灰土挤密桩处理湿陷黄土地基中的应用

［摘 要］本文通过三门峡市服务区改扩建工程灰土挤密桩桩间土现场试验，了解选用灰土挤密桩的原因和对灰土挤密桩的桩间土质量进行检测。

［关键词］ 灰土桩桩间土试验

1、前言

灰土挤密桩是天然地基中设置一定比例的增强体（装体），使桩同承担荷载，并具有密实法和置换法的效应。

本工程通过对灰土挤密桩桩间土的试验研究，可以对承载力进行准确的测量，检验承载力是否达到设计要求，为今后在实际工程中应用同类型桩型的复合地基提供参考。

2、灰土挤密桩的适用性和选择灰土挤密桩的原因

采用挤密法时，对甲、乙类建筑或在缺乏建筑经验的地区，应于地基处理施工前，在现场选择有代表性的地段进行试验或试验性施工，试验结果应满足设计要求，并应取得必要的参数再进行地基处理施工。

根据《建筑地基处理技术规范》可知：土或灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。处理深度宜为5～15m。

当以消除地基的失陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩法。

当以提高地基的承载力或水稳性为主要目的时，宜选用土挤密桩法。

当地基土的含量大于23%及饱和度大小0.65时，不以选用上述方案。

对重要工程或在却乏经验的地区，施工前应按设计要求，在现场选点进行试验。如土性基本相同，试验可在一处进行，如土性差异明显，应在不同地段分别进行试验。

根据该工程提供的工程地质勘察报告可知：且深度10m以上为第四系上更新统（Q3）新黄土，具有湿陷性。

综上所述该工程选用灰土挤密桩法更经济、合理和有效。

3、灰土挤密桩地基试验及分析研究

为了分析研究灰土挤密桩对地基的加固效果，受中铁十五局集团第五工程有限公司的委托，我检测中心在ⅩⅩ年对连霍高速公路三门峡服务区改扩建工程（南区B匝道）灰土挤密桩桩间土的质量进行检测。对路基采用灰土挤密桩处理，设计桩长12.0m，桩间距1.20m，桩径500mm，按正三角形布桩。

3.1场地工程地质特征

根据三门峡服务区改扩建工程提供的勘察资料，地基土层可分为3～5个工程地质单元层，均为亚粘土。根据土工实验数据，含水量ω=10.1～19.4%，局部夹层ω=23.2～25.4%，塑性指数7.0～17.4，液性指数小于零及0～0.23，局部0.25～0.44，具有典型黄土特征，即黄土状亚粘土，且深度10m以上为第四系上更新统（Q3）新黄土，具有湿陷性。根据服务区内黄土湿陷性调查结果，场地内黄土自重湿陷量大于70mm，总湿陷量大于30mm，为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅱ级（中等）。

根据探井取土资料，孔隙比为0.877～1.229，液性指数小于零和0～0.23，压缩系数为0.08～0.26Mpa-1，压缩模量为1.58～5.41Mpa，局部为12Mpa左右，抗剪强度c=11.0～81.0KPa，Φ=8.3～31.5°，静探端阻力值为0.82～1.77Mpa，为中等压缩性的亚粘土，强度较低，浅层容许承载力为σ=80～140KPa。

3.2灰土挤密桩

该工程地处豫西黄土塬，为了减小路基拼接的不均匀沉降，对于本路段部分桥梁及分离式立交桥路基和涵洞、通道基础以及加宽路基基底范围进行特殊处理，处理方法采用灰土挤密桩。

⑴ 孔按设计要求、成孔设备、现场土质和周围环境等情况，选用沉管（振动、锤击）或冲击等方法。

⑵ 成孔后，地基土宜接近最优（或塑限）含水量，当土的含水量低于12%，宜对拟处理内的土层进行增湿。

⑶ 成孔和孔内回填土应符合要求：

1）成孔宜从外向里间隔1～2孔进行；

2）向孔内填料前，孔底应夯实，并抽样检查桩孔的直径、深度和垂直度；

3）桩孔的垂直度偏差不宜大于1.5%；

4）孔径检验合格后，向孔内分层填入筛好后的37石灰

土，并分层夯实，压实度96%。

（4）施工过程规范

土或灰土挤密桩的施工，应按设计要求和现场条件选用沉管（振动、锤击）、冲击或爆扩等方法进行成孔，使土向孔的周围挤密。

基础底面以上应预留0.7～1.0m厚的土层，待施工结束后，将表层挤松的土挖除或分层夯压密实。

施工过程中，应有专人监测成孔及回填夯实的质量并做好施工记录。如发现地基土质与勘察资料不符，并影响成孔或回填夯实时，应立即停止施工，待查明情况或采取有效措施处理后，方可继续施工。

雨季或冬季施工，应采取防雨、防冻措施，防止土料和灰土受雨淋湿或冻结。

（5）质量检验

施工结束后，对土或灰土挤密桩处理地基的质量，应及时进行抽样检验。

对一般工程，主要应检查桩和桩间土的干密度、承载力和施工记录。

对重要或大型工程，除应检测上述内容外，尚应进行载荷试验或其他原位测试。也可在地基处理的全部深度内取土样测定桩间土的压缩性和湿陷性。土或灰土挤密桩复合地基的载荷试验应符合本规范附录一的有关规定。《建筑地基处理技术规范》。

抽样检验的数量不应少于桩孔数的2%。不合格处应采取加桩或其他补救措施。

成孔挤密，应间隔分批进行，孔成后应及时夯填。当为局部处理时，应由外向里施工。预留松动层的厚度：机械挤密，宜为0.50～0.70m；爆破挤密，宜为1～2m。冬季施工可适当增大预留松动层厚度。挤密地基，在基底下宜设置0.50m厚的灰土（或土）垫层。《湿陷性黄土地区建筑规范》

3.3检测

3.3.1检测依据和技术要求

本次检测工作主要依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025―2004）和《建筑地基处理技术规范》（JGJ79―2002）中的质量检验要求，要求测定处理深度内桩间土的压缩性及湿陷性。

按上述标准及要求，本次检测对灰土挤密桩试桩桩间土的压缩性及湿陷性进行检测，采用人工探井采取原状土样，室内试验进行检测。验证南区B匝道经灰土挤密桩处理后的地基处理范围12.0m内的湿陷性是否消除。

由人工开挖探井至设计深度，每米人工取土样一件，现场密封，在试验室测试土的干重度、压缩模量、湿陷系数等物理力学性质指标，具体见土工试验成果报告表。

3.3.2 检测工作量

南区B匝道设计灰土挤密桩总桩数4212根，按有关要求应检测42个点，本次检测共完成探井21个，总进尺252.0m，采取原状土样520件，室内常规试验504件，湿陷性试验504件。

3.4 试验结果分析

经过灰土桩挤密以后的桩间土，同天然地基比较，其物理力学性能有不同程度的改善， 桩间土天然重度γ增加7.4%～8.5%，孔隙比e减小13%～16.7%，压缩模量Es增加45%～94.6%，土层由中等压缩性改善为中等低偏压缩性土。承载力提高17.8%～28.6%。

3.5 结论

南区B匝道经灰土挤密桩处理后地基下12.0m的范围内，桩间土湿陷系数一般小于0.015，个别土样湿陷系数大于0.015，但湿陷起始压力最小105 kPa，湿陷性基本消除，符合《工程施工设计文件》要求及《湿陷性黄土地区建筑规范》地基处理有关规定，地基处理满足要求。

4、结束语

通过对三门峡市服务区改扩建工程灰土挤密桩桩间土试验，检测了桩间土的各种特性，并达到了设计所要求的数值。打灰土挤密桩桩可以消除桩土的湿陷性，保证工程符合要求。最后通过本次试验研究，为以后做同地区、同类型桩提供参考。