挤密桩加垫层施工法对湿陷性黄土地基的加固处理

挤密桩加垫层施工法对湿陷性黄土地基的加固处理

王培齐  张建  呼宇  张振超  田洪江  

中国建筑第八工程局有限公司西北分公司   陕西省西安市

710000

摘要：湿陷性黄土在西北地区是一种比较常见的土体ꎬ该土体的特性主要以粉土颗粒为主，土体颗粒之间的空隙较大，土体多为黄色，而水在浸蚀湿陷性黄土土体时会迅速被破坏土质的土体结构，土体就会出现明显的下沉，故被称为湿陷性黄土，正因为湿陷性黄土的这些特性，所以采用灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基就是一种非常有效的地基处理方式ꎬ它能使得土体孔隙率下降，确保土体达到较为密实的程度，从而消除湿陷性，提高土体承载力，以满足设计地基承载力的要求。

关键词：湿陷性黄土地基；灰土挤密桩；加固技术  

灰土挤密桩法对于湿陷性黄土地基的处理有着非常重要的影响，只有保证这一方法的应用效果才能够保证后续地基的整体建设质量和建设效率。所以这就要求相关建设单位必须要重视对这一方法的深入研究，不断对其进行改进升级，从而使其能够拥有更好的应用效果，进一步推动我国建筑行业的发展。

一、 灰土挤密桩法概述

1、特性。灰土挤密桩法凭借着其突出的特点以及简便的施工工艺，在建筑领域得到了十分广泛的应用。灰土挤密桩的灰土胶凝强度较高、荷载能力强，具有良好的地基效果。

2、应用范围。采用灰土挤密桩法对土体进行加密，可降低黄土空隙率并实现湿陷性地基的消除。在工程建设中湿陷性黄土地基的处理采用灰土挤密桩法横向挤密土体，需要保证桩孔内填入灰土比例为 3∶7，经压实和挤密加固后才能取得理想处理效果。灰土挤密桩法无需大量挖掘土方，只需要对地基进行原位深层加密处理，因此常用于处理较厚自重和非自重湿陷性黄土地基。碾压和夯实土作业时的沿竖向压实加密的方法多用于1-3 m 浅层地基处理的施工。

3、技术原理。项目建筑位置属于湿陷性黄土地区，若现场施工期有降雨将较大概率引发事故。因此需要采取切实可行的措施来消除地基土的湿陷性并应减小土的压缩性，提高承载力和水稳性以控制变形。灰土挤密桩法是用锤击沉管成孔的方法，孔中充填灰土并由动能较大的夯锤挤压夯筑。在这一过程中地基土将产生侧向挤压变形进而完成补强作业。

二、灰土挤密桩加固湿陷性黄土地基的原理

1、桩体对土体的侧向挤密作用。灰土挤密桩为横向挤密成桩，在挤压成孔的过程中，锤的冲击力将桩孔内的土体向侧面强制进行挤压，让桩周边局部范围内的土层被压缩提高了密实度，模量也有所提高。 其挤密影响的半径范围通常为桩径直径的1.5-2.0倍。 由于相邻桩体间的土体承受了较大的侧向挤压力，在相邻桩体间的挤密区交界处挤密效果相互进行叠加，使得相邻桩体间灰土的密度变得均匀，相邻桩体间土体中心部位的密实度增大，并且桩距越近，这种叠加效果越明显。一般情况下相邻桩孔中心距为2-3倍桩孔直径时最为合理。

2、灰土的加固作用

（1）灰土挤密桩的灰土是由石灰和素土通过特定的体积比进行拌合，在桩孔内将灰土进行夯实、 挤密而成的一种桩。 在化学性能上灰土具有气硬性和水硬性。 石灰中带负电荷的黏土颗粒与带正电荷的钙离子两种离子相互吸附，产生胶体凝聚，而后通过灰土龄期的增长，灰土的固化作用不断提高，从而让灰土土体的强度持续增强。 达到了挤密地基理的效果，消除了地基的湿陷性，增加了地基承载力ꎬ减小了地基沉降量，使得地基沉降均匀。

（2）灰土挤密桩复合地基中，灰土挤密桩变形模量，要比相邻桩间土体的变形模量大很多，比素土要大2-10倍。 荷载主要在桩体上产生集中应力，对基础底面以下一定深度范围内土体的应力就会降低，这样就消除了持力层中压缩变形和湿陷变形而造成的不利因素。

三、挤密桩法在湿陷性黄土地基处理中的应用

某工程项目地基地质条件为湿陷性黄土，处理面积约为1865.6m2，要求湿陷性黄土的处理深度不低于10m，处理深度范围内存在粉质黏土、粉土等不良地质，场地自重湿陷约为26.5cm，属于典型的自重湿陷黄土。

1、备料搅拌。在灰土挤密桩施工过程中的备料搅拌阶段，需要准备适量的灰土料，并进行搅拌以确保灰土的均匀性和适宜的湿度。备料搅拌具体技术参数及方法可结合实际情况加以调整，使其符合工程设计及要求。施工时灰土料要按工程需要选择，以保证颗粒级配适宜且不出现明显积水现象。水分要适当，并和灰土完全拌匀。搅拌设备可选用搅拌桶或者搅拌机保证搅拌均匀有效。搅拌时间要根据灰土料特性及搅拌设备性能合理调控，通常为 5～10 分钟。在混合时，应保证混合均匀，避免结块，从而保证备料质量一致。合理地进行备料搅拌施工可确保灰土料均匀、湿度合适，并为后续夯填成桩、灰土垫层等工程提供了高质量填充材料。同时通过备料搅拌过程的监控与分析可评价灰土料质量与性能以确保施工安全可靠。

2、夯填成桩。备料搅拌具体技术参数及方法可结合实际情况加以调整，使其符合工程设计及要求。施工时灰土料要按工程需要选择，以保证颗粒级配适宜且不出现明显积水现象。水分要适当，并和灰土完全拌匀。搅拌设备可选用搅拌桶或者搅拌机保证搅拌均匀有效。搅拌时间要根据灰土料特性及搅拌设备性能合理调控，通常为 5～10 分钟。在混合时，应保证混合均匀，避免结块，从而保证备料质量一致。合理地进行备料搅拌施工可确保灰土料均匀、湿度合适，并为后续夯填成桩、灰土垫层等工程提供了高质量填充材料。同时通过备料搅拌过程的监控与分析可评价灰土料质量与性能以确保施工安全可靠。

3、破除桩头。破除桩头为夯填成桩之后之重要作业，其目的为将桩头之部位清除以供后续灰土垫层之施工。在夯填成桩完成后，首先对桩头周围的灰土料进行清理，确保桩头周围的工作区域清洁。用专用的工具或装置打破桩头的方法通常是敲击或者切割。破除深度应按设计要求控制，通常在几公分到十几公分。桩头破除后，要及时清理桩头的破碎残渣，确保清理干净，以便后续灰土垫层施工。破除桩头施工需关注作业准确性与安全性，保证破除深度与范围满足设计要求，避免破坏桩体及影响周边环境。施工人员应重视安全防护措施以免发生意外事故。

4、灰土垫层施工。灰土垫层作为夯填成桩时的关键施工工序之一，对夯填成桩过程中出现的间隙及不均部位进行充填与加固，从而提供均一承载能力与支撑作用。打坏桩头时，清理桩孔，保证桩孔灰土垫层工区干净。配制适量灰土料搅拌均匀保证灰土均匀、湿度合适。混合后的灰土料经过斗车等输送设备层层注入桩孔内夯实确保灰土密实。用夯实设备将灰土料压实至设计所需密实度及稳定性。夯击强度与数量应控制在适当范围之内，确保灰土垫层质量均匀。

灰土挤密桩加固湿陷性黄土地基是地基加固的有效技术。对其技术原理与特点及夯填成桩与灰土垫层的工艺流程进行了详细的分析。湿陷性黄土灰土挤密桩施工技术操作方便，施工效率高，造价比较低，可有效地改善湿陷性黄土基础力学性质及工程性能。在实践中注重施工合理性及严格质量控制，保证加固效果可靠。结合工程实例综合反映灰土挤密桩加固湿陷性黄土地基，对湿陷性黄土地基提供一种有效解决方法。

参考文献

[1]吴永帅.灰土挤密桩和素土挤密桩加固湿陷性黄土路基的方案比较[J].福建交通科技,2023(02):33-36.

[2]吴丰.湿陷性黄土地区灰土挤密桩坝基处理浸水试验研究[J].陕西水利,2022(10):153-155+159.

[3]杨斐斐.灰土挤密桩加固湿陷性黄土路基效果分析[J].新疆有色金属,2022,45(04):11-12.

[4]刘炜.灰土挤密桩在湿陷性黄土路基处理中的应用[J].大众标准化,2022(08):112-114.