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摘要：本文比较系统的从灰土桩的作用机理，设计方法，施工工艺等方面阐述了灰土桩法在地基处理中的应用。
关键词：复合地基；灰土；地基处理
灰土桩法是利用成孔时的侧向挤压作用，使桩间土得以挤密，随后将桩孔用灰土分层夯实，来得到加固地基的目的。其特点是对土的侧向深层挤密加固。它属于人工复合地基，其上部荷载由桩体和桩间挤密土共同承担。灰土桩法具有原位处理、施工简便、使用灵活、以土治土、节约资金、缩短工期等特点，用于处理厚度较大的湿陷性黄土或填土时，可以获得显著的技术经济效益，所以最初在我国西北和华北等地区得到了广泛的应用。目前随着科学技术的发展，其应用范围也越来越来广泛，已经逐步发展成为一种可处理填土、粘性土及粉土的地基处理方法。本文拟通过从灰土桩的设计方法、施工工艺、质量检测等方面全面介绍灰土桩法在地基处理中的应用。
一、灰土桩的作用机理
国内外许多学者研究认为：灰土桩沉桩时沿桩孔周围土体应力的变化与圆柱形孔扩张时产生的应力变化相似。
图一
如图1所示，在半径为 的桩孔外将产生半径为 的塑性区，桩孔内的土被全部压缩；在半径 以外为弹性区，土体仍然处于弹性平衡状态。塑性区的半径 可按如下公式计算：
式中 塑性区最大半径；
桩孔半径；
c 土的粘聚力；
土的内摩擦角；
q 土的原始固结压力；
土的剪切模量。
可见，塑性区半径的大小和桩孔半径的大小成正比，同时也与土的剪切模量和抗剪强度指标等紧密相关。
桩周挤密影响区的半径可以通过计算确定，也可以通过现场试验确定。通常单个桩孔的“挤密影响区”半径为（1.5～2.0） 。相邻桩孔间的挤密效果试验表明，在相邻桩孔挤密区交界处挤密效果相互叠加，桩间土中心部位的密度增大，且桩间土的密度变的均匀，桩距越近，叠加效果越显著。合理的相邻的桩孔中心距离一般为2～3倍桩孔直径。
土的含水量接近最优含水量的时候，土成塑性状态，挤密效果最佳。当含水量过低，土体的有效挤密区显著减小。当含水量过高时，由于挤压引起超孔隙水压力，使土体只能向外围移动而难以挤密，同时孔壁附近土的强度因受扰动而降低，容易出现桩孔缩径和回淤等情况。
土的天然干密度越大，则有效挤密区越大，效果越好；反之，则有效挤密区越小，效果越差。土质均匀则有效挤密范围大，土质不均匀，则有效挤密范围小。土体的天然孔隙比 ～ 时挤密效果好，当 时，一般情况下土的湿陷性已消除，则没有必要采用挤密地基。
二、灰土桩的设计
灰土桩设计可按以下步骤进行：
1桩体材料
灰土桩体材料较少，仅有熟石灰和过筛土二种；熟石灰中不得含有未熟化的生石灰塊.也不应含有过多的水分.土可采用粘性土，但须筛除其中的有机杂质.土的粒径控制在<15mm.灰与土的配合比，通常采用2：8即可.当须加固的地基土较软弱时.也可用3：7灰土施工.总之，灰与土的比例可随土质情况和所需的地基强度而定.
2桩径选择
灰土桩采用机械钻孔、重锤分层击实灰土填科的方法施工.常用校径D=30—60cm，校径小布桩则多，反之桩径大布桩可相应减少.工程实践证明，多层建筑的地基处理，在合理布桩的情况下D<60cm的桩已能满足设计的霄要.实际上，设计桩径与成桩直径是有差别的，成桩过程中，由于重锤对灰土填料巨大的住复击实作用，也由于桩周土在侧压作用下趋向密实的特性，实际生成的桩径较设计值大许多，从现场挖出的柱状桩体可清楚地证明这一点。
3布桩方式
常用布桩方式有二种：一是按三角形布桩（图2），二是将桩布置成正方形（图3）.在实际工作中，也有按梅花形布桩的.梅花形布桩，实质上是沿45。斜线布置的方形桩，所以与正方形布桩井无本质上的差别（图4）.
图二 图三 图四
布桩设计一般要从三个方面加以考虑：一是地基土的特性，可参考地质报告中相关的内容；二是桩径的大小，通常由施工条件而定；三是布桩方式，可视具体情况任选一种.须指出的是，同一建筑中，易用一种布桩方式而不可混用.
4确定桩距
桩距尺寸应由现场实验确定.无试验资料时，也可将干土重作为挤密土的控制指标.当采用的桩径为d，地基上的有效挤密直径为D，根据地基土变形前后有效范围内土重保持不变的关系，则
D=nd
n一挤密系数、
一挤密后处理深度范围内土的加权平均容重.经灰土桩挤密的土可取 >15KN/m3.
—挤密前的干土容重.
某些亚砂土、轻亚粘上类地基，当容重为16—18KN/m3时，虽经挤密，但可能仍有较高的压缩性.此时，有效挤密直径D的确定，尚应控制压实系数K。
对桩间土，k>0.9；
对灰土桩体，k>0.95.
形式不同的布桩，其桩距均可按下式估算：
—桩距[M）
一桩距系数，按下表采用
按上式确定的桩距，一般宜控制在1.20—1.80之间.桩距过密，桩的作用（坚向承栽与侧向挤密效果）不能充分发挥造成浪费；桩距过大，则桩间土挤密效果差.所以桩距应在几经试算比较后方能确定.
关键词：复合地基；灰土；地基处理
灰土桩法是利用成孔时的侧向挤压作用，使桩间土得以挤密，随后将桩孔用灰土分层夯实，来得到加固地基的目的。其特点是对土的侧向深层挤密加固。它属于人工复合地基，其上部荷载由桩体和桩间挤密土共同承担。灰土桩法具有原位处理、施工简便、使用灵活、以土治土、节约资金、缩短工期等特点，用于处理厚度较大的湿陷性黄土或填土时，可以获得显著的技术经济效益，所以最初在我国西北和华北等地区得到了广泛的应用。目前随着科学技术的发展，其应用范围也越来越来广泛，已经逐步发展成为一种可处理填土、粘性土及粉土的地基处理方法。本文拟通过从灰土桩的设计方法、施工工艺、质量检测等方面全面介绍灰土桩法在地基处理中的应用。
一、灰土桩的作用机理
国内外许多学者研究认为：灰土桩沉桩时沿桩孔周围土体应力的变化与圆柱形孔扩张时产生的应力变化相似。
图一
如图1所示，在半径为 的桩孔外将产生半径为 的塑性区，桩孔内的土被全部压缩；在半径 以外为弹性区，土体仍然处于弹性平衡状态。塑性区的半径 可按如下公式计算：
式中 塑性区最大半径；
桩孔半径；
c 土的粘聚力；
土的内摩擦角；
q 土的原始固结压力；
土的剪切模量。
可见，塑性区半径的大小和桩孔半径的大小成正比，同时也与土的剪切模量和抗剪强度指标等紧密相关。
桩周挤密影响区的半径可以通过计算确定，也可以通过现场试验确定。通常单个桩孔的“挤密影响区”半径为（1.5～2.0） 。相邻桩孔间的挤密效果试验表明，在相邻桩孔挤密区交界处挤密效果相互叠加，桩间土中心部位的密度增大，且桩间土的密度变的均匀，桩距越近，叠加效果越显著。合理的相邻的桩孔中心距离一般为2～3倍桩孔直径。
土的含水量接近最优含水量的时候，土成塑性状态，挤密效果最佳。当含水量过低，土体的有效挤密区显著减小。当含水量过高时，由于挤压引起超孔隙水压力，使土体只能向外围移动而难以挤密，同时孔壁附近土的强度因受扰动而降低，容易出现桩孔缩径和回淤等情况。
土的天然干密度越大，则有效挤密区越大，效果越好；反之，则有效挤密区越小，效果越差。土质均匀则有效挤密范围大，土质不均匀，则有效挤密范围小。土体的天然孔隙比 ～ 时挤密效果好，当 时，一般情况下土的湿陷性已消除，则没有必要采用挤密地基。
二、灰土桩的设计
灰土桩设计可按以下步骤进行：
1桩体材料
灰土桩体材料较少，仅有熟石灰和过筛土二种；熟石灰中不得含有未熟化的生石灰塊.也不应含有过多的水分.土可采用粘性土，但须筛除其中的有机杂质.土的粒径控制在<15mm.灰与土的配合比，通常采用2：8即可.当须加固的地基土较软弱时.也可用3：7灰土施工.总之，灰与土的比例可随土质情况和所需的地基强度而定.
2桩径选择
灰土桩采用机械钻孔、重锤分层击实灰土填科的方法施工.常用校径D=30—60cm，校径小布桩则多，反之桩径大布桩可相应减少.工程实践证明，多层建筑的地基处理，在合理布桩的情况下D<60cm的桩已能满足设计的霄要.实际上，设计桩径与成桩直径是有差别的，成桩过程中，由于重锤对灰土填料巨大的住复击实作用，也由于桩周土在侧压作用下趋向密实的特性，实际生成的桩径较设计值大许多，从现场挖出的柱状桩体可清楚地证明这一点。
3布桩方式
常用布桩方式有二种：一是按三角形布桩（图2），二是将桩布置成正方形（图3）.在实际工作中，也有按梅花形布桩的.梅花形布桩，实质上是沿45。斜线布置的方形桩，所以与正方形布桩井无本质上的差别（图4）.
图二 图三 图四
布桩设计一般要从三个方面加以考虑：一是地基土的特性，可参考地质报告中相关的内容；二是桩径的大小，通常由施工条件而定；三是布桩方式，可视具体情况任选一种.须指出的是，同一建筑中，易用一种布桩方式而不可混用.
4确定桩距
桩距尺寸应由现场实验确定.无试验资料时，也可将干土重作为挤密土的控制指标.当采用的桩径为d，地基上的有效挤密直径为D，根据地基土变形前后有效范围内土重保持不变的关系，则
D=nd
n一挤密系数、
一挤密后处理深度范围内土的加权平均容重.经灰土桩挤密的土可取 >15KN/m3.
—挤密前的干土容重.
某些亚砂土、轻亚粘上类地基，当容重为16—18KN/m3时，虽经挤密，但可能仍有较高的压缩性.此时，有效挤密直径D的确定，尚应控制压实系数K。
对桩间土，k>0.9；
对灰土桩体，k>0.95.
形式不同的布桩，其桩距均可按下式估算：
—桩距[M）
一桩距系数，按下表采用
按上式确定的桩距，一般宜控制在1.20—1.80之间.桩距过密，桩的作用（坚向承栽与侧向挤密效果）不能充分发挥造成浪费；桩距过大，则桩间土挤密效果差.所以桩距应在几经试算比较后方能确定.