湿陷性黄土地区灰土挤密桩复合地基设计要点

[摘 要]为确保湿陷性黄土地区建筑物（包括构筑物）的安全、经济，应根据湿陷性黄土的特点和工程要求对湿陷性黄土场地地基进行土质改良处理，防止地基湿陷对建筑物产生的危害。

[关键词]湿陷性黄土，灰土挤密桩复合地基

中图分类号：TU348 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）42-0053-02

一、前言：

湿陷性黄土为在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土。其湿陷系数大于或等于0.015？。湿陷性黄土可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。

我国湿陷性黄土主要分布在陕西、山西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，此外，新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁黑龙江等省，局部地区亦分布有湿陷性黄土。湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著下降，在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物的危害性很大。

因此，应对湿陷性黄土地区的建筑物地基进行减少或消除湿陷性的处理，主要通过改善土的物理力学性质，减少或消除地基的湿陷性变形，确保上部结构的安全。

二、灰土挤密桩的设计

1、灰土挤密桩的特性

灰土挤密桩是利用成孔时的侧向挤压作用，使桩间土得到密实，随后将孔用灰土分层填筑压实。灰土挤密桩具有原位处理、深层挤密、以土治土的特点，适用于处理地下水位以上及含水率不超过24%的厚度较大的湿陷性黄土，处理深度为5～15m。

灰土挤密桩复合地基的承载力特征值应通过实地荷载试验确定，初步设计无试验资料时，可按当地经验确定。但对灰挤密桩复合地基承载力设计值不宜大于处理前的2倍，并不宜大于250kPa。

2、加固布桩范围

用作复合地基处理时，应适当加超布桩。通常结合基础形状和尺寸，按照计算桩距进行布桩，其加固范围要求如下：

a、局部处理时，超出基础底面的宽度：对于非自重湿陷性黄土，每边不应小于基础宽度的0.25b（b为基础的短边宽度），并不应小于0.5m；对自重湿陷性黄土地基，每边不应小于基础宽度的0.75b，并不应小于1m。

b、整片处理时，超出建筑物外墙基础底面外边缘的宽度，每边不宜小于处理土层的1/2，并不应小于2m。以保证地基的稳定性，防止处理土体发生侧向位移或周围天然土体失去稳定。

3、技术要求

对于甲、乙类建筑或在缺乏经验的地区，应于地基处理前，在现场选择有代表性的地段进行试验或实验性施工，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。

a，桩径及桩距，当处理深度不超过12m时，不宜预转孔，挤密孔直径宜为0.35～0.45m；当挤密处理深度超过12m时，可预转孔，其直径（d）宜为0.25～0.35m，挤密填料孔直径（D）宜为0.5～0.6m。桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的2.0～2.5倍，也可按下式估算：

式中：―孔心距（m）；

―挤密填料孔径；

―预转孔直径（m）；

―地基挤密前压缩层范围内各层图的平均干密度（）；

―击实试验确定的最大干密度（）；

―挤密填孔（达到）后，3个孔之间土的平均挤密系数不宜小于0.93。

b、灰土挤密桩处理深度（桩长），对于湿陷性黄土地基，应按《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004规定的原则消除全部或部分湿陷量的不同要求确定灰土挤密桩的深度。

（1）、甲类建筑，在非自重湿陷性黄土场地，应将基础底面以下附加压力与覆土的饱和自重压力之和大于湿陷起始压力的所有土层进行处理，或处理至地基压缩层的深度为止；在自重湿陷性黄土场地，应处理基础底面以下的全部湿陷性黄土。

（2）、乙类建筑，在非自重湿陷性黄土场地，不应小于地基压缩层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不应小于100kPa；在自重湿陷性黄土场地，不应小于湿陷性黄土层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm；如基础宽度大或湿陷性黄土层厚度大，处理地基压缩层深度的2/3或全部湿陷性黄土层深度的2/3确有困难时，在建筑物范围内应采用整片处理。其处理厚度：在非自重湿陷性黄土场地不应小于4m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa；在自重湿陷性黄土场地不应小于6m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不宜大于150mm。

（3）丙类建筑，当地基湿陷等级为Ⅰ级时：对单层建筑可不处理地基；对多层建筑，地基处理厚度不应小于1m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa。当地基湿陷等级为Ⅱ级时：在非自重湿陷性黄土场地，对单层建筑，地基处理厚度不应小于1m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于80kPa；对多层建筑，地基处理厚度不宜小于2m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa；在自重湿陷性黄土场地，地基处理厚度不应小于2.50m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量，不应大于200mm。当地基湿陷性等级为Ⅲ级或Ⅳ级时，对多层建筑宜采用整片处理，地基处理厚度分别不应小于3m或4m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量，单层及多层建筑均不应大于200mm。

c、布桩形式，根据建筑物基础的要求，布桩形式可采用满堂布桩，如整体式筏板基础、梁筏基础、水池等；条形布桩，如条形基础、挡土墙等；块状布桩如独立基础、桥墩基础等。布桩可采用三角形、长方形、正方形等不同形式，但最常见的是等边三角形和正方形布桩。见图1。

d、填充料，填充料为良好的、无杂质的黄土类素土并配以符合质量的要求的石灰粉。土块的粒径不大于15mm，一般就近挖取，这样土质和夯实标准与桩间土基本一致，它们的物理力学性质也无明显差异，土的最优含水量宜为20%以下。石灰粉为消解3～4d的熟石灰，质量不低于Ⅱ级，消石灰粒径不大于5mm，消石灰与素土的体积掺合比例为2：8或3：7。灰土的最优含水量一般在21%～26%之间。孔内灰土平均压实系数不应小于0.96。

e、垫层，为保证复合地基的整体性，使建筑物基础与桩体能够有效联合受力在桩顶与建筑物基础之间要铺设300～500mm厚的灰土垫层，另一方面灰土垫层可使桩顶和桩间土找平并有利于改善应力扩散，调整桩土的应力比，对减少桩身应力集中有良好的作用。垫层材料2：8的灰土，垫层应分层铺筑和压实，压实系数不应小于0.95。

4、质量控制

灰土挤密桩的质量应按以下控制：

a、成桩后应及时抽样检查灰土挤密桩处理地基的质量。对一般工程，主要检查施工记录、检查全部处理深度内桩体和桩间土的干密度，并将其分别换算为平均压实系数和平均挤密系数；对重要工程，除检测上述内容外，还应测定全部处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性。

b、竣工后抽样检查的数量，对一般工程不应少于总桩数的1%；对重要工程不应少于总桩数的1.5%。

c、灰土挤密桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基荷载试验，检验数量不应少于总桩数的0.5%，且每项单体工程不应少于3点。

e、桩孔中心偏差不应超过设计桩距的5%，桩孔垂直度偏差不应大于1.5%。

f、灰土挤密桩复合地基的变形计算，应复合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的相关规定，其中复合土层的压缩模量，可采用荷载试验的变形模量代替。

结束语

灰土挤密桩复合地基由于施工工艺简单造价低廉而在湿陷性黄土地区得到广泛的应用，但随着建设规模的不断扩大，对建筑地基承载力要求的提高以及高压喷射注浆桩、将夜喷射搅拌桩、粉体喷射搅拌桩等新形桩的开发，灰土挤密桩复合地基的应用范围有所减小，但对于湿陷性黄土地区的多层、小高层民用及工业建筑的地基处理仍然采用广泛。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部.建筑地基处理技术规范JGJ79―2002.中国建筑工业出版社.

[2] 中华人民共和国建设部、国家质量监督检验检疫总局.湿陷性黄土地区建筑规范GB 50025―2004.中国建筑工业出版社.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑地基基础设计规范.GB 50007―2011.

[4] 薛殿基，冯仲林.复合地基桩处理技术.中国建筑工业出版社.