李 冬

(山西智祥房地产开发有限公司，山西 太原 030006)

二元桩型复合地基在自重湿陷性场地的施工方法

李 冬

(山西智祥房地产开发有限公司，山西 太原 030006)

结合工程实例，详细介绍了灰土挤密桩+素混凝土桩二元桩型复合地基在自重湿陷性场地的实践应用，通过对工程实例的土层分析以及桩基设计方案的选择进行分析，确定了桩基类型，并对桩基施工进行了详细阐述，对此类型场地项目的桩基选择与施工有重要的意义。

桩基，灰土挤密桩，承载力，设计

由于湿陷性黄土是一种非饱和土，压缩性低，强度较高，见水具有突然下沉的性质，对建筑物危害性大。在湿陷性黄土地区进行建设，正确选择地基处理方法至关重要。现结合工程实例来做分析。

1 工程概况

我公司开发建设的住宅楼位于太原市长风街与太行路交汇处东北角，2幢高层建筑，总建筑面积75 307.33 m2。建筑物为地下2层，地上32层高层建筑，总高度为99.5 m。基础为伐板+二元复合地基基础，剪力墙结构。

2 场地工程地质、水文地质条件

场地地貌位于太原市东山黄土台塬的前缘。场地地势高差较大，整平标高为848.63 m～851.76 m(基准点标高846.372 m)。据现场钻探、原位测试结果和室内土工试验结果分析，场地地层分述如下：

①素土层：褐黄色，以粉土为主，局部地段耕土。结构松散，土质不均，厚度不均。层底埋深0.70 m～0.90 m，层厚0.7 m～0.9 m。

②湿陷性粉土：褐黄色，含云母、少量钙质菌丝，有虫孔、植物根。该层底局部地段含砂，稍湿，密实状态，具大孔隙，具高等压缩性，无光泽反应，韧性和干强度低等。层底埋深4.7 m～7.0 m，层厚4.7 m～6.7 m，地基承载力160 kPa。

③湿陷性粉土：褐黄色，局部地段为浅红色，含云母、大量钙质菌丝，含少量钙质结核，局部有粘性，稍湿、稍密状态，具大孔隙，具中等压缩性，无光泽反应，韧性低，干强度低。层底埋深10.8 m～15.00 m，层厚4.9 m～8.2 m，地基承载力180 kPa。

④湿陷性粉土：褐黄，稍湿，稍密状态，含大量菌丝，钙质结核，局部夹有粉质粘土，具中等压缩性，无光泽反应，韧性低，干强度低。层底埋深20.5 m～26.00 m，层厚8.5 m～11.6 m，地基承载力190 kPa。

⑤粉土：褐黄，含有线状菌丝、钙质结核，局部夹有砂、少量碎石，稍湿，中密状态，具有中等压缩性，无光泽反应，韧性低、干强度低。层底埋深27.3 m～32.5 m，层厚6.0 m～10.5 m，地基承载力200 kPa。

⑥粉质粘土：褐红～棕红色，含云母，钙质结核。局部夹有粉土，硬塑状态，具中等压缩性，稍有光泽，韧性中等，干强度中等。层底埋深35.00 m～37.9 m，层厚4.5 m～10.10 m，地基承载力220 kPa。

⑦粉土：褐黄，含有线状菌丝、钙质结核，局部夹有薄层砂，稍湿，中密状态，具中等压缩性，无光泽反应，韧性低，干强度低。层底埋深39.00 m～42.00 m，层厚1.50 m～6.80 m，地基承载力240 kPa。

⑧粉质粘土：褐红～褐色，含云母，氧化物，钙质结核，硬塑状态，具中等压缩性。稍有光滑，韧性中等，干强度中等。层底埋深45.60 m～51.3 m，层厚5.8 m～12.40 m，地基承载力280 kPa。

⑨粉土：褐黄，含云母，局部夹有薄层粉砂，稍湿，密实状态，具中等压缩性，1层细砂，层厚4.6 m～5.9 m。层底埋深48.80 m～61.00 m，层厚3.20 m～10.00 m，地基承载力250 kPa。

⑩粉土：褐黄，含云母，夹有薄层细砂，稍湿，中密状态，具中等压缩性，地基承载力300 kPa。

本场地水位在地下40 m，可以不考虑地下水对本工程影响。场地土对混凝土结构和混凝土结构中的钢筋均是微弱腐蚀性。

3 桩基设计方案确定

地基基础方案选择分析。

1)天然地基上的箱基或筏基。本场地为自重湿陷性黄土场地，地基湿陷性等级为中等湿陷性黄土地基。而拟建建筑物按《湿陷性黄土地区建筑规范》为甲类建筑。据规范甲类建筑物应消除全部湿陷量或穿透全部湿陷性土层。显然天然地基上的箱基或筏基是不可能做到的。

2)灌注桩、灰土挤密桩。由于该场地为自重湿陷性黄土场地，湿陷土层深度达24 m左右，因此采用灌注桩基础要考虑桩侧负摩阻力，导致桩长很大，经济上造成极大的浪费，经设计、勘察单位研究不宜采用该方法。

由于该建筑物荷载较大，基底压力达450 kPa～520 kPa，采用灰土挤密桩复合地基，复合地基承载力特征值需达350 kPa～460 kPa，而天然地基承载力只有160 kPa，采用灰土挤密桩复合地基，无法达到承载力要求，因此我们认为是不可行的。

3)静压(打入)预制桩复合地基。综上所述根据场地条件及建筑物性质，我们认为采用静压(打入)预制短桩进行地基处理的方案是可行的，既消除了湿陷性，又提高了承载力，其原理与灰土挤密桩原理相同，但桩体强度远大于灰土挤密桩。本节以7号楼为例进行静压(打入)预制桩复合地基具体分析：

a.桩的设计参数。选择Ф500-125-AB型管桩，有效桩长17 m，桩入土深度22.3 m，达到④层层底或⑤层层顶，桩距1.2 m，梅花形布置。采用静压(打入)方法成桩，对桩间土进行挤密，经估算可消除湿陷性。

b.成桩可能性分析。由于桩入土深度范围内，局部夹有砂层及结核层，对静压(打入)成桩会带来一定困难，经估算，采用6 000 kN～8 000 kN压桩能力的桩机，可以使桩穿过该层，如施工过程中确有困难，且经估算不经济。预应力管桩确实难以实现时，不考虑。

4)载体桩方案。

a.施工工艺。载体桩采用柱锤夯击，护筒跟进成孔，不可以用螺旋钻成孔，桩底标高宜控制在自然地面下12 m，达到此标高后，分批向孔内投入填充料，用柱锤反复夯实，达到设计要求后再填入干硬性混凝土，最后施工桩身。

b.单桩承载力估算。当最后三击贯入度可取20 cm时，Ra=A[190+1.5×19×(12-0.5)]=1.9×520=980 kN，单桩承载力的设计值需根据试桩资料最后确定。

c.设计要求。在自然地面下12 m以上全部消除湿陷性，地面防水需采取严格防水措施。桩基可嵌入承台或设计为复合地基。

综上所述，建设单位召集设计单位、勘察单位、施工单位及有关专家讨论，结合本项目已施工地基处理经验，一致认为：采用柱锤夯击，根据施工经验湿陷消除不了，建议采用打灰土桩即采用柱锤夯击成孔，达到标高后分批向孔内投入填充料(灰土)，使用夯填机反复夯实至桩顶标高加500 mm，检测桩间土湿陷性消除情况、桩体灰土的压实系数，达到设计要求后，在灰土桩中间插打CFG桩。

4 开工前的准备工作

收集相关资料；完成三通一平；选择可用、适用的施工机械；落实材料供应情况；引测控制轴线及水准点；编制施工组织设计。

5 施工过程

1)试桩。

按设计要求灰土挤密桩桩距1.1 m，三角形布置，桩径0.55 m，基础范围内有效桩长15 m,孔内填料采用3∶7灰土，桩体压实系数大于0.97。试桩，采用柴油锤桩机成孔，2 t夯填机重锤提高2 m先空夯1次，每投料0.2 m3，提锤5 m击5次，施工完成后挖3个探井经检测有一个探井6点未消除湿陷性，其余两个探井均消除湿陷，桩体压实系数不满足设计要求。经设计单位与建设单位结合前期施工经验分析，认为夯锤重量、夯击次数、桩顶夯击次数不够，调整为5 t锤空夯2次，每投料0.2 m3，提锤5 m击7次，桩顶夯击9次。进行第二次试桩，经检测全部消除湿陷，灰土桩桩体压实系数满足要求。设计水泥粉煤灰碎石桩桩径0.4 m,有效桩长18.00 m，桩体强度C25，试桩数3根。经检测合格，满足设计要求。

2)灰土挤密桩施工。

a.土用原地挖出土，土内有机质含量不超过5%，必须过筛，要求其粒径小于15 mm；采用现块灰，熟化2 d并过筛后使用，粒径不得大于5 mm，不得含有未熟化颗粒、其他杂质及过多水分。灰土采用拌料机拌合，外观颜色均匀，随拌随用，6 h以内用完，禁雨淋、浸泡；

b.自东向西成孔，隔孔跳打成孔，盖住每个孔口，专人记录；

c.桩孔验收合格后夯填，采用5 t锤重，提垂高度5 m，先空夯3次；桩体分层回填、夯实，逐层定量向桩孔内下料，每次不大于0.2 m3，提垂高度5 m，击7次，桩顶部夯击提垂高度2.0 m，击9次，成桩后直径不小于550 mm；

d.记录好成孔深度、孔径、垂直度、位移、每层填料数量、每根桩实际填料量、夯实时间、实(空)夯次数、锤提高度；

e.回填夯实应分层连续施工，每根桩一次成活，不应间隔停顿或隔日施工；

f.指定专人按0.2 m3均匀填料，不得乱填，不允许用送料车直接倒料入孔；

g.填夯高度必须高出基底设计标高500 cm；

h.质量检验。成桩后48 h内随机抽查桩孔填夯质量，检查数量总桩数的3%，采用小环刀深层取样的方法。

用机械洛阳铲在桩边缘成800 mm孔，从桩底起每隔1.0 m用小环刀分层取出原状土，测试其干容重和压实系数。

桩间土检测点的位置应在桩体对面，每1 m取土样测试其最小挤密系数、湿陷系数等，经检测符合设计要求。

桩位偏差±50 mm，桩径允许偏差为大于0；钻孔垂直度小于1.5%。

3)混凝土桩的施工。

设计要求采用长螺旋钻孔灌注成桩，要求单桩竖向承载力不小于650 kN，桩径400 mm,桩长18 m，桩体强度C25。

采用长螺旋钻成孔施工时就出现问题，因桩间土挤密，随着时间延长，土体固化，强度很高，钻机钻头多次钻坏，无法施工。经设计、勘察等专家论证，采用适用于黄土地区地质机械洛阳铲成孔，灌注水泥粉煤灰碎石混凝土。

机械洛阳铲施工：

a.工艺流程。

准备工作→测量放线→洛阳铲安装就位→开挖到设计标高→夯实桩底土→成孔验收→浇筑桩身混凝土→养护→凿桩头→检验。

b.采用直径与桩径一致的机械洛阳铲，卷扬机作为提升动力，靠自重加速度下落挖土、闭合抓土，垂直运输至地面卸土，依次循环成孔，移机到下一桩位。

c.成孔后，清理孔口周边浮土并安装高出地面20 cm～30 cm护筒。夯填机就位，采用直径300 mm重200 kg夯锤，提垂7 m击5次，夯实孔底后移位，盖孔口。

d.检查桩孔的垂直度，孔径、孔深等是否符合设计及规范要求。

e.桩芯混凝土施工。

采用8 t汽车吊安装有足够强度和刚度的导管。导管长度3 m，导管壁厚不宜小于3 mm，直径250 mm，最下端一节导管长4.5 m。采用法兰连接，用厚5 mm的橡胶“O”形密封圈密封。

混凝土坍落度采用180 mm±20 mm，用漏斗和导管连接垂直灌入浇筑，导管底部至孔底的距离为500 mm，浇筑连续进行。提导管时间1.4 m/min左右，混凝土灌入量应同拔管速度相配合，保证导管内有一定高度的混凝土，不得停工待料。自上向下提升导管增强其密实性，上部7.0 m范围内使用插入式振捣器振捣，保证桩质量。桩超灌0.5 m，保证桩顶标高符合设计要求，充盈系数不小于1.1。凿除桩头时先用切割机在桩顶标高处割出深100 mm一条圆线，用细錾子水平小心剔凿。成桩过程中，抽样做混合料试块，标准养护28 d，测定其抗压强度。

复合地基检测应在混凝土桩完成后28 d进行。经检测，二元复合地基满足设计要求。

6 结语

通过技术分析与论证，灰土桩+素混凝土桩得以在本项目中成功运用，既满足了安全性指标又兼顾了经济性，建议推广到其他项目应用中去。

[1] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].

[2] JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范[S].

[3] 中国建筑工业出版社.建筑地基基础施工规范[M].北京：中国建筑工业出版社，中国计划出版社，1999.

Construction methods of double-element pile composite foundation in self-weight collapsible loose site

LI Dong

(ShanxiZhixiangRealEstatePropertyDevelopmentCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Based on engineering examples, the paper introduces practical application of lime-soil compaction pile + concrete pile composite foundation in self-weight collapsible loose site, analyzes soil layer and pile foundation design scheme, determines important pile foundation styles, and describes the pile foundation construction, which has significant meaning for pile foundation selection and construction in similar site.

pile foundation, lime-soil compacted pile, bearing capacity, design

1009-6825(2014)30-0099-03

2014-05-28

李 冬(1975- )，男，工程师

TU473

A