1.20倍。
土质软弱或 置换率大时取高值 置换率大时取高值。
设计计算二、石灰桩复合地基沉降计算 石灰桩复合土层的压缩模量宜通过桩身及 桩间土压缩试验确定 初步设计时可按下式估 桩间土压缩试验确定,初步设计时可按下式估 算:Esp = α [1 + m (n − 1)]Es式中 Es为天然土的压缩模量(MPa), 系数可取1.1 系数可取1 1~1 1.3,成孔对桩周土挤密 3,成孔对桩周土挤密 效应好或置换率大时取高值。
石灰桩方案
石灰桩方案介绍石灰桩是一种常见的土壤改良技术,通过在土壤中注入石灰来提高土壤的强度和稳定性。
本文将介绍石灰桩的工作原理、施工流程以及优点和适用情况。
工作原理石灰桩工作的原理是利用石灰的化学性质对土壤进行改良。
石灰桩主要通过以下几个步骤实现:1.注入石灰:选取合适的位置,在土壤中注入石灰。
注入方式可以有多种,如直接注入、打孔注入等。
注入后的石灰会与土壤中的水分和气体反应,产生化学反应。
2.化学反应:石灰与土壤中的水分和气体进行反应,形成氢氧化钙和其他化合物。
这些化合物可以填充土壤空隙,增加土壤的密实性和强度。
3.吸水性增强:石灰通过化学反应,可以使土壤中的粘土颗粒吸水膨胀,增加土壤的吸水性和稳定性。
4.结晶作用:石灰桩中的石灰在与土壤中的其他物质反应后,会产生结晶物质。
这些结晶物质能够填充土壤孔隙,增加土壤的稳定性。
施工流程石灰桩的施工流程一般包括以下几个步骤:1.土壤调查:在施工前,需要对土壤进行调查,确定土壤的类型和性质。
这是为了选择合适的石灰类型和注入方式。
2.设计方案:根据土壤调查结果,制定石灰桩的施工方案。
方案包括石灰桩的数量、注入深度、注入方式等。
3.准备工作:准备所需的设备和材料,包括注入设备、石灰材料、助剂等。
4.施工操作:按照设计方案,进行石灰桩的施工操作。
施工过程中需要控制注入深度、注入速度等参数,确保石灰能够均匀地分布在土壤中。
5.验收和检测:施工完成后,对石灰桩进行验收和检测。
常用的检测方法有钻孔取样、板载试验等,可以检测石灰桩的分布情况和土壤的改良效果。
优点和适用情况石灰桩具有以下几个优点:1.提高土壤强度:石灰桩可以填充土壤空隙,增加土壤的密实性和强度。
这使得土壤能够承受更大的荷载,从而提高了土壤的稳定性。
2.改善土壤性质:石灰桩可改善土壤的吸水性能,提高土壤的抗渗性能。
这对于含水层较高或者地下水位较浅的地区特别有益。
3.环保可持续:石灰桩使用的石灰材料大多是天然产物,不会对环境造成污染。
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浅谈石灰桩在纠偏加固既有建筑物中的应用作者:唐建波
来源:《江苏商报·建筑界》2013年第12期
[摘要]介绍了石灰桩法纠偏加固既有建筑物的作用原理,结合工程实例,对石灰桩法在工程中的实际应用进行阐述,通过检测加固后的效果,指出石灰桩法纠偏加固既有建筑物,尤其是处理浸水地基效果显著。
[关键词]石灰桩;纠偏加固;既有建筑物
石灰桩的试验研究,长期以来,处于“百家争鸣”的状态,对石灰桩的定名亦很混乱,诸如二灰桩、灰渣桩、生石灰挤密桩等,有的与灰土桩相混淆。
本次所讨论的石灰桩是将不同比例的生石灰(块或粉)和掺合料粉煤灰及少量附加剂(水泥)用桩的形式贯入土中,通过桩体材料之间,以及这些材料与桩周土的一系列物理化学反应,既考虑了石灰桩的强化地基方面,同时侧重考虑了纠偏扶正。
1.石灰桩法纠偏加固的作用原理
1.1石灰桩的桩体材料。
生石灰:石灰桩要求石灰具有高活性,活性与石灰中活性氧化钙和氧化镁含量总和有关,生石灰主要化学成分有CaO,MgO,Al2O3,SiO2等。
粉煤灰:为细粉状,呈灰色,颗粒为比表面积大的多孔结构,对水的吸附能力很强。
粉煤灰中SiO2及
Al2O3为主要成分,Al2O3含量高,将提高桩体强度,粉煤灰是当前石灰桩最理想的掺合料。
水泥:在掺合料中加入少量水泥附加剂可提高桩体强度。
1.2生石灰的消化膨胀。
填料选用的是生石灰和粉煤灰,另加5%的水泥。
石灰桩在土体中一旦形成,将由两个阶段来完成。
第一阶段即发生化学反应吸水发热,体积膨胀,由于吸水作用(一部分是CaO水化吸水,另一部分是Ca(OH)2的孔隙吸水)桩体的含水量要与桩周土中的水分达到平衡,则会发生桩周土的脱水固结,桩身Ca(OH)2颗粒间具有粘聚力和结构强度,其中的Ca2+通过水胶连结作用,使表面弱结合水膜减薄,土粒凝聚,团粒增大,塑性减小,抗剪强度增大,促使桩身具有较高的强度。
第二阶段是拌合料中所含的硅酸盐物质发生凝硬反应,Ca(OH)2在CO2作用下发生硅酸化反应形成CaCO3促使了桩体长期强度的形成。
在生石灰水化消解反应中,CaO变成Ca(OH)2在体积上约增加1倍,从而使桩体对周围土产生较大的挤压力,同时,生石灰水化过程释放出的反应热,(1kgCaO水化成Ca (OH)2时,理论上放出278koal的热量)使桩身、桩周土温度大大提高,从而促使土中水分的移动,在表层还能使土中水分产生一定汽化,从而降低土的含水量。
另外,由于粉煤灰及少量水泥的掺入,避免了桩体的软芯现象。
1.3降低含水量、减小孔隙比。
填料一般在被压密成桩后,即开始快速吸水反应,使桩周土由近及远迅速脱水。
随着时间的推移,桩土反应将达到一种平衡,从而实现桩周土含水量的降低,孔隙比的减小,粘聚力增大等特性,其强度也相应得到很大提高。
1.4遏制沉降、减小沉降量。
经压密后的石灰桩,不但地基土受到水平方向的脱水固结作用,同时由于体积膨胀向垂直方向顶压,这种顶压力有约2/3是向上作用的,当上压力达到足够值后,即可顶起建筑物的下沉部位,达到纠偏扶正的目的。
1.5置换作用。
石灰桩是作为纵向增强体和桩周土组成复合地基的,由于生石灰熟化所产生的高温和凝硬反应,石灰桩桩体刚度增大,在正常置换率下,能分担30%以上的上部荷载,从而提高了地基土的综合强度。
2.工程实例
2.1工程概况。
某厂房中心31-35工程301建筑物建筑场地位于湿陷性黄土地区,场地为自重湿陷性场地,湿陷等级为Ⅲ级,湿陷土层厚度在12.5m左右。
其中301-4段厂房长54m,宽27m,为单层排架结构,柱距6.0m,厂房跨度27.0m,共9跨,安装有2台50t桁车。
建筑物±0.000标高为1431.45m,基底标高为±0.000下2.7m。
该建筑物地基原采用强夯法处理,强夯能级2000kN/m,在使用几年后301-4段厂房柱基开始出现不均匀沉降,以后沉降速度加快,目前桁车轨道面相对沉降差已达到5cm,同时地面、墙壁也出现了裂缝,影响到厂房的正常使用,因此在纠偏加固前先进行沉降原因的调查。
2.2场地的工程地质条件。
针对沉降原因进行了场地的勘测,场地地貌单元属山麓斜坡堆积地貌,场地比较平坦,场地土层情况如下:①人工填土:以粉土为主,含有少量石灰、石子、砖块等物,分布不均,层厚0.5m-2.0m,平均厚度1.03m。
②粉土:稍湿-湿,中低压缩性,层厚0.3m-2.9m,平均厚度1.44m,标贯击数平均值6.0击。
③粉土:稍湿,中偏低压缩性,层厚2.9m-5.8m,平均厚度4.74m,标贯击数平均值19.2击。
④粉土:稍湿,中高压缩性,土质均匀,小孔及虫孔发育,层厚2.5m-6.5m,平均厚度4.8m,标贯击数平均值9.0击。
⑤黄土状粉土:稍湿,中压缩性,土质均匀,有少量小孔,层厚4.0m-8.2m,平均厚度
5.67m,标贯击数平均值10.0击。
⑥粉土:稍湿-湿,中低压缩性,平均厚度2.46m,标贯击数平均值13.7击。
⑦黄土状粉土:湿,低压缩性,厚度4.2m以上,标贯击数平均值20.2击。
2.3地基发生沉降的原因分析。
场地内地基土不均匀沉降的原因主要是强夯加固层第③层以下土体因地表浅层水的非正常渗透而使其含水量显著增高,从而产生所谓的“黄土增湿效应”。
水的来源主要有三个:1)天然降水;2)绿化浇水;3)地下水管道的漏水、溢水,这是造成沉降的最主要方面。
这些浅层水一部分在强夯层上部第0层形成滞水带,沿着孔隙及毛细孔渗流,即向着软弱地方渗透,长年累月可使地基发生破坏;另一部分浅层水在强夯加固范围以外区域直接下渗,当下渗到强夯加固层深度(第»层)以下后,即有部分水沿水平方向向着含水量低的区域渗流,使该层强夯未能处理到的湿陷性土层含水量升高,强度降低,产生较大
沉降,当发生在上部建筑物基础下面时,建筑物即随之发生下沉,因渗透量、渗透距离、渗透系数的不同及其他地质条件的差异,从而使建筑物产生不均匀沉降。
2.4处理方法。
对地基发生不均匀沉降的原因有了明确的认识之后,为制止沉降的继续发展,采用石灰桩对地基进行加固补强处理,并采取了在沉降较大一侧墙上开窗户减小荷重及挖开基础增大基础底面积两种辅助手段。
2.5石灰桩的室内配比试验。
为确定石灰桩的最佳用料配合比,在室内进行了配比试验生石灰选用块灰,粉状含量不大于15%,石灰最大粒径不大于5cm,氧化钙和氧化镁的总和应超过85%,其中氧化钙含量大于80%,粉煤灰用袋装灰,含硅量不大于5%。
一般粉煤灰掺量越大,桩身强度越高,考虑到本次纠偏加固的目的,根据室内试验资料取粉煤灰的最优掺量30%(质量比)。
2.6石灰桩的试桩试验。
为了解石灰桩的膨胀力大小及处理效果,在纠偏扶正的建筑物现场选择了一块试验场地,在场地做了11根试桩:桩径400,桩距1.0m,正三角形布桩,桩长15.0m,充盈系数不小于1.4。
试桩完成14d后进行了桩周土挤密效果的测试。
通过在试区内挖掘探井,使桩体暴露,桩身外观整齐光滑,通过解剖桩体,取样做强度试验,测得无侧限抗压强度在260kPa-450kPa之间,效果比较理想。
另外在探井开挖过程中,桩体温度较高,桩间土温热,说明掺合料反应比较充分,配比适宜,试桩参数可行。
2.7纠偏扶正加固后的效果检。
1)沉降观测:在301-4车间周围共设了14个控制观测点,造桩开始后,每天观测两次,造桩完成三个月后,每个月观测二次,共观测了一年半时间,其中第一个月最大顶升量为21.3mm,最小为7.4mm,一年内累计最大顶升量为
40.75mm,平均为32.41mm,倾斜最大点还原了36.4mm,使建筑物不再发生沉降,裂缝大部分复原。
2)地基土改善检验:通过现场钻探做原位测试及开挖探井取土样分析,场地经加固处理后,场地土(主要指第¼层)含水量大幅度降低(加固后含水量为13.6%),复合地基强度也有所提高。
3.结语
用石灰桩法纠偏加固既有建筑物,实际上是强化地基和纠偏扶正的综合应用,尤其在处理浸水地基的应用中效果显著。
参考文献
[1]田利平.谈石灰桩加固软土地基[J].山西建筑,2004.
[2]李英涛,石灰桩纠偏施工[J].建筑施工,2004.。