灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的应用

杨秋生

1 概述

湿陷性黄土的孔隙比一般在1.0左右或更大，但由于在颗粒间具有较强的联结作用，故在天然干燥的情况下可承受一定的荷重，承载力较高，变形量也较小。当黄土浸水后，在自重或一定荷载作用下，土的结构迅速破坏而产生显著的附加下沉，以致其上的建筑物受损。为了保证湿陷性黄土地区建筑物的安全和正常使用，在绝大多数情况下都必须采取处理措施。这些措施包括地基处理措施、防水措施和结构措施。而消除地基的部分湿陷量或全部湿陷量，是从黄土的颗粒结构改变其大孔隙，消除湿陷性，以防止建筑物的不均匀沉降，确保安全。湿陷性黄土地基处理方法有垫层法、强夯法、土或灰土挤密法、预浸水法和孔内深层强夯法等。

灰土挤密桩是一种有效的湿陷性黄土地基处理方法，其加固机理为3∶7(2∶8)灰土在化学性能上具有气硬性和水硬性。由于石灰内带正电荷的钙离子与带负电荷的黏土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随灰土期龄的增长，土体固化作用提高，使灰土的强度逐渐增大。在力学性能上，可挤密地基，提高地基承载力，消除湿陷性，减小沉降并使之均匀。

其主要工艺为:1)成孔:采用锤击和冲捣成孔，主要从三方面来控制:a.孔径的正负偏差不得大于±50 mm和±100 mm;b.孔深的偏差不得大于300 mm，保证加固深度;c.孔身的垂直度偏差不得大于1.5%，使夯锤能自由落下，防止冲坏孔壁，保证夯实质量，成孔时应遵循先外排后里排、同排内间隔1孔～2孔的原则。2)填料、夯实:成孔后即可填料夯实，填料和夯实的质量直接影响到地基挤密的效果，为此我们从两个方面保证质量。首先严格把好填料质量关，填料采用生石灰块和砂性土，拌和前将土料和生石灰过筛，土的粒径不得大于15 mm，含水量以手捏刚能成团为准，生石灰块的粒径不得大于40 mm;灰土比例为2∶8(3∶7)，拌和均匀。其次保证夯实质量，填料拌好后立即回填夯实，每次回填深度不得超过300 mm，并夯打密实。

灰土挤密桩处理后的复合地基承载力更高且均匀，处理深度可达15 m，处理黄土湿陷性的效果较为理想，且工程量小，节约经费;人力施工，操作简单，适合在交通不便、场地狭小的场地施工。因此灰土挤密桩法具有广泛的应用。作为一种有效的地基处理方法，灰土挤密桩法的应用已较为常见。由此可见，通过现场测试研究灰土挤密桩法在消除湿陷性黄土地基的湿陷性、提高地基承载力、改善地基承载性状以及加固机理和效果，具有一定的理论及实际意义。

2 灰土挤密桩技术在工程中的应用

山西某住宅楼地上19层，地下1层，剪力墙结构，筏板基础，基底压力350 kPa，基础埋深4.5 m。拟建场地地貌单元属黄土丘陵区。建筑场地类别为Ⅲ类，未见地下水。地基土对混凝土结构具弱腐蚀性、对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。工程桩桩长深度范围内的地层情况概述如下:

拟建综合服务楼采用筏板基础，基础埋深为4.5 m，第③层黄土状粉质黏土以上土层承载力均较低，且具有湿陷性，不能满足设计要求，采用夯实水泥土桩和灰土挤密桩复合地基。灰土挤密桩的参数为:桩径400 mm，有效桩长10.0 m，等边三角形布桩，桩的间距900 mm。设计要求消除灰土挤密桩桩长范围内的地基土的湿陷性，桩间土的平均挤密系数不小于0.90，桩体的平均压实系数不小于0.96。

3 试验及结果分析

为了确定桩间土的湿陷性消除情况和桩间土的改善情况能否满足工程要求，工程结束后进行了桩体及桩间土探井取样试验。

3.1 桩间土挤密效果

本次检测工作按照随机抽样的原则，共布设取土探井4个。取样探井布置在相邻两桩之间，进行桩间土湿陷性消除效果和常规物理力学性质试验的取样从桩顶标高下开始，每间隔1.0 m取样一件，直至达到桩底，桩间土平均干密度的取样自桩顶下起，每1.0 m不应少于2点(1组)，即桩孔外100 mm处1点，桩孔之间1/2处1点。

3.2 灰土桩桩体成桩质量检验

本次检测工作随机地对4根灰土桩进行抽检，抽检工作采取了灰土桩桩体的土试样，测试桩体干密度数值的试样采自桩顶中心处和距桩外缘50 mm处，采样从桩顶下0.50 m处开始，有代表性的在同一深度处取试样2件，在室内进行了灰土干密度的平行试验，将桩顶中心处和距桩外缘50 mm处土样的干密度取平均值作为该深度处的代表值。对每一根灰土桩将其桩长深度范围内的干密度值进行平均后，取平均值作为该根桩的灰土干密度代表值，并与其2∶8灰土的最大干密度值进行对比，对桩体的压实系数进行评价。

所取桩体土试样送试验室测定其含水量、密度、干密度，桩间土试样除进行常规项目试验外，还进行了湿陷性试验，浸水压力为200 kPa。另对现场所取的桩间土土样进行了轻型标准击实试验，确定其最大干密度和最优含水量，本次检测室内土工试验均按GB/T 50123-1999土工试验方法标准的有关要求进行操作和试验。

检测结果表明，经灰土挤密桩处理后，桩长处理深度范围内地基土的湿陷系数和自重湿陷系数均小于0.015，地基土的湿陷性已得到消除。根据本次灰土干密度试验的结果，对每一根灰土桩桩体的干密度值进行统计，灰土挤密桩的平均压实系数为0.96，满足设计要求。经统计地基处理后桩身长度范围内地基土的干密度、压缩模量等都较处理前有所提高，挤密效果明显。

4 结语

灰土挤密桩法可以有效消除地基湿陷性、提高地基承载力和压缩模量。值得注意的是，桩的承载力发挥程度因场地土的性质不同而异，主要与土的渗透系数有关。另外，灰土挤密桩法对承载力的提高尚有不足之处，有待进一步研究改进提高。

[1] GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[2] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范[S].

[3] 陈希哲.土力学地基基础[M].第3版.北京:清华大学出版社，2002.

[4] 陈方明.灰土挤密桩试验研究[J].岩土工程界，2002(3):56-57.