在高級(jí)級(jí)公路中，碰到不少涵洞、通道、擋土結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)物置于軟弱地基上或軟厚的雜填土之上，施工期短暫時(shí)，成為不少建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位的棘手新問題。針對(duì)這個(gè)新問題，采用生石灰噴粉深層攪拌樁（簡(jiǎn)稱石灰攪拌樁）進(jìn)行軟土地基處理，具有技巧簡(jiǎn)略可行，且經(jīng)濟(jì)合理的特點(diǎn)，能有效地加固軟弱地基，減少軟土層沉降和整體工程工后沉降，進(jìn)步軟土層的承載力。
1 生石灰對(duì)軟粘土地基的基礎(chǔ)功效
根據(jù)設(shè)計(jì)斷定石灰攪拌樁鉆機(jī)的地位，啟動(dòng)攪拌機(jī)，鉆進(jìn)時(shí)噴射壓縮空氣，準(zhǔn)備加固的土在原位受到擾動(dòng)。隨著鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，鉆機(jī)鉆頭反向旋轉(zhuǎn)，邊提升，邊由壓縮空氣輸送生石灰，向著由鉆頭攪拌葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空隙部位噴入被攪拌的土體中，使土體和石灰進(jìn)行充分拌和，形成具有整體性好，水穩(wěn)固性好和必定強(qiáng)度的石灰土樁。
通過機(jī)構(gòu)攪拌，將軟土重塑的同時(shí)摻入適量的石灰，石灰和軟土礦物產(chǎn)生化學(xué)反響，形成一種復(fù)雜的不溶于水的、將土顆粒粘結(jié)在一起的硅酸鈣凝膠，硅酸鈣凝膠起到包裹和聯(lián)結(jié)的功效，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在土顆粒間相互穿插，使土顆粒接洽得很堅(jiān)固，改良了土的物理力學(xué)性質(zhì)，施展了石灰固化劑的強(qiáng)化功效。
要形成硅酸鈣凝膠，只有在有足夠的水使Ca2 和OH-1離子能夠轉(zhuǎn)移到粘土顆粒表面時(shí)才干實(shí)現(xiàn)，利用土顆粒、水和石灰之間的化學(xué)反響達(dá)到這一目標(biāo)，以改良土的性質(zhì)，具體來說，石灰對(duì)軟土的基礎(chǔ)功效如下摘要：
（1）生石灰和地基軟粘土通過強(qiáng)制做拌均勻，很快產(chǎn)生水化功效，形成 Ca（OH）2 .在這生石灰變?yōu)槭焓业倪^程中，產(chǎn)生的熱量增進(jìn)水分蒸發(fā)，使軟土地基的含水量降低，同時(shí)石灰體積產(chǎn)生膨脹，此時(shí)膨脹力所作的功轉(zhuǎn)化為四周土的變形位能。例如廣東省云浮硫鐵礦專用線有一座4.5m蓋板涵基礎(chǔ)采用石灰噴粉深層攪拌處理軟基，鉆頭直徑為500mm，形成石灰樁之后，在粉細(xì)砂層直徑增大為520mm，在軟土層直徑內(nèi)直徑增大為600-700mm，樁體體積增大，對(duì)四周土起了壓密功效。
（2）熟石灰的Ca2 離子在水的功效下和軟土顆粒產(chǎn)生絮凝反響功效，這一反響過程使軟土顆粒聯(lián)合水膜厚度減簿，土的塑性降低，土粒間的粘結(jié)力增長(zhǎng)，土體強(qiáng)度和水穩(wěn)固性進(jìn)步。
上述兩種化學(xué)反響過程，重要產(chǎn)生在生石灰和軟土強(qiáng)制攪拌混雜后的數(shù)小時(shí)內(nèi)，是石灰對(duì)軟粘土的早期基礎(chǔ)功效。
（3）熟石灰和粘土顆粒中的活性硅鋁礦物進(jìn)一步緩慢地產(chǎn)生化學(xué)功效，過程中又吸收熟石灰漿中的水分，形成結(jié)晶和生成鋁酸鹽和水化硅酸鈣，轉(zhuǎn)變了粘土的結(jié)構(gòu)。這一反響過程將持續(xù)數(shù)年，是石灰對(duì)軟粘土的后期功效。
2 石灰攪拌樁身的排水固結(jié)功效
通過對(duì)一些工程施工的石灰攪拌樁觀測(cè)，創(chuàng)造施工期樁體含水量總是很高，直觀表現(xiàn)在樁頂?shù)膲|層上有明顯的圓形濕痕，表明樁體含水量及滲透系數(shù)均大于樁間土。由于樁身材料拌合不均勻，以及配合比、摻合料不同，涮得樁身滲透系數(shù)在4.07×10-3-10-5cm／s之間，相當(dāng)于粉砂、細(xì)砂的滲透系數(shù)，較粘土、亞粘土的滲透系數(shù)大10倍至100倍，闡明石灰樁身排水固結(jié)功效較好。
圖1表現(xiàn)軟粘土地基經(jīng)石灰攪拌后滲透增長(zhǎng)情況，K為滲透系數(shù)。用10％
生石灰作為固化劑時(shí)，軟粘土的滲透性系數(shù)隨著時(shí)間而直線上升；而用10％的水泥作為固化劑時(shí)，軟粘土的滲透系數(shù)隨著時(shí)間而直線降落。石灰合適于塑性指數(shù)較高的軟粘土地基，水泥合適于塑性指數(shù)較低的軟土地基。在雷同條件下，用石灰處理的臨時(shí)加固效果在前數(shù)小時(shí)內(nèi)比水泥處理的要明顯來得快。
值得重視的是，當(dāng)石灰攪拌樁滲透系數(shù)K值足夠?。ㄈ畿浾惩恋鼗鴺兜闹睆絛又足夠大（例d≥50cm時(shí)），即使樁處于水下，也不能形成充分供水的條件，石灰攪拌樁的含水量仍然較初始含水量大幅度減小。在天津塘沽軟土路基實(shí)驗(yàn)中，于五年后挖出石灰樁，也創(chuàng)造樁身仍非常堅(jiān)硬，日本的一份材料談到，即使在含水量高達(dá)100％的軟土中，石灰樁身強(qiáng)度也比四周土的強(qiáng)度高達(dá)10倍以上。
3 石灰攪拌樁和樁間土的復(fù)合地基效應(yīng)
生石灰加固軟弱地基后，石灰攪拌和未加固部分地基土形成復(fù)合地基，復(fù)合地基的強(qiáng)度包含攪拌樁樁體的強(qiáng)度和樁周土粘聚力增長(zhǎng)后的強(qiáng)度，石灰攪拌樁和四周地基相比具有更高的抗剪強(qiáng)度。和生石灰攪拌樁鄰接的樁周土，由于拌合時(shí)產(chǎn)生的高溫暖凝聚反響形成厚度達(dá)數(shù)厘米的高度硬殼，此層硬層的存在影響了石灰攪拌樁的吸水和排水，尤其是后期排水，但在施工期內(nèi)此層硬殼尚未形成，排水功效是可以施展的。從對(duì)一些工程的天然土和單樁復(fù)合地基荷載實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)造石灰攪拌樁復(fù)合地基的加荷后穩(wěn)固時(shí)間較天然土基為短，也就證實(shí)了石灰攪拌樁的排水固結(jié)功效。
石灰攪拌樁和樁間土的復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度可用下式盤算摘要：
τˊ= （1-dˊs）Cˊ dˊsτp （1）
式中摘要：τˊ ——復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度，KPa；
τˊP ——石灰攪拌樁的抗剪強(qiáng)度，KPa；
dˊs ——消化和凝硬反響結(jié)束后石灰攪拌樁加固率（面積比）
dˊs =（1.5-1.8）ds （2）
ds ——石灰攪拌樁置換率（面積比）
ds = πd2/4l2 （3）
d ——石灰攪拌樁直徑，d=50cm；
l ——石灰攪拌樁間中心距，cm；
Cˊ ——石灰攪拌樁加固后地基土的粘聚力，KPa；
Cˊ=Co＋dΔP， （4）
式中摘要：Co ——原地基土的粘聚力，KPa；
d ——經(jīng)石灰攪拌樁處理后的強(qiáng)度增長(zhǎng)系數(shù)，d= 0.1-0.4；
ΔP ——有效壓縮荷載，它是固硬朗驗(yàn)曲線中和加固后孔隙比e’對(duì)應(yīng)的壓縮荷載P’和固結(jié)屈服應(yīng)力Pc之差。
石灰攪拌加固后的地基，樁體強(qiáng)度高于樁間土。因此，在工程結(jié)構(gòu)荷載和車輛荷載功效下，土體被壓縮，承載力重要靠樁體承擔(dān)。由于土相對(duì)于樁有向下滑動(dòng)的趨向，樁面對(duì)樁周土產(chǎn)生一向上的摩擦阻力，故靠近樁周土的壓力值為向下的施工荷載值和向上的摩擦力兩部分之和。因此，靠近樁邊的土遭遇的壓力最小，樁間地基土應(yīng)力降低，而石灰攪拌樁樁體產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，根據(jù)基礎(chǔ)底面樁和樁間土上埋沒的土壓力盒測(cè)定成果，得出樁體和樁間土的荷載應(yīng)力分擔(dān)比n＝P/S=3-15（為石灰攪拌承擔(dān)的應(yīng)力，為樁間土承擔(dān)的應(yīng)力）。在用石灰攪拌樁加固公路軟基時(shí)，一般采用n=3～5較合適。
石灰攪拌樁加固公路軟基的容許沉降量S用下式盤算摘要：
S=ΔH-ΔS （5）
式中摘要：ΔH ——加固前的地基土最終沉降量，cm；
ΔS ——石灰攪拌樁在垂直方向產(chǎn)生的固結(jié)沉降，cm；
ΔS=HC*Δe/（1 e0） （6）
式中摘要：HC ——石灰攪拌樁的加固深度；
Δe ——孔隙比的降低值；
Δe=e0-eˊ =GS*ΔH/100 （7）
式中摘要：e0 ——原地基的初始孔隙比；
e ——地基加固后孔隙比；
Δw ——由式（s）求出的含水量降低值；
GS ——土顆粒比重。
據(jù)材料介紹某一路堤地基用深層攪拌石灰樁處理軟土地基，該地基由高敏銳度的粉質(zhì)軟粘土構(gòu)成，厚度6-12m，抗剪強(qiáng)度10KPa，含水量60％，經(jīng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，用制備的石灰加固試樣測(cè)試其抗剪強(qiáng)度，在10d后增長(zhǎng)到50KPa，三個(gè)月后測(cè)試強(qiáng)度增長(zhǎng)到100KPa，在實(shí)驗(yàn)路堤4m高的下面，石灰攪拌樁的設(shè)計(jì)間距為1.0-1.2m，樁長(zhǎng)10m.經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的沉降曲線表明，用石灰攪拌樁加固的地基沉降減少了大約60％，其沉降量為20-25m，設(shè)計(jì)盤算值和實(shí)測(cè)值吻合較好。
4 生石灰劑量對(duì)石灰攪拌樁強(qiáng)度的影響
圖2表現(xiàn)不同的生石灰劑量對(duì)各種土的單軸抗壓強(qiáng)度的影響。在同一生石灰含量的條件下，不同的土類具有明顯不同的抗壓強(qiáng)度，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明摘要：（1）當(dāng)生石灰含量在6％- 18％的領(lǐng)域內(nèi)變更時(shí)，石灰攪拌樁仍保持本來土壤的特征；（2）不同土性的石灰粉滲入量各有滲人量區(qū)間，大于或小于這一區(qū)間的滲入量，都得不到經(jīng)濟(jì)的加固效果。
生石灰的膨脹力和生石灰的含量成正比，但膨脹應(yīng)力的大小，則和生石灰有效氧化鈣含量、束縛力的大小和方向、熟化的快慢有關(guān)，如采用有效氧化鈣含量為85％-89％的生石灰，讓其在近似完整束縛的條件下熟化，測(cè)得其軸向膨脹應(yīng)力可達(dá)11.6MPa，隨著四周束縛的放松，軸向膨脹應(yīng)力急劇減少，膨脹力所做的功已轉(zhuǎn)化為四周土的變形位能而趨于平衡。總之，對(duì)于一般的地基（非凡是軟土），當(dāng)生石灰用量超過必定界，其束縛力絕對(duì)不可能禁止石灰攪拌樁的膨脹，宏大的膨脹力必將在相當(dāng)領(lǐng)域內(nèi)流傳，這就是石灰攪拌樁直徑增大的原因。
5 石灰攪拌樁的強(qiáng)度取決于軟粘土的含水量
石灰攪拌樁的強(qiáng)度能否形成和強(qiáng)度高低，和軟粘土的含水量有關(guān)。生石灰轉(zhuǎn)變?yōu)槭焓乙约俺掷m(xù)水化，都要吸收和蒸發(fā)軟粘土中的水份。因此，必需要有足夠的水供石灰水化，否則無法形成強(qiáng)度。另一方面水又不能過多，以使處于飽和狀態(tài)的軟粘土能夠因脫水而轉(zhuǎn)變成三相狀態(tài)，軟土中的空氣才干為碳酸化反響供給足夠的二氧化碳，從而形成使灰土反響生成有必定強(qiáng)度的膠結(jié)物質(zhì)條件，形成較高的強(qiáng)度。由于石灰攪拌樁中的水分在強(qiáng)度形成中得到耗費(fèi)，灰土含水量就會(huì)大幅度減少，甚至由流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛菜苣酥翀?jiān)硬狀態(tài)，從而大大進(jìn)步石灰土的強(qiáng)度。圖3為石灰土抗剪強(qiáng)度軟土含水量、時(shí)間的變更情況，縱軸表現(xiàn)石灰土的抗剪強(qiáng)度，橫軸表現(xiàn)軟粘土含水量。從圖3可以看出摘要：
6 石灰攪拌樁合適的土質(zhì)條件
石灰攪拌樁是靠石灰和土之間產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反響而形成強(qiáng)度的，不同的土質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同的加固效果，其合適的加固土粒徑領(lǐng)域如圖4所示，圖中暗影部分為合適的石灰攪拌樁利用領(lǐng)域，可用于公路工程的軟粘土中的擋土結(jié)構(gòu)，開挖護(hù)坡、橋涵通道結(jié)構(gòu)地基等。
粘土顆粒粒徑小，表面積大，疏散性大，穩(wěn)固性差，輕易和石灰產(chǎn)生反響，并且粘土較小的滲透系數(shù)?？墒故覕嚢铇逗拷档?，所以石灰攪拌樁合適處理軟粘土地基。在軟粘土礦物成份中，高嶺土、伊利土和蒙脫土為三種重要的粘土礦物成分，而從結(jié)構(gòu)、能量和成份三個(gè)方面又可以闡明蒙脫土最輕易和石灰產(chǎn)生反響，例如對(duì)于淤泥質(zhì)粘土土樣用X射線衍射礦物分析，穩(wěn)固性好的礦物石英含量在40％以上，高嶺土和伊利土含量為40％，把其中一段大氣干燥的淤泥粘土石灰攪拌樁鉆取試樣放入水中，約一個(gè)多小時(shí)就完整崩解為泥漿，崩解速度和一般粘土十分接近，闡明了這類粘土恰恰缺乏蒙脫土類粘土礦物，石灰較難和土產(chǎn)生化學(xué)反響，不能大批生成碳酸鈣等膠結(jié)物質(zhì)，致使石灰攪拌樁強(qiáng)度較低，也揭示了石灰攪拌樁合適于蒙脫土類礦物含量高的粘土地基。
7 結(jié)語
通過火析，可見石灰攪拌樁處理軟粘士和淤泥質(zhì)粘土地基的效果是明顯的，用石灰攪拌樁處理后的地基，滲透性增大，石灰攪拌樁有助于排水固結(jié)，經(jīng)處理后復(fù)合地基降低了軟土含水量，增大了粘聚力，復(fù)合地基的強(qiáng)度得到了進(jìn)步，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，合實(shí)用于高級(jí)級(jí)公路的擋土結(jié)構(gòu)、橋涵、通道的軟土地基中。
1 生石灰對(duì)軟粘土地基的基礎(chǔ)功效
根據(jù)設(shè)計(jì)斷定石灰攪拌樁鉆機(jī)的地位，啟動(dòng)攪拌機(jī)，鉆進(jìn)時(shí)噴射壓縮空氣，準(zhǔn)備加固的土在原位受到擾動(dòng)。隨著鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，鉆機(jī)鉆頭反向旋轉(zhuǎn)，邊提升，邊由壓縮空氣輸送生石灰，向著由鉆頭攪拌葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空隙部位噴入被攪拌的土體中，使土體和石灰進(jìn)行充分拌和，形成具有整體性好，水穩(wěn)固性好和必定強(qiáng)度的石灰土樁。
通過機(jī)構(gòu)攪拌，將軟土重塑的同時(shí)摻入適量的石灰，石灰和軟土礦物產(chǎn)生化學(xué)反響，形成一種復(fù)雜的不溶于水的、將土顆粒粘結(jié)在一起的硅酸鈣凝膠，硅酸鈣凝膠起到包裹和聯(lián)結(jié)的功效，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在土顆粒間相互穿插，使土顆粒接洽得很堅(jiān)固，改良了土的物理力學(xué)性質(zhì)，施展了石灰固化劑的強(qiáng)化功效。
要形成硅酸鈣凝膠，只有在有足夠的水使Ca2 和OH-1離子能夠轉(zhuǎn)移到粘土顆粒表面時(shí)才干實(shí)現(xiàn)，利用土顆粒、水和石灰之間的化學(xué)反響達(dá)到這一目標(biāo)，以改良土的性質(zhì)，具體來說，石灰對(duì)軟土的基礎(chǔ)功效如下摘要：
（1）生石灰和地基軟粘土通過強(qiáng)制做拌均勻，很快產(chǎn)生水化功效，形成 Ca（OH）2 .在這生石灰變?yōu)槭焓业倪^程中，產(chǎn)生的熱量增進(jìn)水分蒸發(fā)，使軟土地基的含水量降低，同時(shí)石灰體積產(chǎn)生膨脹，此時(shí)膨脹力所作的功轉(zhuǎn)化為四周土的變形位能。例如廣東省云浮硫鐵礦專用線有一座4.5m蓋板涵基礎(chǔ)采用石灰噴粉深層攪拌處理軟基，鉆頭直徑為500mm，形成石灰樁之后，在粉細(xì)砂層直徑增大為520mm，在軟土層直徑內(nèi)直徑增大為600-700mm，樁體體積增大，對(duì)四周土起了壓密功效。
（2）熟石灰的Ca2 離子在水的功效下和軟土顆粒產(chǎn)生絮凝反響功效，這一反響過程使軟土顆粒聯(lián)合水膜厚度減簿，土的塑性降低，土粒間的粘結(jié)力增長(zhǎng)，土體強(qiáng)度和水穩(wěn)固性進(jìn)步。
上述兩種化學(xué)反響過程，重要產(chǎn)生在生石灰和軟土強(qiáng)制攪拌混雜后的數(shù)小時(shí)內(nèi)，是石灰對(duì)軟粘土的早期基礎(chǔ)功效。
（3）熟石灰和粘土顆粒中的活性硅鋁礦物進(jìn)一步緩慢地產(chǎn)生化學(xué)功效，過程中又吸收熟石灰漿中的水分，形成結(jié)晶和生成鋁酸鹽和水化硅酸鈣，轉(zhuǎn)變了粘土的結(jié)構(gòu)。這一反響過程將持續(xù)數(shù)年，是石灰對(duì)軟粘土的后期功效。
2 石灰攪拌樁身的排水固結(jié)功效
通過對(duì)一些工程施工的石灰攪拌樁觀測(cè)，創(chuàng)造施工期樁體含水量總是很高，直觀表現(xiàn)在樁頂?shù)膲|層上有明顯的圓形濕痕，表明樁體含水量及滲透系數(shù)均大于樁間土。由于樁身材料拌合不均勻，以及配合比、摻合料不同，涮得樁身滲透系數(shù)在4.07×10-3-10-5cm／s之間，相當(dāng)于粉砂、細(xì)砂的滲透系數(shù)，較粘土、亞粘土的滲透系數(shù)大10倍至100倍，闡明石灰樁身排水固結(jié)功效較好。
圖1表現(xiàn)軟粘土地基經(jīng)石灰攪拌后滲透增長(zhǎng)情況，K為滲透系數(shù)。用10％
生石灰作為固化劑時(shí)，軟粘土的滲透性系數(shù)隨著時(shí)間而直線上升；而用10％的水泥作為固化劑時(shí)，軟粘土的滲透系數(shù)隨著時(shí)間而直線降落。石灰合適于塑性指數(shù)較高的軟粘土地基，水泥合適于塑性指數(shù)較低的軟土地基。在雷同條件下，用石灰處理的臨時(shí)加固效果在前數(shù)小時(shí)內(nèi)比水泥處理的要明顯來得快。
值得重視的是，當(dāng)石灰攪拌樁滲透系數(shù)K值足夠?。ㄈ畿浾惩恋鼗鴺兜闹睆絛又足夠大（例d≥50cm時(shí)），即使樁處于水下，也不能形成充分供水的條件，石灰攪拌樁的含水量仍然較初始含水量大幅度減小。在天津塘沽軟土路基實(shí)驗(yàn)中，于五年后挖出石灰樁，也創(chuàng)造樁身仍非常堅(jiān)硬，日本的一份材料談到，即使在含水量高達(dá)100％的軟土中，石灰樁身強(qiáng)度也比四周土的強(qiáng)度高達(dá)10倍以上。
3 石灰攪拌樁和樁間土的復(fù)合地基效應(yīng)
生石灰加固軟弱地基后，石灰攪拌和未加固部分地基土形成復(fù)合地基，復(fù)合地基的強(qiáng)度包含攪拌樁樁體的強(qiáng)度和樁周土粘聚力增長(zhǎng)后的強(qiáng)度，石灰攪拌樁和四周地基相比具有更高的抗剪強(qiáng)度。和生石灰攪拌樁鄰接的樁周土，由于拌合時(shí)產(chǎn)生的高溫暖凝聚反響形成厚度達(dá)數(shù)厘米的高度硬殼，此層硬層的存在影響了石灰攪拌樁的吸水和排水，尤其是后期排水，但在施工期內(nèi)此層硬殼尚未形成，排水功效是可以施展的。從對(duì)一些工程的天然土和單樁復(fù)合地基荷載實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)造石灰攪拌樁復(fù)合地基的加荷后穩(wěn)固時(shí)間較天然土基為短，也就證實(shí)了石灰攪拌樁的排水固結(jié)功效。
石灰攪拌樁和樁間土的復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度可用下式盤算摘要：
τˊ= （1-dˊs）Cˊ dˊsτp （1）
式中摘要：τˊ ——復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度，KPa；
τˊP ——石灰攪拌樁的抗剪強(qiáng)度，KPa；
dˊs ——消化和凝硬反響結(jié)束后石灰攪拌樁加固率（面積比）
dˊs =（1.5-1.8）ds （2）
ds ——石灰攪拌樁置換率（面積比）
ds = πd2/4l2 （3）
d ——石灰攪拌樁直徑，d=50cm；
l ——石灰攪拌樁間中心距，cm；
Cˊ ——石灰攪拌樁加固后地基土的粘聚力，KPa；
Cˊ=Co＋dΔP， （4）
式中摘要：Co ——原地基土的粘聚力，KPa；
d ——經(jīng)石灰攪拌樁處理后的強(qiáng)度增長(zhǎng)系數(shù)，d= 0.1-0.4；
ΔP ——有效壓縮荷載，它是固硬朗驗(yàn)曲線中和加固后孔隙比e’對(duì)應(yīng)的壓縮荷載P’和固結(jié)屈服應(yīng)力Pc之差。
石灰攪拌加固后的地基，樁體強(qiáng)度高于樁間土。因此，在工程結(jié)構(gòu)荷載和車輛荷載功效下，土體被壓縮，承載力重要靠樁體承擔(dān)。由于土相對(duì)于樁有向下滑動(dòng)的趨向，樁面對(duì)樁周土產(chǎn)生一向上的摩擦阻力，故靠近樁周土的壓力值為向下的施工荷載值和向上的摩擦力兩部分之和。因此，靠近樁邊的土遭遇的壓力最小，樁間地基土應(yīng)力降低，而石灰攪拌樁樁體產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，根據(jù)基礎(chǔ)底面樁和樁間土上埋沒的土壓力盒測(cè)定成果，得出樁體和樁間土的荷載應(yīng)力分擔(dān)比n＝P/S=3-15（為石灰攪拌承擔(dān)的應(yīng)力，為樁間土承擔(dān)的應(yīng)力）。在用石灰攪拌樁加固公路軟基時(shí)，一般采用n=3～5較合適。
石灰攪拌樁加固公路軟基的容許沉降量S用下式盤算摘要：
S=ΔH-ΔS （5）
式中摘要：ΔH ——加固前的地基土最終沉降量，cm；
ΔS ——石灰攪拌樁在垂直方向產(chǎn)生的固結(jié)沉降，cm；
ΔS=HC*Δe/（1 e0） （6）
式中摘要：HC ——石灰攪拌樁的加固深度；
Δe ——孔隙比的降低值；
Δe=e0-eˊ =GS*ΔH/100 （7）
式中摘要：e0 ——原地基的初始孔隙比；
e ——地基加固后孔隙比；
Δw ——由式（s）求出的含水量降低值；
GS ——土顆粒比重。
據(jù)材料介紹某一路堤地基用深層攪拌石灰樁處理軟土地基，該地基由高敏銳度的粉質(zhì)軟粘土構(gòu)成，厚度6-12m，抗剪強(qiáng)度10KPa，含水量60％，經(jīng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，用制備的石灰加固試樣測(cè)試其抗剪強(qiáng)度，在10d后增長(zhǎng)到50KPa，三個(gè)月后測(cè)試強(qiáng)度增長(zhǎng)到100KPa，在實(shí)驗(yàn)路堤4m高的下面，石灰攪拌樁的設(shè)計(jì)間距為1.0-1.2m，樁長(zhǎng)10m.經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的沉降曲線表明，用石灰攪拌樁加固的地基沉降減少了大約60％，其沉降量為20-25m，設(shè)計(jì)盤算值和實(shí)測(cè)值吻合較好。
4 生石灰劑量對(duì)石灰攪拌樁強(qiáng)度的影響
圖2表現(xiàn)不同的生石灰劑量對(duì)各種土的單軸抗壓強(qiáng)度的影響。在同一生石灰含量的條件下，不同的土類具有明顯不同的抗壓強(qiáng)度，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明摘要：（1）當(dāng)生石灰含量在6％- 18％的領(lǐng)域內(nèi)變更時(shí)，石灰攪拌樁仍保持本來土壤的特征；（2）不同土性的石灰粉滲入量各有滲人量區(qū)間，大于或小于這一區(qū)間的滲入量，都得不到經(jīng)濟(jì)的加固效果。
生石灰的膨脹力和生石灰的含量成正比，但膨脹應(yīng)力的大小，則和生石灰有效氧化鈣含量、束縛力的大小和方向、熟化的快慢有關(guān)，如采用有效氧化鈣含量為85％-89％的生石灰，讓其在近似完整束縛的條件下熟化，測(cè)得其軸向膨脹應(yīng)力可達(dá)11.6MPa，隨著四周束縛的放松，軸向膨脹應(yīng)力急劇減少，膨脹力所做的功已轉(zhuǎn)化為四周土的變形位能而趨于平衡。總之，對(duì)于一般的地基（非凡是軟土），當(dāng)生石灰用量超過必定界，其束縛力絕對(duì)不可能禁止石灰攪拌樁的膨脹，宏大的膨脹力必將在相當(dāng)領(lǐng)域內(nèi)流傳，這就是石灰攪拌樁直徑增大的原因。
5 石灰攪拌樁的強(qiáng)度取決于軟粘土的含水量
石灰攪拌樁的強(qiáng)度能否形成和強(qiáng)度高低，和軟粘土的含水量有關(guān)。生石灰轉(zhuǎn)變?yōu)槭焓乙约俺掷m(xù)水化，都要吸收和蒸發(fā)軟粘土中的水份。因此，必需要有足夠的水供石灰水化，否則無法形成強(qiáng)度。另一方面水又不能過多，以使處于飽和狀態(tài)的軟粘土能夠因脫水而轉(zhuǎn)變成三相狀態(tài)，軟土中的空氣才干為碳酸化反響供給足夠的二氧化碳，從而形成使灰土反響生成有必定強(qiáng)度的膠結(jié)物質(zhì)條件，形成較高的強(qiáng)度。由于石灰攪拌樁中的水分在強(qiáng)度形成中得到耗費(fèi)，灰土含水量就會(huì)大幅度減少，甚至由流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛菜苣酥翀?jiān)硬狀態(tài)，從而大大進(jìn)步石灰土的強(qiáng)度。圖3為石灰土抗剪強(qiáng)度軟土含水量、時(shí)間的變更情況，縱軸表現(xiàn)石灰土的抗剪強(qiáng)度，橫軸表現(xiàn)軟粘土含水量。從圖3可以看出摘要：
6 石灰攪拌樁合適的土質(zhì)條件
石灰攪拌樁是靠石灰和土之間產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反響而形成強(qiáng)度的，不同的土質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同的加固效果，其合適的加固土粒徑領(lǐng)域如圖4所示，圖中暗影部分為合適的石灰攪拌樁利用領(lǐng)域，可用于公路工程的軟粘土中的擋土結(jié)構(gòu)，開挖護(hù)坡、橋涵通道結(jié)構(gòu)地基等。
粘土顆粒粒徑小，表面積大，疏散性大，穩(wěn)固性差，輕易和石灰產(chǎn)生反響，并且粘土較小的滲透系數(shù)?？墒故覕嚢铇逗拷档?，所以石灰攪拌樁合適處理軟粘土地基。在軟粘土礦物成份中，高嶺土、伊利土和蒙脫土為三種重要的粘土礦物成分，而從結(jié)構(gòu)、能量和成份三個(gè)方面又可以闡明蒙脫土最輕易和石灰產(chǎn)生反響，例如對(duì)于淤泥質(zhì)粘土土樣用X射線衍射礦物分析，穩(wěn)固性好的礦物石英含量在40％以上，高嶺土和伊利土含量為40％，把其中一段大氣干燥的淤泥粘土石灰攪拌樁鉆取試樣放入水中，約一個(gè)多小時(shí)就完整崩解為泥漿，崩解速度和一般粘土十分接近，闡明了這類粘土恰恰缺乏蒙脫土類粘土礦物，石灰較難和土產(chǎn)生化學(xué)反響，不能大批生成碳酸鈣等膠結(jié)物質(zhì)，致使石灰攪拌樁強(qiáng)度較低，也揭示了石灰攪拌樁合適于蒙脫土類礦物含量高的粘土地基。
7 結(jié)語
通過火析，可見石灰攪拌樁處理軟粘士和淤泥質(zhì)粘土地基的效果是明顯的，用石灰攪拌樁處理后的地基，滲透性增大，石灰攪拌樁有助于排水固結(jié)，經(jīng)處理后復(fù)合地基降低了軟土含水量，增大了粘聚力，復(fù)合地基的強(qiáng)度得到了進(jìn)步，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，合實(shí)用于高級(jí)級(jí)公路的擋土結(jié)構(gòu)、橋涵、通道的軟土地基中。