双向螺旋挤土灌注桩在湿陷性黄土地区的应用

摘要：本文以圣域蓝湾・民族文化风情街项目为例，阐述了采用双向螺旋挤土灌注桩进行地基处理在湿陷性黄土地区的成功应用，对采用这种地基处理方法的适用条件、设计参数、施工工艺进行了分析，并对其应用、推广前景进行了展望。

关键词：双向螺旋挤土灌注桩 湿陷性 地基处理

中图分类号：TU74文献标识码： A

Abstract：TakingtheSacred Island National street project for example，this paper described the successful application of soil displacement screw pile for foundation treatment in collapsible loess regions，The application conditions、designing parameters and construction technologies of this foundation treatment method were analyzed。Finally its application and popularizing prospect were expected。

Keyword：Soil displacement screw pileCollapsisilityFoundationtreatment

1．引言

近年随着中国经济的飞速发展，各地高层、超高层建筑拔地而起，在高层建筑建设过程中，地基处理方案的选取是否得当越来越多的影响到工程造价及工程安全。豫西地区大部分为湿陷性黄土地区，而湿陷性地区的地基处理方式主要有：多层建筑多采用灰土挤密桩或夯实水泥土桩，高大建筑只有桩基础或组合复合地基，而该两种方法成本较高、施工周期长，在很大程度上制约了工程的造价和安全，故急需一种安全、经济、施工快捷的地基处理方法来消除地基土的湿陷性并提高地基土的承载能力，而双向螺旋挤土灌注桩在实际应用过程中在工期、造价、安全上的优势得以显现，本文作者从事岩土工程勘察工作多年，尤其在高层建筑基础方案方面体验颇深，现将自己在这方面的经验、体会结合实例阐述如下。

2．双向螺旋挤土灌注桩施工工艺及孔内施工材料

双向螺旋挤土灌注桩复合地基，是采用一种通过带有双向螺旋挤扩钻头的钻机钻挤成孔以消除湿陷，再通过压灌混凝土对地基土进行加固而形成的挤土灌注桩复合地基。是对长螺旋钻孔压灌桩的一种改进，主要施工过程是先采用钻机成孔至预定地层或深度后，而在成孔时由于加了反向螺旋未将孔内土取出，而是将土挤向了钻孔周边，从而达到了消除湿陷的目的，再提升钻杆并同时灌入流态混凝土的过程，故不仅成桩质量好、施工速度快、成桩成本较低、污染及噪音小，且可以增加地基土的密实度，以此来消除地基土的湿陷性，因此我们考虑采用双向螺旋挤土灌注桩来处理湿陷性地基土。

3.工程实例

3.1施工现场概况

施工现场位于河南省洛阳市区内的圣域蓝湾・民族文化风情街3＃～7＃楼处，该项目是洛阳国际文化旅游名城建设重点项目，占地面积为202亩，总建筑面积50万平方米，该项目均为34层的高层建筑，地下2层，上部荷载560kPa；其中前期施工的1＃、2＃楼由于工期紧，属回迁项目，采用了无需进行专项论证的长螺旋压灌桩桩基方案，而后期的3＃～7＃楼欲采用施工工艺更为先进的双向螺旋挤土灌注桩复合地基进行地基处理。

3.2场地工程地质条件分析

该项目地貌单元属洛河II级阶地后缘，上部土层厚度为22.0～25.5m，下部为卵石层，厚度超过25.0m；场地最大湿陷量为184.636mm，自重湿陷量为27.058mm，最大湿陷深度约13.0m，为基础下9.0m左右，属于非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为I级。

3.3试桩区桩间土湿陷性试验及各种物理力学指标统计

在进行双向螺旋挤土灌注试桩试验时，在该场地中选取了三个地段，经探井取土样进行湿陷性试验，其湿陷性已全部消除，是一种值得推广应用的地基处理方法。

3.3.1桩间土湿陷性指标统计

本场地选取三个地段进行试桩，桩径为400mm，正三角形布桩，桩间距为1.5m，桩长为16m～19.0m，桩端持力层为下部的卵石层，为取得最不利值，桩间土湿陷性检测选取在正三角形的中心点处，共布置取土样探井6个，本场地所取66组桩间土土样均已不具湿陷性，即该场地所做的试桩区桩间土湿陷性均已消除。其与各试桩区相近的勘察期间取得的土样相比较如下：

试桩区孔号 TK1 TK2 TK3 TK4 TK5 TK6

勘察期间相近孔号 TK43 TK51 TK65

试桩区湿陷量 0.000mm 0.000mm 0.000mm 0.000mm 0.000mm 0.000mm

勘察期间湿陷量 184.636mm 148.163 132.771

3.3.2桩间土湿陷性指标统计

成孔后，3个孔之间土的最小挤密系数，可按下式计算。

dmin=

式中： dmin ---桩间土的最小挤密系数；

ρdo--- 挤密填孔后，3个孔之间形心点部位土的干密度（g/cm3）；

ρdmax---击实试验确定的最大干密度（g/cm3）。

由“土工试验成果总表”和“工程击实试验”提供的最大干密度，经计算所取的66个土样的最小挤密系数，均大于0.88；根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004第6.4.4条土的最小挤密系数：“甲、乙类建筑不宜小于0.88”，故挤密系数部分全部满足设计要求。

试桩区孔号 TK1 TK2 TK3 TK4 TK5 TK6

试桩区干密度平均值（g/cm3） 1.57 1.58 1.56 1.59 1.64 1.60

勘察期间最大干密度（g/cm3） 1.75

试桩区最小挤密系数平均值 0.895 0.903 0.891 0.910 0.936 0.913

3.3.3桩间土其它物理力学指标统计

层号 ② ③ ④ ⑤

挤密前干重度γ（KN/m3） 14.5 14.6 14.8 15.0

挤密后干重度γ（KN/m3） 15.5 15.6 15.7 16.1

挤密前孔隙比e 0.869 0.862 0.836 0.807

挤密后孔隙比e 0.751 0.747 0.719 0.681

挤密前压缩模量Es1-2(MPa) 12.1 12.0 12.4 12.2

挤密后压缩模量(Mpa) 13.7 13.7 15.5 15.7

压缩模量提高幅度％ 13.2 14.2 25.0 28.7

3.4基础方案对比

该项目的地基处理方案可采用组合型复合地基（即夯实水泥土桩＋GFC桩）、长螺旋压灌桩钻孔压灌桩、双向螺旋挤土灌注桩复合地基；由于1＃、2＃楼为回迁项目，工期较紧，没有时间进行试桩和复合地基专项论证，故采用的是长螺旋压灌桩，施工时采用正三角形布桩，桩距间1.5m，桩径500mm，桩长18.5m～21.0m，单桩竖向承载力特征值为1100KN，而如果采用组合型复合地基，则需按正方形布桩，桩间距取1.2m，水泥土桩桩长为10.0m；待水泥土桩的强度达到规范要求后，再在正方形布局的水泥土桩间的中心位置施工CFG(素混凝土)桩，桩间距1.2m，桩径为0.4m，桩长为16.0～21.0m，才能满足上部荷载要求。如果采用双向螺螺旋挤土灌注桩复合地基则采用正三角形布桩，桩间距1.5m，桩径为400mm，桩长16～19.0m，经试桩试验，地基土的湿陷全部消除，经静载荷试验，单桩竖向承载力特征值达到1275KN，其复合地基承载力特征值达到550kPa，均满足上部荷载要求。

4.前景展望

在豫西地区，由于大部分地段上部为土层，下部为卵石，且上部土层多具湿陷性，但地基湿陷等级多为I级，采用双向螺旋挤土灌注桩复合地基较为合适，与长螺旋压灌桩及组合型复合地基相比，具有较大的优势，是一种发展前景广阔的地基处理方法。

5.结论

依据现行规范，判定该工程试桩区采用双向螺旋挤土灌注桩进行地基处理后，可不考虑湿陷性对工程的影响。

双向螺旋挤土灌注桩施工对桩身段的土体影响显著，消除了地基土的湿陷性，增加了土体的承载能力，进而增强了土体的侧向阻力，从而也增强了单桩竖向承载能力，同时由于是机械成孔提高了成桩质量，降低了施工成本，施工速度快，且污染及噪音较小，是一种在豫西地区湿陷性地区不是特别严重的地区能替代组合复合地基和长螺旋压灌桩的地基处理方法。

参考文献：

〔1〕双向螺旋挤土灌注桩技术规程编号DBJ41/T132-2014

〔2〕建筑地基处理技术规范JGJ79-2012

〔3〕陈素玲，郭海龙，肖书超。圣域蓝湾・民族文化风情街3＃～7＃楼岩土工程勘察报告 2014.06

〔4〕陈素玲，郭海龙，肖书超。圣域蓝湾・民族文化风情街3＃～7＃楼双向螺旋挤土灌注桩复合地基试桩区桩间土湿陷性评价报告2014.08

〔5〕圣域蓝湾・民族文化风情街试验桩检测报告2014.08