【摘要】双灰桩，即生石灰、粉煤灰桩，在处理软弱地基，提高地基承载能力方面，具有少开挖土方、施工速度快、造价低等特点。主要通过从双灰桩材料特性方面进行分析，得到双灰桩对软弱地基的加固机理及建议的施工环境和材料用量。
【关键词】双灰桩；材料特性；建筑物纠偏；软弱地基；加固机理
双灰桩，即生石灰、粉煤灰桩，在处理软弱地基，提高地基承载能力方面，具有少开挖土方、施工速度快、造价低的特点。本工艺标准适用于含水量高的软粘土、淤泥质粘土及含细料土大于 20%～30%的砂质粘土的软弱地基的加固工程。所谓双灰桩法，就是用施工机具在基础两侧成孔，将拌合均匀的生石灰与粉煤灰混合料，分层夯填在基础两侧的地基土中所形成的孔洞中，形成双灰桩，用其对软弱地基进行加固。双灰桩施工过程：施工中，用带有预制混凝土桩尖的钢管成孔，打至设计深度后，在管中灌入约 30 cm 厚拌合均匀的双灰料，然后，边拔管边夯实；提升一段高度后，再向管内加入双灰料，重复上面工作，直到形成整个桩。
2.1 吸水、升温和膨胀挤密作用
双灰材料中的生石灰能吸取大量的地基土中的水份（1 kg 生石灰吸水 0.8～0.9 kg），同时产生大量的热。生石灰在水化过程中伴随有较大的体积膨胀，对桩间土产生了巨大的挤压力。这种吸水、升温和膨胀作用使地基土中的含水量下降，孔隙比减小，桩间土抗剪强度提高，因而，降低了软弱土体的压缩量，提高了地基的承载力。
2.2 胶凝、离子交换及碳化作用
生石灰水化后生成了 Ca（OH）2，当 Ca（OH）2浓度过高时会产生沉淀而成为胶体，这种胶体与土中 SiO2和 Al2O3等发生化学反应，生成了具有胶结性和水硬性的水化产物，将土颗粒胶结成紧密结构。生石灰吸水生成的 Ca（OH）2中的另一部分与土中 CO2 反应生成 CaCO3，使桩周土结硬。
2.3 置换作用（桩体效应）
通过测试结果表明，用一般生活锅炉所排放的粉煤灰与生石灰形成的密实度较高的双灰试件，两个抗剪强度指标中，内摩擦角约为 34°，粘聚力 c值可达 200kPa左右。在含水量高达 43.13%～50.20%时，不同配合比的双灰试件，其单轴抗压强度为 703kPa～831kPa。双灰桩的抗压强度和抗压刚度远大于桩周围的软弱土。
2.4 侧向约束作用
基础下的软弱土，在荷载作用下发生竖向变形的同时，伴随有土体的侧向移动。当在基础两侧设置抗剪强度较高的双灰桩后，桩体对基底下的地基土施加了一个较大的侧向约束反力，限制了土体的侧向变形，因而使得这部分地基土的承载力得到提高。与加固前地基土比较，相同荷载作用下，沉降量得到减小。
3.1 双灰材料的压缩特性
生石灰：粉煤灰＝7：3（质量比），在密闭条件下养护 28 天后进行侧限压缩试验。试验过程中共分为四组，第一组与第二组参变量是含水量，第一组、第三组、第四组参变量是密实度。由以上试验结果经数据整理后可计算出双灰材料的压缩系数及压缩模量。通过数据分析可知，双灰材料试件的压缩系数小于 0.1MPa-1，
说明双灰材料属于低压缩性材料。通过第一、三、四组的结果对比可以看出，随着密实度的不断增大，压缩模量不断增大且压缩系数不断减小；另外，第一组和第二组的对比可以看出在相同密实度条件下，双灰材料得到的压缩模量远大于一般粘土的压缩模量，并且在含水量明显较大的第二组依然能够得到较高的压缩模量，一、二组的压缩模量相差不大，约为 10.7%。因此，对于双灰桩来说，密实度越大，压缩模量越大，压缩系数越小，并且通过该试验很好的证明双灰材料具有较好的水稳性，可应用于有地下水或饱和土体的加固中。
3.2 双灰材料的应力应变特性及抗剪强度特性
试验过程中的试验条件为生石灰与粉煤灰质量比为 7：3，含水量 40%，密实度为 0.9，龄期为 28 天，进行不同侧压力下的三轴剪切试验。经过试验数据整理，得到应力应变曲线，摩尔圆和抗剪强度线。通过分析可得，应力应变曲线具有明显的峰值，峰值过后应力出现明显的下降段，并且峰值处对应的应变值较小，不超过 2%，该值远远小于一般土体达到极限状态时的应变值，说明双灰材料构件在三轴剪切试验中发生的破坏为脆性破坏。另一方面，在不同侧压力的情况下，虽然曲线的变化趋势大致一直，但对峰值及峰值所对应的应变有较大的影响：随着侧压力的不断增大，应力应变曲线的峰值强度不断增大，且峰值所对应的应变值也有较为明显的增加。
3.3 配合比对双灰材料抗剪强度的影响
试验过程中试验用料为生石灰与粉煤灰的质量比依次为 8：2、7：3、6：4、5：5。含水量均为 40%，在密闭条件下养护 28 天后进行三轴剪切试验。将试验数据进行整理，得到不同配合比下双灰材料抗剪强度特性。通过进行分析可知，不同配合比条件下，在相同围压时大主应力值相差不大，即配合比对大主应力影响较小；但配合比对粘聚力 C（KPa）和内摩擦角Φ0影响较大：随着配合比的减小，粘聚力 C（KPa）逐渐增大，内摩擦角Φ0逐渐减小，且在配合比为 7：3
时内摩擦角达到最大值。考虑到经济、强度指标以及生石灰的膨胀影响，建议工程中采用生石灰：粉煤灰＝7∶3 的配合比作为双灰桩桩体材料的配合比。
根据各试验结构分析，可以得到以下结论：
（1）双灰桩通过自身桩体材料的物理性质和化学性质，减小了软弱地基的沉降量，提高了地基的承载力，起到了软弱地基的加固与纠偏作用。
（2）通过试验很好的证明了双灰材料具有较好的水稳定性，为双灰桩在地下水位较高、含水量较大或饱和软土地基中的应用提供了科学的依据和广阔的前景。
（3）通过配合比的对比试验可以得出，在工程中综合考虑经济与作用等因素，建议生石灰与粉煤灰的配合比为 7：3。
参考文献：
[1]杨有海，李忠岐，徐光有.“双灰桩”加固既有建筑物饱和黄土地基研究[J].兰州铁道学院学报（自然科学版），2002，
[2]薛水鱼.双灰桩法纠偏加固既有建筑物的探讨[J].土工基础 ， 2000 ， 14 （ 2 ）