石灰樁是指採用機械或人工在地基中成孔，然後貫入生石灰或按一定比例加入粉煤灰、爐渣、火山灰等摻合料及少量外加劑進行振密或夯實而形成的密實樁體。為提高樁身強度，還可摻加石膏、水泥等外加劑。石灰樁與經過改良後的樁周土共同承擔上部建築物載荷，屬複合地基中的低黏結強度的柔性樁。
基本介紹
- 中文名：石灰樁法
- 外文名：Lime pile method
- 性質：擠密法加固軟土地基的方法
- 方法：把樁管打入土中
- 主要機理：通過生石灰的吸膨脹擠密樁周土
- 加入原料：粉煤灰、爐渣、火山灰等
研究和套用,適用範圍,作用機制,設計,
研究和套用
第一階段是1953年以前，它的施工方法是人工用短木樁在土裡衝出孔洞，向土孔中 投入生石灰塊，稍加搗實就形成了石灰樁。
第二階段是1953~1961年。當時，以天津大學范恩錕教授為首，組建了研究小組，並將石灰樁的研究正式列入國家基本建設委員會的研究計畫。先後進行了室內外的載荷試驗、石灰和土的物理力學試驗，實測了生石灰的吸水量、水化熱和脹發力等基本參數。這項工作歷時5年，為20世紀50年代石灰樁的研究和套用，以及後來的進一步研究和發展奠定了基礎。
我國石灰樁研究與套用的第三次高潮始於1975年，是由北京鐵路局勘測設計所等單 位在天津塘沽對吹填軟土路基進行石灰樁處理的試驗研究。在120mx20m區段內採用了換填土、長砂井、砂墊層、石灰樁、短密砂井等六種方法，進行了對比試驗，結果表明了石灰樁的加固效果最佳。此後，石灰樁的研究工作很快在全國各地展開。當前，石灰樁的研究工作還在進一步深入，研究的重點是各種施工工藝的完善和實測總結設計所需的各種計算參數，使設計施工更加科學化、規範化。
適用範圍
石灰樁法適用於處理飽和黏性土、淤泥、淤泥質土、素填土和雜填土等地基；用於地下水位以上的土層時，宜增加摻合料的含水量並減少生石灰用量，或採取土層浸水等措施。石灰樁屬可壓縮的低黏結強度樁，能與樁間土共同作用形成複合地基。由於生石灰的吸水膨脹作用，它特別適用於新填土和淤泥的加固，生石灰吸水後還可使淤泥產生自重固結。形成強度後的密集的石灰樁身與經加固的樁間土結合為一體，使樁間土欠固結狀態消失。石灰樁與灰土樁不同，可用於地下水位以下的土層，用於地下水位以上的土層時，若土中含水量過低，則生石灰水化反應不充分，樁身強度降低，甚至不能硬化。此時，採用減少生石灰用量和增加摻合料含水量的辦法，經實踐證明是有效的。石灰樁不適用於地下水位以下的砂類土。
作用機制
石灰樁的主要作用機制是通過生石灰的吸水膨脹擠密樁周土，繼而經過離子交換和膠凝反應使樁間土強度提高。同時，樁身生石灰與活性摻合料經過水化、膠凝反應，使樁身具有0.3-1.0MPa的抗壓強度。石灰樁施工時是由振動鋼管下沉成孔，使樁間土產生擠壓和排土作用，其擠密效果與土質、上覆壓力及地下水狀況等有密切關聯。一般地基土的滲透性越大，打樁擠密效果越好。
石灰樁在成孔後貫入生石灰便吸水膨脹，使樁間土受到強大的擠壓力，這對地下水位以下軟黏土的擠密起主導作用。測試結果表明，根據生石灰的質量高低，在自然狀態下熟化後其體積可增加1.5~3.5倍，即體積膨脹係數為1.5~3.5。生石灰水化放出大量的熱量。樁內溫度最高達200~300℃，樁間土的溫度最高可達40-50℃。升溫可以促進生石灰與粉煤灰等樁體摻合料的凝結反應。高溫引起了土中水分的大量蒸發，對減少土的含水量、促進樁周土的脫水起有利作用。石灰樁作為豎向增強體與天然地基土體形成複合地基，使得壓縮模量大大提高，工後沉降減少，而且複合地基抗剪強度大大提高，穩定安全係數也得到提高。
石灰樁的密度顯著小於土的密度，即使樁體飽和後，其密度也小於土的天然密度。當採用排土成樁時，加固層的自重減小，作用在下臥層的自重應力顯著減小，即減小了下臥層頂面的附加應力。採用不排土成樁時，對於雜填土和砂類土等，由於成孔擠密了樁間土，加固層的重量變化不大。對於飽和黏性土，成孔時土體將隆起或側向擠出，加固層的減載作用仍可考慮。
設計
石灰樁成孔直徑應根據設計要求及所選用的成孔方法確定，常用300~400mm，可按等邊三角形或矩形布樁，樁中心距可取2~3倍成孔直徑。石灰樁可僅布置在基礎底面下，當基底土的承載力特徵值小於70kPa時，宜在基礎以外布置1~2排圍護樁。試驗表明，石灰樁宜採用細而密的布樁方式，這樣可以充分發揮生石灰的膨脹擠密效應，但樁徑過小會影響施工速度。人工成孔的樁直徑以300mm為宜，機械成孔直徑以350mm左右為宜。以往是將基礎以外也布置數排石灰樁，如此則造價劇增，試驗表明，在一般的軟土中，圍護樁對提高複合地基承載力的增益不大。在承載力很低的淤泥或淤泥質土中，基礎外圍增加1~2排圍護樁有利於對淤泥的加固，可以提高地基的整體穩定性，同時圍護樁可將土中大孔隙擠密，能起止水的作用，可提高內排樁的施工質量。
