论文部分内容阅读
摘 要：软土地基土质含水量较高、土质孔隙率较多、承载能力较低，导致软土地基受到上部荷载作用下，地基的不均匀沉降较大，且承载能力较差，影响上部结构的稳定性。需对软土地基进行加固改良处理，从本质上改善地基的特性，提高其承载能力。本文主要针对石灰桩处理软弱地基的人工施工方法做简要的分析。
关键词：软弱地基 加固改良 石灰桩 人工施工
一、软弱地基的特点和病害
1.高压缩系数以及低抗剪强度。研究发现，软土地基中孔隙较多，导致地基承载外界荷载的能力相对较差，若不及时针对地基进行加固改良，提高地基的承载特性，将会导致地基在上部荷载作用下出现不均匀沉降现象，一定程度上降低了上部结构的稳定性。
2.较高的触变性和流变性。根据实际工程施工经验可知，软土地基在受到上部持续荷载作用下，将可能造成地基出现变形，如果在实际工程施工中，未针对软土地基采取有效地软基加固措施，将会造成软土地基在荷载作用下，软土发生流动，从而给地基的稳定性产生隐患，降低了地基的耐久性。
3.软土地基不良病害及处理措施。（1）地基强度低、沉降量大。场区内局部地质存在淤泥，其容许承载力为40kPa左右，土质物理力学性质差，抗压强度低，且分布厚度大、范围广。因此，软土受上部荷载作用后将出现较明显的不均匀沉降，且沉降历时长。（2）地基不均匀沉降。由于地基受上部荷载作用，且软弱地基的承载能力较低，在长时间受到上部荷载作用下，将会给基础部分产生不均匀的沉降，从而影响上部结构的稳定性。
二、石灰桩加固机理
1.桩周土加固机理。（1）膨胀挤密。在石灰桩钻孔完成后，在孔内灌注生石灰，待生石灰吸水后体积发生膨胀，然后对桩基周围的土体产生较大的挤压作用，从而对软土地基形成挤压密实作用，增强了软基的承载能力。（2）脱水固结。生石灰在消化反应过程中需要吸收土体中较多的水分，并在消化反应中释放出大量的热量，从而一定程度上提高了地基土的温度，给软土地基产生一定程度的脱水，减少软土地基中土质中的含水量，增加土体的密实度。研究发现，软土地基中地下水位以上土质中的水分几乎全部被生石灰吸收。（3）凝胶作用。生石灰吸水发生化学反应，生成的Ca（OH）2，一部分Ca（OH）2与软土地基中的CO2反应，生成碳酸钙，提高了土体的硬结；另一部Ca（OH）2与土中SiO2 、A12O3 、Fe2O3 等发生火山灰反应，生成高强度水化铝酸钙[ CaO·A12O3 ·（n +1）H2O] 、水化硅酸钙[ CaO·SiO2 ·（n +1）H2O] 、水化铁酸钙[ CaO·Fe2O3·（n +1）H2O] 等水化物，生成的水化物可以对软土地基中的土质产生较强的胶结作用，从而增大了土体颗粒之间的聚集作用，一定程度上提高了土体的固结程度，增强了软土地基的强度。
2.桩体强度增强、压缩性降低。生石灰吸收软土地基中的水分后，在桩基周围土体的约束作用下，桩基本身被桩周土体挤密。同时，生石灰与粉煤灰拌合行程桩基后，在土体中发生火山灰反应，从而生成具有水硬性、高强度、水稳性的水化物，一定程度上提高了桩基强度、使得桩基周围的土体被压缩能力降低，并且还可以有效地解决石灰桩在地下水位以下发生硬化的问题。
三、石灰桩处理软弱地基的人工施工技术
1.主要施工工具。（1）洛阳铲：它是石灰桩成桩的关键工具。（2）探孔器：探孔器的直径在275mm～285mm，若孔径太小则不容易检测和抽取地下水，且单根石灰桩的承载能力较低，会增加桩基的数量，提高工程施工造价；若桩基直径太粗，则会增加夯板的重量，从而影响夯击的质量。（3）夯锤：其总重量控制在30kg～45kg，且夯板的直径需比探孔器直径小20mm。（4）水泵：采用电动软轴水泵，电压为380v，功率为1.1kw。（5）潜水泵：电压220v，电机功率400kw。
2.石灰桩处理软弱地基适应的土层条件。研究发现，石灰桩处理软弱地基处理方法适用于粉质粘土、粘土、淤泥质粘土及杂填土等底层，且地基土的地耐力大于60kPa，在有地下水时地耐力最大值小于130kPa，在无水时，地耐力小于150kPa均可以采用该施工方法。或者采用打探孔后，人工可以成孔，并将地下水抽到设计位置，抽水后孔不发生垮孔，填生石灰后可以对其进行夯实的地层也可以使用石灰桩成孔。
3.布桩类型和桩距要求。根据施工经验，在石灰桩处理软弱地基施工方法中，布桩类型多采用矩形、梅花形和混合形等类型。梅花形布桩，其桩基受力均匀，尤其是针对上层滞水分布地区，可以有效地阻止地下水，施工过程较安全。同时，针对地下水位较高的区段，桩距应大于2倍的桩径，对于无水的地段桩距不小于1.8倍的桩径。
4.施工要求。
4.1施工顺序。在石灰桩处理软土地基施工中，先对四周进行桩基施工，无水时，在四周各进行一排桩基，在有水时，需要分别施工2～3排后，方可对排施工。对于桩距小于2.5倍桩基直径时，需要采用跳桩的施工工艺，而对于桩距大于2.5被桩基直径时，需要边打孔边填生石灰。
4.2施工要求。（1）施工工具。针对不同的地层需选用不同形状的洛阳铲。对于无水区段，地耐力大于80kPa时，选用大口洛阳铲；而对于饱和水区段，则采用小口洛阳铲。（2）特殊地层施工。在含水较高的粉土地层施工时，需要轻下铲，一次加压，并沿周边下铲半圈后拧断，快提形成孔；避免因搅拌出现离水而不粘铲现象；针对软塑饱和地下水粉质粘土区段，需要先用探孔器探孔，避免丢铲而形成锥形孔。在成孔后，用小口洛阳铲沿着孔周边压入扭动而清除淤泥。（3）抽水要求。在填生石灰前，需要将孔内的地下水抽到设计位置。在粉土地段抽取地下水时，需要一次抽水，避免间断抽水造成塌孔现象。（4）封填要求。一般生石灰与粉煤灰混合料体积比在1：1.7～2.0范圍内，且生石灰出窑时间不得大于3d，避免生石灰消化反应。在使用时需要将生石灰粉碎，其粒径小于50mm。在混合料搅拌前需要将生石灰与粉煤灰分开堆放，分批次搅拌、填料、夯实。且每次填料的高度控制在350～450mm。夯实施工时，提夯高度控制在400mm以内，夯实次数大于4次，在顶部采用粘土封孔，一般封孔的高度需大于400mm。
四、结语
主要在对软弱地基的特点和病害分析的基础上，提出了采用生石灰处理软弱地基的人工施工方法。并对人工施工中的工具、成桩类型、桩间距，以及人工施工的技术要求做分析。石灰桩处理软弱地基的效果明显，可有效地改善地基的承载能力，提高地基的稳定性。
参考文献：
[1] 黄烨，叶陈兵，沈斌. 关于建筑施工中软弱地基的几种处理方法[J]. 中华民居（下旬刊）. 2014（09） .
[2] 陈国先. 深层搅拌石灰桩法在公路软地基加固处理中的应用[J]. 今日科苑. 2010（04）.
[3] 吴函天. 浅谈建筑工程施工中软弱地基的处理方法[J]. 科技创新与应用. 2015（33） .
[4] 郭欣欣. 深层搅拌石灰桩法在公路软地基加固处理中的应用[J]. 科技创新与应用. 2013（13） .
关键词：软弱地基 加固改良 石灰桩 人工施工
一、软弱地基的特点和病害
1.高压缩系数以及低抗剪强度。研究发现，软土地基中孔隙较多，导致地基承载外界荷载的能力相对较差，若不及时针对地基进行加固改良，提高地基的承载特性，将会导致地基在上部荷载作用下出现不均匀沉降现象，一定程度上降低了上部结构的稳定性。
2.较高的触变性和流变性。根据实际工程施工经验可知，软土地基在受到上部持续荷载作用下，将可能造成地基出现变形，如果在实际工程施工中，未针对软土地基采取有效地软基加固措施，将会造成软土地基在荷载作用下，软土发生流动，从而给地基的稳定性产生隐患，降低了地基的耐久性。
3.软土地基不良病害及处理措施。（1）地基强度低、沉降量大。场区内局部地质存在淤泥，其容许承载力为40kPa左右，土质物理力学性质差，抗压强度低，且分布厚度大、范围广。因此，软土受上部荷载作用后将出现较明显的不均匀沉降，且沉降历时长。（2）地基不均匀沉降。由于地基受上部荷载作用，且软弱地基的承载能力较低，在长时间受到上部荷载作用下，将会给基础部分产生不均匀的沉降，从而影响上部结构的稳定性。
二、石灰桩加固机理
1.桩周土加固机理。（1）膨胀挤密。在石灰桩钻孔完成后，在孔内灌注生石灰，待生石灰吸水后体积发生膨胀，然后对桩基周围的土体产生较大的挤压作用，从而对软土地基形成挤压密实作用，增强了软基的承载能力。（2）脱水固结。生石灰在消化反应过程中需要吸收土体中较多的水分，并在消化反应中释放出大量的热量，从而一定程度上提高了地基土的温度，给软土地基产生一定程度的脱水，减少软土地基中土质中的含水量，增加土体的密实度。研究发现，软土地基中地下水位以上土质中的水分几乎全部被生石灰吸收。（3）凝胶作用。生石灰吸水发生化学反应，生成的Ca（OH）2，一部分Ca（OH）2与软土地基中的CO2反应，生成碳酸钙，提高了土体的硬结；另一部Ca（OH）2与土中SiO2 、A12O3 、Fe2O3 等发生火山灰反应，生成高强度水化铝酸钙[ CaO·A12O3 ·（n +1）H2O] 、水化硅酸钙[ CaO·SiO2 ·（n +1）H2O] 、水化铁酸钙[ CaO·Fe2O3·（n +1）H2O] 等水化物，生成的水化物可以对软土地基中的土质产生较强的胶结作用，从而增大了土体颗粒之间的聚集作用，一定程度上提高了土体的固结程度，增强了软土地基的强度。
2.桩体强度增强、压缩性降低。生石灰吸收软土地基中的水分后，在桩基周围土体的约束作用下，桩基本身被桩周土体挤密。同时，生石灰与粉煤灰拌合行程桩基后，在土体中发生火山灰反应，从而生成具有水硬性、高强度、水稳性的水化物，一定程度上提高了桩基强度、使得桩基周围的土体被压缩能力降低，并且还可以有效地解决石灰桩在地下水位以下发生硬化的问题。
三、石灰桩处理软弱地基的人工施工技术
1.主要施工工具。（1）洛阳铲：它是石灰桩成桩的关键工具。（2）探孔器：探孔器的直径在275mm～285mm，若孔径太小则不容易检测和抽取地下水，且单根石灰桩的承载能力较低，会增加桩基的数量，提高工程施工造价；若桩基直径太粗，则会增加夯板的重量，从而影响夯击的质量。（3）夯锤：其总重量控制在30kg～45kg，且夯板的直径需比探孔器直径小20mm。（4）水泵：采用电动软轴水泵，电压为380v，功率为1.1kw。（5）潜水泵：电压220v，电机功率400kw。
2.石灰桩处理软弱地基适应的土层条件。研究发现，石灰桩处理软弱地基处理方法适用于粉质粘土、粘土、淤泥质粘土及杂填土等底层，且地基土的地耐力大于60kPa，在有地下水时地耐力最大值小于130kPa，在无水时，地耐力小于150kPa均可以采用该施工方法。或者采用打探孔后，人工可以成孔，并将地下水抽到设计位置，抽水后孔不发生垮孔，填生石灰后可以对其进行夯实的地层也可以使用石灰桩成孔。
3.布桩类型和桩距要求。根据施工经验，在石灰桩处理软弱地基施工方法中，布桩类型多采用矩形、梅花形和混合形等类型。梅花形布桩，其桩基受力均匀，尤其是针对上层滞水分布地区，可以有效地阻止地下水，施工过程较安全。同时，针对地下水位较高的区段，桩距应大于2倍的桩径，对于无水的地段桩距不小于1.8倍的桩径。
4.施工要求。
4.1施工顺序。在石灰桩处理软土地基施工中，先对四周进行桩基施工，无水时，在四周各进行一排桩基，在有水时，需要分别施工2～3排后，方可对排施工。对于桩距小于2.5倍桩基直径时，需要采用跳桩的施工工艺，而对于桩距大于2.5被桩基直径时，需要边打孔边填生石灰。
4.2施工要求。（1）施工工具。针对不同的地层需选用不同形状的洛阳铲。对于无水区段，地耐力大于80kPa时，选用大口洛阳铲；而对于饱和水区段，则采用小口洛阳铲。（2）特殊地层施工。在含水较高的粉土地层施工时，需要轻下铲，一次加压，并沿周边下铲半圈后拧断，快提形成孔；避免因搅拌出现离水而不粘铲现象；针对软塑饱和地下水粉质粘土区段，需要先用探孔器探孔，避免丢铲而形成锥形孔。在成孔后，用小口洛阳铲沿着孔周边压入扭动而清除淤泥。（3）抽水要求。在填生石灰前，需要将孔内的地下水抽到设计位置。在粉土地段抽取地下水时，需要一次抽水，避免间断抽水造成塌孔现象。（4）封填要求。一般生石灰与粉煤灰混合料体积比在1：1.7～2.0范圍内，且生石灰出窑时间不得大于3d，避免生石灰消化反应。在使用时需要将生石灰粉碎，其粒径小于50mm。在混合料搅拌前需要将生石灰与粉煤灰分开堆放，分批次搅拌、填料、夯实。且每次填料的高度控制在350～450mm。夯实施工时，提夯高度控制在400mm以内，夯实次数大于4次，在顶部采用粘土封孔，一般封孔的高度需大于400mm。
四、结语
主要在对软弱地基的特点和病害分析的基础上，提出了采用生石灰处理软弱地基的人工施工方法。并对人工施工中的工具、成桩类型、桩间距，以及人工施工的技术要求做分析。石灰桩处理软弱地基的效果明显，可有效地改善地基的承载能力，提高地基的稳定性。
参考文献：
[1] 黄烨，叶陈兵，沈斌. 关于建筑施工中软弱地基的几种处理方法[J]. 中华民居（下旬刊）. 2014（09） .
[2] 陈国先. 深层搅拌石灰桩法在公路软地基加固处理中的应用[J]. 今日科苑. 2010（04）.
[3] 吴函天. 浅谈建筑工程施工中软弱地基的处理方法[J]. 科技创新与应用. 2015（33） .
[4] 郭欣欣. 深层搅拌石灰桩法在公路软地基加固处理中的应用[J]. 科技创新与应用. 2013（13） .