灰土挤密桩法在处理湿陷性黄土地基中的应用

邹 忠

湿陷性黄土在我国分布很广，主要分布在黄河中游。庆阳市地处黄土高原，共12条大原，原面积2 368.4 km2，其中的董志原是庆阳市第一大原，也是我国最大最完整的一块黄土高原，面积910 km2。该地区建筑物主要分布在地处董志原中部的庆阳市区辖区内。近年来，随着城市建设和建筑业的迅速发展，一些体形大、层数多的高层建筑不断涌现，这些工程的地基处理中，灰土挤密桩法主要应用于该地区地下水位以上稍湿的湿陷性黄土和人工填土(杂填土、素填土)场地上工业与民用建筑物地基的处理，以消除地基土的湿陷性、降低土的压缩性，提高承载力，增强水稳性和减小变形。近年来，随着高层建筑的不断增多，庆阳市区建筑工程灰土挤密桩法处理地基得到了广泛应用。分析总结近年来在庆阳市建筑工程中灰土挤密桩法处理湿陷性黄土地基的经验教训，就进一步提高灰土挤密桩法处理湿陷性黄土地基应用的技术水平，浅谈肤浅的认识。

1 应用灰土挤密桩地基的工程地质条件

根据有关地质报告提供的资料，该地区的黄土有4类:离石黄土、午城黄土、马兰黄土和近代黄土。前两者称老黄土，一般不具湿陷性。马兰黄土又称更新世黄土，简称Q3。近代黄土又称全新世黄土，简称Q4。庆阳市的黄土 Q3，Q4两种均有，并多系Ⅱ级，Ⅲ级自重湿陷性黄土，所以地基处理工作是比较复杂的。

就工程地质所提供的资料来看，庆阳市的地表主要有两类:

第一类为梁、峁、原地形地层。典型的有董志原、早胜原等，黄土高原的黄土厚度约在100 m～200 m，以老黄土为主体，而覆盖在它上面的湿陷性新黄土一般占厚度的1/10～1/3，地下水约在30 m以下。第二类为河谷阶地地形。有长庆桥、庆城县、镇原县等，河谷Ⅰ级阶地，Ⅱ级阶地，此两级阶地阶面开阔(由几十米到几百米)，延伸长(从几百米至几千米)，地形平坦。地层构造由下至上为:1)基岩;2)冲击砾石层;3)冲击砾层;4)黄土状亚黏土;5)湿陷性黄土。

2 灰土挤密桩地基的特性与适应范围

1)基本特性。灰土挤密桩法的发展，具有我国自己的特点，其施工工艺比较简单。由于灰土具有一定的胶凝强度，桩体可分担较多基础荷载，同时又能较快地传布于一定深度的地基土层中，因此，灰土挤密桩地基的基础效果较好，而且灰土桩的材料主要是白灰和土，可以就地取材，经济效果更好。

2)适应范围。加密土体，降低黄土的空隙率是消除湿陷性的一种主要手段。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，压实和挤密的加固原理与技术效果基本相同，但灰土挤密桩地基一般无需开挖大量土方，属于原位深层加密处理地基的一种方法，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。对于施工场地狭窄、土方堆放困难的情况下，灰土挤密桩法处理地基优越性更大。

3 灰土挤密桩地基在工商银行西峰支行综合楼工程应用实例

3.1 概况

该工程建于20世纪90年代中期，为庆阳市当时最高的建筑。工程建筑面积6 500 m2，9层全框钢筋混凝土结构，挤密桩数量2 680根，直径0.4 m，桩深9.6 m，采用打桩机械东风W1-0.6A501型柴油打桩机2台，锤重1.8 t，夯填机 6台。

3.2 工程地质条件

本工程位于庆阳市市区中心，场地为Ⅱ级自重湿陷性黄土，且从自然地坪以下2.5 m～4.8 m为素填土(包括新近堆积土)，地基土的承载力仅为110 kPa，不宜作天然地基使用，再往下4.8 m～6.2 m原黄土状土，地基承载力为160 kPa，再往下马兰黄土(Ⅱ)和离石黄土承载力为 190 kPa，湿陷土层厚度为9.1 m左右(由地表算起)。

3.3 地基处理方法

为消除部分自重湿陷量和提高承载力，采用2∶8灰土桩挤密进行地基处理，但由于场地局部地段地下水管线问题，造成场地局部地段含水量超过24%，所以在施工中出现了缩桩，对这部分采取了 1∶1的砂灰桩进行处理。工程采用大开挖至-3.4 m，再采用灰土挤密桩处理深度为9.6 m，桩孔直径为40 cm，排距为85 cm，行距为 74 cm，呈三角形布置。挤密桩完成后，将桩顶松动层清除厚度60 cm，然后采用3∶7灰土分层碾压。

3.4 地基处理后效果

1)2∶8灰土桩身的检验。桩身物理学试验可以说明，2∶8灰土桩身强度大、无湿陷性、压缩性较低、成桩效果较好。2)桩间土的检验。采用挤密法进行处理湿陷性黄土地基，不仅对桩身土有着严格的要求，而且对桩间土也要通过成孔侧向挤密，使其消除湿陷性，降低压缩性，增强其强度。从各项指标来看，桩间土经成孔挤密，湿陷性消除，压缩性降低，而且在不同深度的挤密效果差异较小。对桩间土进行了无侧限抗压强度试验，其结果桩间土的侧限抗压强度为180 kPa，与其承载力值比较接近。3)载荷试验情况。根据载荷试验结果2∶8灰土桩的承载力为360 kPa，1∶1灰土桩的承载力为340 kPa。稳定时间为7 h，沉降量为1.459 1 cm，每小时的沉降差为0.009 57 cm，达到了相对稳定的标准。

从场地地基处理的情况看，桩径为400 mm桩中心距为0.85 m，经计算桩间土面积与桩身土面积之比为:0.312 8 m2/0.062 8 m2=3.98。可见载荷试验所占的桩间土的面积小于地基处理的桩间土面积。这样，载荷试验所确定的地基承载力必然偏大，为了准确的确定地基处理后的承载力，按0.85的系数进行修正，使之合乎于实际情况，其结果2∶8灰土桩承载力为 360 kPa，1∶1灰砂桩承载力为289 kPa。

设计地基处理后灰土挤密桩地基承载力特征值为240 kPa，经地基挤密处理后地基承载力均大于设计要求。工程竣工后经沉降观测记录反映，完全在规范允许范围内。

4 施工中应值得注意的几个问题

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，例如施工的庆阳交警支队办公楼地基的处理，挤密桩距庆阳市交通局两层砖混结构楼房纵墙不到3 m，挤密桩施工后对工程无任何影响。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。2)场地内外施工机械运行的道路应畅通无阻，施工前应做好场地平整工作，清理地上和地下的障碍物，以利于机械运行，保证施工质量和机械运行安全。3)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5 cm，厚1.2 cm左右环箍，能减轻沉管和拔管的困难。4)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。5)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。

[1] 马小锋.浅谈软土地基处理方法[J].山西建筑，2008，34(1):121-122.