孟 俊 毅

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)



灰土挤密桩在特殊地基处理中的应用

孟 俊 毅

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

介绍了灰土挤密桩的加固机理与适用范围，并以某住宅楼工程为例，从设计、施工、质量检测三个环节，阐述了灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的应用，指出灰土挤密桩不仅能够提高地基承载力，还具有良好的环保作用。

灰土挤密桩，地基，湿陷性黄土，加固机理

0 引言

近年来，工程量逐渐增多。在工程施工中，地基处理是一项专业性非常强的作业。而对地基进行处理的方法也非常多样。其中，灰土桩复合地基凸显出较为明显的优势。尤其是在处理软弱地基时，选用灰土挤密桩，不仅能够保证施工速度，还能够确保其承载能力符合施工标准。

1 灰土挤密桩的相关内容

1.1 灰土挤密桩及其加固机理

灰土挤密桩，是一种通过用沉管、冲击、爆扩等方式在地基中成孔，然后向孔中夯填灰土或素土形成的一种桩。在成桩过程中，桩周会受到挤压作用，促使桩间土得到挤密，进而形成一种人工复合地基。其中，灰土桩的组成成分有2个，一个是石灰，另一个是土[1]。二者按一定比例拌和注入桩孔内，经夯实加密处理形成灰土桩。材料中的石灰会随灰土龄期增长，其土体固化作用会不断的增加。基于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附作用，灰土桩的力学性能较强，因而其形成的地基承载力较优。而桩周摩擦力向周围土体延展进而形成灰土桩承担的荷载。灰土挤密桩法的施工工艺并不复杂，加之灰土中的胶凝强度，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极佳。另外，形成灰土桩的石灰和土，取材也非常方便，基于这两点，灰土挤密桩法应用颇广。

1.2 灰土挤密桩的适应范围

灰土挤密桩是加密土体，降低黄土的空隙率的一种重要方式，同时，也是消除湿陷性的一种主要手段。通常情况下，对于3 m以内的浅层地基处理，一般选用常见的碾压或夯实方法[2]。而对于处理厚度较大的自重或非自重湿陷性黄土地基，常用的方法不能达到预期目标，只能通过灰土挤密桩法进行压实和挤密处理。总体而言，灰土挤密桩法处理地基适用于超过6 层的民用建筑，也适用于施工场地狭窄、土方堆放困难的建筑[3]。以郑西客运专线湿陷性黄土地基处理为例，郑西铁路客运专线，作为我国《中长期铁路网规划》中“四纵四横”之一的徐州—郑州—兰州铁路客运专线的重要组成部分，它是我国率先开工建设的三条设计时速350 km的高标准客运专线。其最大的特点是该专线大部分区段是我国黄土地区。在黄土地区建设最高时速350 km的高标准铁路，且全线铺设无碴轨道线路，这在我国还没有先例。其难度较大。最终工程实践表明：利用灰土挤密桩对地基进行处理，不仅做到了就地取材，而且提高了地基的强度。以此技术有效控制了路基工后沉降量，达到了时速350 km的高速铁路要求。同时，从路基工程(含基床底层)的压实标准和工后沉降量的要求来看，也符合标准。

2 灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的应用

湿陷性黄土地基工程实例：某住宅楼，高31.50 m，11层，东西长66.8 m，南北宽12.80 m，5个单元。结构体系：钢筋混凝土框架结构，高层部分和低层部分分别采用片筏基础(埋深：自然地坪下-3.5 m)、柱下独立基础(埋深：自然地坪下-2.5 m)。该住宅楼属于乙类建筑(参考GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范(以下简称《黄土规范》))。

地质概况见表1。

表1 某住宅楼地质工程参数表

该工程地质状况为湿陷性黄土，至层底深度 12 m，选用2∶8 灰土挤密桩处理地基。

2.1 灰土挤密桩的设计

灰土挤密桩的设计涉及三项内容，其一，桩孔直径。桩孔直径的大小控制是地基处理中不可被绕过的一个环节。它一般与施工机械的能力有关，与地基土层的原始密实度也有非常大的相关性。总之，桩径不能过大或者过小，以免增加了打桩和回填工作量或者影响桩间土挤密效果。通常情况下，300～600的桩径是最佳选择范围[4]。本次工程中，依据其工程基底下湿陷性土层厚度，确定灰土桩长度要达到8 m，剩余湿陷性黄土层厚度为4 m。其二，桩距估算，也是促使桩间土挤密后达到一定密实度的一个必要过程。桩距合理设计，一则能消除黄土湿陷性；二则能满足承载力要求。如若桩距设计的不合理，有可能增加成孔困难等施工问题，或者达不到规范的要求。工程实例中，灰土挤密桩的桩距大致为1.75d～3.00d(d为桩径)。其三，桩孔深度。关于桩孔深度，需要结合多项因素综合确定，具体包括以下内容：

1)工程结构物对地基的要求；2)地基的湿陷类型、湿陷等级；3)湿陷性黄土层厚度；4)打桩机械的条件[5]。当非自重湿陷性黄土地基处治厚度达到一定标准时，采用土桩挤密才符合经济原则。桩孔深度，以当前的施工实例来讲，以12 m～15 m为准。在确定灰土挤密桩的桩孔、桩距以及桩孔深度后，灰土挤密桩按正三角形布置，如图1所示。

2.2 灰土挤密桩的施工

在灰土挤密桩施工准备过程中，需要按照以下步骤实施：图纸复核,编制施工方案，技术交底→平整施工现场,形成横坡,作好排水沟→组织机械设备及人员进场,并配备测量及检测设备→平整好堆料场,选定石灰和土两项原材料，并实施土工试验。在灰土挤密桩的施工过程中，需要依次完成以下施工步骤：

1)消解土和石灰，一周后，运至拌和场拌和。灰土拌和前，需要过筛土和消解后的石灰。灰土拌和比例为2∶8。共计拌和4次，3次拌和于拌料场完成，最后1次于夯填前拌和。

2)评估拌和后石灰土的含水量，定时测量。

3)成孔施工。标定桩位、孔位，沉管尖对准桩位,调平扩桩机架,以桩管垂直的状态(用线锤吊线检查桩管垂直度)置入桩孔。在此过程中，如若遇到孔深不够的孔,采取超深成孔的方式确保孔深。如若遇到孔径不够的孔,采用洛阳铲进行扩孔,并夯填石灰土。另外，在夯填石灰土时，注意选用锤击夹杆夯实机(锤径：28 cm,落距：50 cm～60 cm,锤重：180 kg，夯击速度：42次/min～45次/min)。同时，先对孔底夯击4锤～5锤，再夯填。每填入3 cm厚，要确保夯击次数超过3次。

2.3 灰土挤密桩的质量检测

灰土挤密桩的质量检测，是将灰土挤密桩应用在湿陷性黄土地基处理中最为重要的一项工作。灰土挤密桩的质量检测，具体包括：

1)现场桩体检测；2)三桩复合地基静载试验；3)室内灰土试样抗压强度试验；4)桩体的压实系数试验及桩间土湿陷性、压缩性试验[6]。检测的样本桩体，依照灰土桩总数而定，一般会选取灰土桩总数的2%来实施检测。与此同时，桩间土检测频率为1‰。另外，关于桩体和桩间土现场检测，其检测的内容包括：1)桩径、桩距(钢卷尺现场量测)；2)桩长、桩体土(钻孔取芯方法实施检测)；3)桩间土描述(以人工探井取原状土样实施检测)。

3 结语

处理湿陷性黄土地基，选用灰土挤密桩法，能够取得较好的工程效果。作为经济与技术效果都较好的一种地基处理方法，采用灰土挤密桩进行地基处理拥有很多优势，不仅能够提高地基承载力，还能够具有良好的环保作用。在采用灰土挤密桩进行地基处理过程中，要注意灰土挤密桩的设计，合理设计桩孔深度、桩长以及桩距，这样才能得到预期的挤密效果。

[1] 陈 培,房 琛,丁士君.灰土挤密桩在湿陷性黄土地区电厂冷却塔地基处理中的应用[J].建筑科学,2013(1):75-79.

[2] 黄 闯.灰土挤密桩在陇西湿陷性黄土敏感地区高速公路地基处理中的应用[J].公路与汽运,2012(4):162-164.

[3] 夏森林,韩广秋,马晓清,等.灰土挤密桩在某变电站湿陷性黄土地基处理中的应用[J].青海电力,2015(1):48-50，62.

[4] 许建建.灰土挤密桩在处理深厚湿陷性黄土地基中的应用[J].三门峡职业技术学院学报,2011(3):111-113.

[5] 王 燕.灰土挤密桩在湿陷性黄土建筑地基处理的应用及质量控制[J].中国建筑金属结构,2013(20):103-104.

[6] 张树红.浅谈灰土挤密桩在变电站地基处理中的应用[J].科技情报开发与经济,2011(2):210-212.

On application of lime-soil compaction pile in treatment of special foundations

Meng Junyi

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

The paper introduces the consolidation mechanism and applied scopes of the lime-soil compaction pile, illustrates the application of the lime-soil compaction pile in the collapsible loess foundation treatment from the design, construction and quality inspection by taking some residential building as the example, and points out the pile can improve the foundation loading capacity and enhance the environmental protection.

lime-soil compaction pile, foundation, collapsible loess, consolidation mechanism

1009-6825(2017)07-0069-03

2016-12-26

孟俊毅(1981- )，男，工程师

TU472.32

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