素、灰土挤密桩在湿陷性黄土中的应用

素、灰土挤密桩在湿陷性黄土中的应用

李春雷

上海中船勘院岩土工程有限公司上海200000

摘要：湿陷性黄土是一种特殊的地基类型，施工前采用科学的技术方法进行处理，提高地基强度和承载力，成为一项重要工作。本文首先分析了素、灰土挤密桩的作用机理，然后结合工程案例阐述了施工要点和处理效果，以供参考。

关键词：湿陷性黄土；素土挤密桩；灰土挤密桩；机理；应用

湿陷性黄土结构疏松、孔隙发育，属于非饱和性的欠压密土。该类土质在没有接触水体时，压缩性小，具有较高强度；遇水浸湿后会破坏土体的正常结构，导致强度降低，出现倾斜、折裂、沉降等问题。在目前施工中，针对湿陷性黄土的处理，多采用素土挤密桩或灰土挤密桩，以下对此进行探讨。

1．素、灰土挤密桩的作用机理

素、灰土挤密桩处理湿陷性黄土，首先利用原位深层的挤压作用形成桩孔，促使桩间土更加密实；然后分层回填素土或灰土，通过夯实和周围土体形成人工复合地基。处理后，可以消除黄土的湿陷性，提高土体强度和承载力。在这个过程中，土体挤密可用圆柱孔的扩张理论进行描述，在极限平衡状态下，圆孔外有塑性区，半径Rp的计算公式如下：

以某高层住宅楼工程为例，共计20层，主体采用剪力墙结构，基础采用钢混灌注桩。地质勘察报告显示，地基属于自重II级湿陷性黄土地基，为了提高基础承载力，决定采用素土挤密桩进行加固处理。其中，桩径为40cm，桩长为13m，间距控制为10cm，布设成等边三角形。整个地基划分为3个区域，每个区域设置20根桩，要求处理后的桩间土挤密系数为0.9，压实系数为0.96。

2.2施工要点

素土挤密桩施工要点如下：①平整场地，清除施工场地内的杂物、垃圾、植被，为机械进场和材料运输创造有利条件，也是后期调整桩机垂直度的前提。②测量放样，要求测量人员熟悉设计图纸，采用全站仪放出轴线和桩位，可使用木棍、钢管定点，并在桩位周围撒上石灰。测量作业中，要求轴线的放样精度控制在2cm以内，桩位的放样精度控制在5cm以内。③桩机定位，桩机进场后，准确调整桩机的位置，重点是校正垂直度指标，确保桩孔中心、柱锤中心位于一条直线上。④准备素土，为了降低造价成本，素土可以选用地基开挖中的土料，要求是不含有杂质，且含水量满足规范要求。对此，可对土料进行筛分处理，剔除粒径大于15mm的土料，保证素土的匀质性。⑤柱锤冲扩，以上工作完成后，启动桩机，提升柱锤至一定高度，进行打桩作业。该环节的要点，是上拔柱锤的时候，对柱锤进行喷水处理，能降低上拔阻力；随着打桩深度增加，达到设计深度后，即可对桩机进行移位，如此循环作业，直至所有桩孔完成。⑥夯击夯实，桩深满足要求，由技术人员进行检查，移位桩机、定位夯机，向桩孔内回填素土并夯实。一般采用分层回填夯实法，每一层厚度控制在10cm以内，夯击次数至少20次，落锤高度在30m以上，以提高素土的强度和承载力。

2.3处理效果

第一，素土挤密桩施工完成后，绘制击实曲线，可见处理后的土体干密度明显提高。第二，在整个基础范围内，设置3个探井，均在6m深度采集土样，计算土体的挤密系数，结果见下表1。分析可知，原地基土经挤密桩加固处理后，桩间土的挤密系数在0.91～1.02之间，均符合0.90的设计值，说明黄土的湿陷性消除，能满足上部承载力要求。

3．灰土挤密桩在湿陷性黄土中的应用

3.1工程概况

以某高速公路工程为例，属于省际高速公路联络线，线路范围内以湿陷性黄土、软弱土为主，湿陷等级为III～IV级。结合类似工程，湿陷性黄土不经处理，通车后会出现不均匀沉降，不仅影响行车安全性，也会造成不良社会影响。基于此，结合本工程的实际情况，决定采用灰土挤密桩进行加固。其中，桩孔直径为40cm，间距设置为100cm，深度为6m，呈等边三角形分布。在路基内部，充填10%石灰土或灰土砂砾，全线共计灰土挤密桩242万延米。

3.2施工要点

第一，准备工作。材料和设备进场前，了解线路范围内的地质条件和环境，对石灰土进行标准击实，分析拌合土的含水量，并按照设计图纸中的标高，对场地进行平整碾压。

第二，放线定位。利用全站仪放样桩位，并且进行编号，提高施工参数的精准度。为了避免机械、人员等因素会破坏桩点，在桩位中心使用钢管打入地下20-30cm，并灌入白灰进行标注，方便钻机就位。

第三，制备灰土材料。灰土挤密桩施工中，对于灰土材料的要求是：CaO、MgO的含量达到55%以上；生石灰消解后进行过筛；灰土混合料在拌合站内集中拌制；拌合土的使用，应经过试验检测合格；混合料拌制均匀，不能出现20mm以上的土块；严格控制含水率、灰剂量。拌合完成后，灰土的含水量应接近最佳含水量，且偏差控制在±2%以内。

第四，试打桩。试打桩能检测设备、工艺的匹配性，以便调整各项施工参数，保证施工方案的最优化。本次工程中，试打桩数量为20根，利用夯实机进行回填和夯实，灰土每层厚度为15cm，夯击次数为10次。成桩后，检测桩间土的压实度或复合地基的承载力，看是否满足设计要求。

第五，成桩打孔。经参数调整后，开展大面积的成桩打孔作业，遵循先外后内的顺序，同一排的桩孔间隔施工。成孔后，及时检查孔径、深度，复核孔位中心，看有无回淤、缩颈、塌孔等现象。

第六，灰土回填夯实。成孔后，首先夯实桩底，然后及时回填灰土，保证施工的连续性。具体到每个桩孔，要求分层回填并夯实，期间不能中断作业。

3.3质量检验

灰土挤密桩处理完成后，质量检验内容包括：①灰土材料中CaO、MgO的含量在55%以上，加石量在5%以内；②压实系数在97%以上，在孔深内取土样测定干密度，测点选择在距离孔心2/3半径处；③复合地基的承载力，应满足设计要求；④施工期间对工作人员进行24h跟踪监督，确保各项工艺的科学性；⑤落实自检制度，形成完整的桩机施工记录，保证数据的真实性。

结语：

湿陷性黄土是一种特殊的土体，其强度和承载力低，会影响上部结构的稳定性。文中结合工程实例，分别介绍了素土挤密桩、灰土挤密桩的应用，总结了施工技术要点。希望为类似工程提供经验借鉴，消除黄土的湿陷性，提高承载力指标，保证上部施工顺利进行。

参考文献：

[1]刘忠良.素土挤密桩在渠道湿陷性黄土中的应用[J].水科学与工程技术,2018,(6):73-75.

[2]李富雄.素土挤密桩处理湿陷性黄土地基的实践与分析[J].中国新技术新产品,2018,(7):107-108.