10.2 设计

10.2.1 块状生石灰经测试其孔隙率为35％～39％，掺和料的掺入数量理论上至少应能充满生石灰块的孔隙，以降低造价，减少由于生石灰膨胀作用产生的内耗。
    生石灰与粉煤灰、炉渣、火山灰等活性材料可以发生水化反应，生成不溶于水的水化物，同时使用工业废料也符合国家环保政策。
    在淤泥中增加生石灰用量有利于淤泥的固结，桩顶附近减少生石灰用量可减少生石灰膨胀引起的地面隆起，同时桩体强度较高。当生石灰用量超过总体积的30％时，桩体强度下降，但对软土的加固效果较好，经过工程实践及试验总结，生石灰与掺和料的体积比为1:1或1:2较合理，土质软弱时采用1:1。
    桩体材料加入少量的石膏或水泥可以提高桩体强度，当地下水渗透较严重或为提高桩顶强度时，可适量加入。
10.2.2 由于石灰桩的膨胀作用，桩顶上覆压力不够时，易引起桩顶土隆起，增加沉降，因此其封口高度不宜小于500mm，以保证一定的上覆压力。为了防止地面水早期渗入桩顶，导致桩体强度降低，其封口标高应略高于原地面。
10.2.3 试验表明，石灰桩宜采用细而密的布桩方式，这样可以充分发挥生石灰的膨胀挤密效应，但桩径过小则施工速度受影响。目前人工成孔的桩径以300mm为宜，机械成孔以350mm左右为宜。
    过去的习惯是将基础以外也布置数排石灰桩，如此则造价剧增，试验表明在一般的软土中，围扩桩对提高复合地基承载力的作用不大。在承载力很低的淤泥或淤泥质土中，基础外围增加1排～2排围扩桩有利于对淤泥的加固，可以提高地基的整体稳定性，同时围扩桩可将土中大孔隙挤密，起止水作用，可提高内排桩的施工质量。
10.2.4 洛阳铲成孔桩长不宜超过6m，指的是人工成孔，如用机动洛阳铲可适当加长。机械成孔管外投料时，如桩长过长，则不能保证成桩直径，特别在易缩孔的软土中，桩长只能控制在6m以内，不缩孔时，桩长可控制在8m以内。
10.2.5 大量工程实践证明，复合土层沉降仅为桩长的0.5％～0.8％，沉降主要来自于桩底下卧层，因此宜将桩端置于承载力较高的土层中。
    正如本规范第10.1.5条说明中所述，石灰桩具有减载和预压作用，因此在深厚的软土中刚度好的建筑物有可能使用“悬浮桩”。无地区经验时，应进行大压板载荷试验，确定加固深度。
10.2.7 试验研究证明，当石灰桩复合地基荷载达到其承载力特征值时，具有下列特征：
    1 沿桩长范围内各点桩和土的相对位移很小（2mm以内），桩土变形协调。
    2 土的接触压力接近桩间土地基承载力特征值，即桩间土发挥度系数为1.0。
    3 桩顶接触压力达到桩体比例界限，桩顶出现塑性变形。
    4 桩土应力比趋于稳定，其值为2.5～5.0。
    5 桩土的接触压力可采用平均压力进行计算。
    基于以上特征，可按常规的面积比方法计算复合地基承载力。在置换率计算中，桩径除考虑膨胀作用外，尚应考虑桩周20mm左右厚的硬壳层，故计算桩径取成孔直径的1.1倍～1.2倍。
    桩间土地基承载力与置换率、生石灰掺量以及成孔方式等因素有关。
    试验检测表明生石灰对桩周厚0.3倍桩径左右的环状土体显示了明显的加固效果，强度提高系数达1.4～1.6，圆环以外的土体加固效果不明显。因此，桩间土地基承载力可按下式计算：

式中：f_ak——天然地基承载力特征值；
     k——桩边土强度提高系数，软土取1.4～1.6；
     A_e——一根桩分担的地基处理面积；
     m——复合地基置换率；
     d——桩径。
    按上式计算得到的桩间土地基承载力特征值约为天然地基承载力特征值的1.05倍～1.20倍。
10.2.8 如前所述石灰桩桩体强度与桩间土强度有对应关系，桩体压缩模量也随桩间土模量的不同而变化，此大彼大，此小彼小，鉴于这种对应性质，复合地基桩土应力比的变化范围缩小。经大量测试，桩土应力比的范围为2.0～5.0，大多为3.0～4.0，桩间土压缩模量的提高系数可取1.1～1.3，土软弱时取高值。
    石灰桩桩体压缩模量可用环刀取样，作室内压缩试验求得。