碎石擠密樁

碎石（砂）樁擠密法是指碎石樁法和砂樁合稱為粗顆粒土樁，是指用振動、衝擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔後，再將碎石或砂擠壓入土孔中，形成大直徑的碎石或砂所構成的密實樁體。

基本介紹

• 中文名：碎石擠密樁
• 外文名：Gravel compaction pile
• 定義：砂所構成的密實樁體
• 材料：碎石或砂
• 套用：建築
• 學科：土木工程

簡介

隨著時間的推移，各種不同的施工工藝相應產生；如沉管、錘擊、振擠、乾振、振動氣沖、袋裝碎石、強夯置換法等。它們雖施工不同於振沖法，但同樣可形成密實的碎石樁或砂樁。目前在國內外廣泛套用碎石樁、砂樁、渣土樁等複合地基都是散體樁複合地基。碎石樁按制樁工藝可為振沖（濕）碎石和乾法碎石樁。採用振動加水沖的制樁工藝製成的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁。採用無水沖工藝（如乾振、振擠、錘擊等）製成的樁為砂石樁。

發展歷史

振動水沖法是1937年由德國凱勒公司設計製造出的具有現代振沖器雛形的機具，用來擠密砂石地基獲得成功。20世紀60年代初，振沖法開始用來加固粘性土地基，由於用料是碎石，故稱為碎石樁。

我國套用振沖法始於1977年，20多年來，我國在壩基、道路、橋樑、工業與民用建築地基處理中，振沖法均已得到了廣泛的套用。但因振沖碎石樁有泥水污染環境，在城市和已有建築物地段的套用受到限制，且有軟化土的作用。於是從20世紀80年代開始，各種不同的施工工藝相應產生，如錘擊法、振擠法、乾振法、沉管法、振動氣沖法、袋裝碎石法、強夯碎石樁置換法等。雖然這些方法的施工不同於振動水沖法，但是，都可以形成密實的碎石樁，所以碎石樁的內涵擴大了。從制樁工藝和樁體材料方面也進行了改進，如在碎石樁中添加適量的水泥和粉煤灰，稱為水泥粉煤灰碎石樁，即CFG樁。各種乾法碎石樁施工技術蓬勃發展，與濕法碎石樁並存，是碎石樁技術發展的特色之一。

加固機理

在地基土中形成樁孔時，樁孔位置原有土體被強制側向擠壓，相鄰樁孔間的土體的密實度增大，成孔後，向樁孔內填料（灰土或素土）， 然後分層夯實，形成密實而強度較高的樁體， 並且孔壁土體通過被夯材料徑向擴張而被進一步的擠密，同時樁間土和樁體土兩者緊密膠結在一起，保證複合地基承受荷載後，樁、土的位移能協調發展。土擠密樁地基也可視為厚度較大的素土墊層。

置換作用

擠密樁是成孔過程中橫向加密土層，施工成孔套管打入黃土層時，樁管周圍地基土受水平擠壓作用，從而管周圍一定範圍內的土在水平各個方向產生位移，減小孔隙率，增加密實度， 部分或全部消除濕陷性。在擠密樁成樁後，由於樁的變形模量遠大於樁間土的變形模量，在擠密樁與地基土的共同作用下，剛度較大的樁體受到較大的附加應力，消除了持力層內大量的壓縮變形和濕陷變形的不利因素。

化學作用

擠密樁分為灰土擠密樁和水泥土擠密樁兩種。灰土擠密樁樁體材料為石灰與土按一定體積比 ( “二八 ”或 “三七 ”灰土 ) 均勻拌和的材料， 生石灰吸水生成氫氧化鈣的過程中 ，吸收周圍土體的水分而膨脹 ，對周圍土體產生進一步的擠密作用；並且由於放熱作用使土體中部分水分蒸發，加速土體的固結過程；同時生成的因飽和沉澱形成膠體，經過再結晶後構成合成體與土體間緊密膠結而產生較高強度，因而提高了複合地基承載力。水泥土擠密樁樁體材料為水泥12% ～ 15%摻入土中拌和均勻，通過夯入水泥土，水泥的水解、水化反應生成的氫氧化鈣、含水矽酸鈣能迅速溶於水中，使水泥顆粒表面重新暴露出來再與水發生反應，周圍水溶液逐漸達到飽和，水分子繼續深入顆粒內部但生成物已不能溶解，只能以細分散的膠體析出，懸浮於溶液中形成膠體，從而提高地基承載力 。

樁網土共同作用

擠密樁複合地基通過 “樁 - 網 - 土 ”三者的共同作用，褥墊層中的網具有荷載分擔作用，樁起豎向增強作用，樁間土承受的荷載應力相對減小，使樁土應力分布更為協調，有利於工後沉降的控制。