王 丽 （陕西交通建设集团公司榆靖分公司，陕西 榆林 719000）

0 前言

我国的膨胀土分布广泛，膨胀土变形与破坏具有反复性、多发性和长期潜在性等特点，常常导致膨胀土地区建筑物基础升降、建筑物及地坪开裂变形甚至破坏等[1-3]。因此对膨胀土进行研究十分必要，膨胀土膨胀的本质就是膨胀土中存在亲水性黏土矿物，黏土矿物含量越多，膨胀性也就越强，对工程的破坏和影响作用也就越大。国内外已经对膨胀土进行了许多方面的研究，徐永福等[4]研究了膨胀土含水率、干密度、上覆压力对膨胀量的影响；刘静德等[5]对南水北调中线强膨胀岩重塑样进行了膨胀率试验，得到了膨胀率与干密度以及含水率的关系；谭罗荣等[6]研究了击实膨胀土的膨胀力与膨胀率随干密度、饱和度、含水量的变化规律；韦秉旭[7]进行了侧限条件下膨胀土膨胀变形试验研究，研究了轴向加压条件下，膨胀率与任一初始含水量，某一过程含水量和上部荷载之间的定量关系；丁振洲等[8]进行了膨胀力变化规律的试验研究，对膨胀力随增湿程度、干密度大小、起始含水率等因素的变化规律以及等同土样进行不同程度脱湿后的膨胀力变化规律开展了试验研究；陈伟志等[9]进行了低矮路堤下膨胀土现场浸水试验研究，研究了路基填土期、稳载期及人工浸水期膨胀土地基表面与路基表面的变形；杨果林等[10]进行了膨胀土侧向膨胀力原位试验，得到了膨胀力与含水率关系经验公式；马丽娜等[11]进行了客运专线无碴轨道地基泥岩原位浸水膨胀变形试验，研究了在不同上覆荷载、不同浸水深度下的地基泥岩的膨胀变形特性；王亮亮等[12]进行了中强膨胀土的竖向膨胀力原位试验，研究竖向膨胀力随时间、含水率增量、卸荷回弹量的变化规律。国内学者的主要研究集中在室内试验、原位试验的基础上提出单一地基处理模型，对于膨胀土地基复杂地区方面的研究较少，本文以安康机场迁建项目膨胀土地基为例，研究强夯法、强夯置换法及振冲砂石挤密桩3种地基处理方法的应用，对类似工程的地基处理提供借鉴。

1 工程场地概况

安康机场迁建项目是国家“十二五”重点建设项目、财政部第二批PPP示范项目，第一个正式入库的机场PPP项目，陕西省、安康市重点建设项目。工程建设地安康市西北部的丘陵区，在余家寨以南、陈家营以北，由东至西跨五里镇（丁家营、余河洞、朱家湾和爱国村）、大同镇（联合村、全胜村、江安村）两个乡镇。场地起伏相对较大，局部高差达433m，横跨多条河流、沟道、土梁、台地及堰塘。场地类别为Ⅵ类，抗震设防烈度为7度。

2 砂石桩的处理地基的原理及参数设置

振动沉管砂石桩采用砂石（包括砾石、卵石、碎石）等散体材料，通过振动沉管的方式，将散体材料振动压入土中，通过挤密、排水、直接提供承载等方式，形成具有一定深度和较大直径的较大直径的密实砂石桩与天然地基形成的人工地基，提高地基的承载力，减少沉降量，防止地震液化，增加地基的整体稳定性。具有代表性的场地参数设置如表1。

振动沉管砂石挤密桩布置形式 表1

3 膨胀土的岩土测试指标分析

试验区承载力 表2

3.1 地基承载力测试

沉管挤密砂石桩共4个试验区，每个试验区进行2个单桩静载试验及2个单桩地基静载试验，得出试验区承载力（表2）和砂石桩地基处理承载力试验数据对比表（表3）。

砂石桩地基处理承载力试验数据对比表 表3

复合地基承载力由墩体承载力特征值fDk及墩间土承载力特征值fsk对复合地基承载力特征值fsDk进行换算，换算式如下：

fsDk=mfDk+（1-m）fsk

3.2 动力触探试验

在每个试夯区的3个主夯点及3个点夯间中心位置进行了重型动力触探试验，其分层砂石桩试验区动力触探统计结果见表4。

从表5可以看出，各个试验区经强夯处理后桩间土、桩体在0.0～4.0m范围内触探击数较原状土有较大幅度的提高，相应在较深的部位提高较少，因为天然土层比较密实。S2区桩间土底部提高幅度为负值，可能与S2试验区地层性质有关系。

沉管挤密砂石桩试验区动力触探N63.5统计表 表4

沉管挤密砂石桩试验区动力触探击数提高幅度统计表 表5

3.3 土工试验

为了查明不同桩长、桩距处理后的效果，本次试验在每个试验区的3桩中间中心位置进行钻孔取样，每个区共钻3个孔；为了和天然（填土）状态下各土层的指标进行对比分析，在4个试验区旁边均钻取3个钻孔。

每个钻孔从地面起向下每隔1.0m取夯前土1件进行常规土工试验。根据钻孔资料，本次4个区原状土6.0m范围内主要为粉质粘土，表层局部夹有砖块等回填物，约在6.0m以下可见砂层，部分钻孔可见卵石或泥岩层。

根据表6中各指标的对比可以看出，施工后桩间土比施工前天然土在密度、孔隙比、压缩模量等指标上均有提高，但提高幅度不大；桩距越小，提高幅度越大；深度越大，提高幅度越小。

4 结论

①沉管砂石桩相比天然气地基提供约75.36%，砂石桩桩距和桩长增加的条件下，复合地基承载力提高约10%，综合考虑施工效果和现场实际情况，砂石料使用要求高，容易在内部形成竖向排水通道，有利于地基沉降的稳定；施工工艺复杂，造价较高，改善处理膨胀土效果不显著的特点。

②沉管挤密砂石桩重型动力触探结果表明：各个试验区桩间土、桩体在0～4.0m范围内有较大幅度的调高，个别部位提高幅大很大，可能与动力触探试验距离桩的距离有关系，与桩越近击数越大，也受到土中的砂石的影响。相应在较深的部位提高较小，因为天然土层比较密实。S2区底部提高幅度为负值，可能与S2试验区地层性质有关系。

③砂石桩施工后桩间土比施工前天然土在密度、孔隙比、压缩模量等指标上均有提高，但提高幅度不大；桩距越小，提高幅度越大；深度越大，提高幅度越小。

沉管挤密砂石桩试验区地基土物理力学性质指标统计表 表6