灰土挤密桩和孔内深层强夯桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

摘要：本文分别从灰土挤密桩和孔内深层强夯桩在湿陷性黄土地基处理中的具体施工工艺和注意事项，全面剖析了如何利用灰土挤密桩和孔内深层强夯桩做好湿陷性黄土地基处理。

关键字：灰土挤密桩;孔内深层强夯桩;湿陷性黄土；地基；工艺

Abstract: This paper put out a comprehensive analysis of how to use lime-soil compaction pile and hole dynamic compaction piles do collapsible loess foundation respectively squeeze from the dust pile and hole dynamic compaction pile in collapsible loess foundation treatment of the specific construction techniques and precautions,.Key words: dust compaction pile; hole dynamic compaction pile; collapsible loess; foundation; process

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

在我国,湿陷性黄土广泛分布于华北 、西北等地区,由于该类土具有较大的孔隙率和较小的干密度,受水浸湿后在自重压力或基底附加压力作用下会产生湿陷变形,对建筑物的危害相 当大。近年来,地基基础工程发展迅速,各种地基处理方法层出不穷。 灰土桩法、孔内深层强夯桩 ( DDC )因实现了以土治土的目标而在各种地基处理方法中显得比较经济,得到了广泛应用。

1、灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的应用

灰土挤密桩在处理软弱地基方面，因其施工速度快,造价低廉，施工设备简单,技术可靠,大量使用工业废料,社会效益好和承载能力提高较快等特点,已日益成为经济有效的地基处理方法之一。而对于湿陷性黄土来说,除了消除其湿陷性外,灰土桩还与挤密土一起构成复合 地基,提高地基强度,减小地基变形,改善黄土地基的工程特性。

灰土桩的材料主要是白灰和土,取材方便，适应范围广，可用于深层加密处理地基。常见的碾压或夯实方法,对土体沿竖 向压实加密,一般适用于1 m~3 m 浅层地基的处理。灰土挤密桩法则是对土体横向挤密,并向桩孔内填2∶8 或 3∶7 灰 土,地基一般无需开挖大量土方,适用于处理厚度较大的自重或非自重湿陷性黄土地基。民用建筑一般在6层以上宜采用灰 土挤密桩法处理地基，尤其是对于施工场地狭窄、土方堆放困难的工程,灰土挤密桩法具有更大的优势。

1.1灰土挤密桩设计

1.1.1施工工艺流程开挖基坑基底平整定桩位放线桩机就位振动套管至略深于设计标高(经试验桩施工、确定施工参数)提升内管露出投料口经计量拌和后一次投料下内 管至灰土顶面提套管使灰土推入土中振动锤压实达到设计强度 素土压顶。

1.1.2 桩孔直径桩孔直径主要取决于施工机械的能力和地基土层的原始密实度。桩径过小,桩数增多,增加了打桩和回填工作量;桩径过大,桩间土挤密效果差,均匀性也差,不能完全消 除黄土地基的湿陷性,同时要求成孔机械的能量也太大,振动过程对周围建筑物的影响也大。总之,选择桩径应对以上因素进行综合考虑, 当前一般选用 300~600 mm 的桩径。

1.1.3 桩距估算

桩距设计的目的是为了使桩间土挤密后达到一定的密实度,从而消除黄土湿陷性满足承载力要求。如果桩距设计偏小, 易造成缩颈,成孔困难等施工问题,使桩间土发生拱起,应力 释放,还会提高工程造价。 若桩距设计偏大,则对桩间土的挤密效果不明显,达不到规范的 要 求,使工程中存在隐患,甚至使整个工程失败。

1.1.4 桩孔深度

桩孔深度应根据工程结构物对地基的要求、地基的湿陷类型、湿陷等级、湿陷性黄土层厚度及打桩机械的条件综合考虑决定。对非自重湿陷性黄土地基,其处治厚度应为基础下土 的湿陷起始压力小于附加压力和上覆土的饱和自重压力之和的所有黄土层, 或为附加压力等于土自重压力25%的深度处, 桩长从基础算起一般不宜小于3m。当处治深度过小时,采用土桩挤密是不经济的,桩孔深度目前施工可达12~15 m。

1.2 灰土挤密桩施工注意事项

1.2.1 在挤密桩施工中由于机械振动危及周围建筑物的现象是很有限的,对一般砖混结构几乎没有影响,但对部分旧土坯建筑和简易房屋有时会出现掉皮或墙体开裂现象,影响的因素不 单纯与距离有关。

1.2.2 在挤密成孔施工时应防止漏孔或错孔,在成孔后及时进行其施工质量检查,认真做 好记录,当沉管成孔和拔管有困难时,在桩尖与桩管连接处可加设宽5cm,厚1.2 cm左右环箍,能减轻沉管和拔管的困难。

1.2.3 要严格灰土的配合比,配合比应符合设计要求,成熟的石灰粉、土都应过筛,灰土应拌和均匀至颜色一致后,及时回填夯实,不宜隔日使用。

1.2.4 桩孔填料的夯实,一定要认真负责,施工时可通过夯填试验, 确定合理的分次填料数量和夯击次数,确保夯填质量。

2、孔内深层强夯桩 ( DDC )在湿陷性黄土地基中的应用

孔内深层强夯桩( DDC )作为一项新型地基处理方法,由于其地质适应性广、施工简便,近年来得以广泛应用。

2.1 孔内深层强夯法概述

孔内深层强夯法是一种深层地基处理方法,该法先成孔至预定深度,然后自下而上分层填料强夯,形成承载力较高的密实桩体和强力挤密的桩间土,其填料可以是建筑垃圾、素土、石料灰土及它们的混合料。经此工法处理后,形成具有较高承载力的复合地基。

与其它地基处理方法相比, 孔内深层强夯法法 具有如下优势:

2.1.1 使用范围广泛,可用于各类地基处理,如深厚层的湿陷性黄土、盐渍土、回填垃圾地基等各种复 杂建筑场地的处理。

2.1.2 用料标准低, 如土砂、碎石、建筑垃圾、碎砖块、混凝土块等均可利用。

2.1.3处理后的复合地基承载力显著提高, 一般200~ 800 kPa, 为原天然地基的 3~ 9倍复

合地基变形模量大,沉降变形小。

地基处理深度大, 一般处理深度20m左右, 最深可达 30 m。

2.1.5 环保经济、工艺简便、震动小、无噪声, 填料费低廉, 降低地基处理费用30%以上。

DDC桩施工工艺

2.2 成孔

2.2.1 使用D - 300型柴油打桩机沉管成孔, 桩锤重3t，落距187 cm, 桩管直径为0.38cm无缝钢管, 桩尖带可透气的活动钢圈,隔排隔孔跳打成孔, 即分4序成孔。1、2序桩成孔时一般锤击数为70~ 75击/孔(11m 桩长), 3、4序桩成孔时锤击数则需要达到102~ 110击/孔,说明 1、2序孔经重锤夯实后,桩间土应力增加并扩散, 地基土强度提高,因此, 3、4序孔成孔时, 沉管的速度就慢一些, 拔管时有困难, 拔出桩管后又有部分孔段缩径。解决方法是拔管困难时适当沿桩管四周加水, 以减少桩管周围与周围土层的摩阻力以利起拔。对于部分缩径孔段,一般认为是两方面原因所致,一个是土层含水量较大,一个是地层中应力提高, 解决方法是洛阳铲二次修孔,以保证桩身直径不小于最小要求。

2.2.2 灰土质量的控制现场使用37灰土,采用重型击实试验方法确定最大干密度为1. 6 g / cm³,现场控制干密度为1.55g / cm³, 最优含水率为18.6%。

2.3 原材料要求

2.3.1土质：干净黄土,有机成分5% , 易溶盐总量

2.3.2 白灰：现场消解新鲜生石灰,有效成分(CaO+ MgO)>60% ,每150m³应检验一次(化学分析法)。

2.3.3 配制灰土：用专用筛土机配制灰土，并及时调节灰土的含水量到最优值,一般情况下,灰土应当天用完, 其放置时间＞24h。

2.4 夯填工艺

车载夯实机4台, 锤重1.8t，锤径250 mm,尖型锤头,夯击时有挤扩作用。固定容器填料, 每次填料高度为0.8m,夯实后为0.3m;桩下部5m夯击次数8次,夯锤落距3m;桩上部6m夯击次数10次,夯锤落距3m。

夯填工序是 DDC 桩施工的关键工序, 是质量管理的重点, 在管理方面应给予组织及技术保障。

3、结束语

为减少湿陷性黄土地基对工程所产生的危害，就必须注重地基的质量。灰土挤密桩和孔内深层强夯桩的应用和进一步的研究有着非常深远的意义。因而一方面要控制好施工工艺，另一方面要加强施工的进一步探索，争取用最少的投入，达到最佳的效果。

【参考文献】

［1］莉娜,张淑珍.湿陷性黄土地基处理方案的优选与应用[J].陕西建筑,2009,12.

［2］李刚.灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的应用[J]. 路基工程,2010,1.

［3］邹忠.灰土挤密桩法在处理湿陷性黄土地基中的应用[J].山西建筑, 2010,4.