灰土挤密桩与素混凝土桩复合地基的应用

王伟强

(山西省勘察设计研究院，山西太原 030013)

0 引言

复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，形成由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体共同承担荷载的人工地基。随着经济的发展，位于湿陷性黄土地区之上基底压力大的高层建筑越来越多，采取单一的灰土挤密桩复合地基处理方法已无法满足建筑物的要求。复合地基由于充分利用桩间土和桩共同作用的优势和相对低廉的工程造价赢得了广泛的认可。本文所介绍的工程实例采用灰土挤密桩与素混凝土桩复合地基，既解决了地基土的湿陷性问题，又解决了地基土承载力不足的问题。

1 工程概况

拟建建筑物地上32层，地下1层，长、宽分别为75．8 m，23．0 m，总高度89．6 m，框剪结构，拟采用筏基，基础埋深－7．77 m。场地所处地貌单元为山前倾斜平原，勘察深度范围内场地地基土自上而下可分为11层，详见表1。

表1 场地地基土情况

2 地基处理设计

根据勘察报告提供，场地属于自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为Ⅱ级(中等)。依据GB 50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范，拟建建筑物为甲类建筑，应消除地基的全部湿陷量或采用桩基础穿透全部湿陷性土层。根据场地岩土工程条件及建筑物特点，从提高承载力和消除湿陷性方面分析，本工程可采用灰土挤密桩与素混凝土桩复合地基:首先采用二八灰土挤密桩处理地基，全部消除地基湿陷性，桩直径400 mm，桩距1 000 mm，正方形布置，有效桩长8 500 mm，要求处理后复合地基承载力特征值为180 kPa，桩端持力层为第3层土;然后采用素混凝土桩处理地基，提高地基承载力，桩直径400 mm，桩距1 000 mm，正方形布置，有效桩长19 500 mm，要求处理后复合地基承载力特征值为680 kPa，单桩承载力特征值650 kN，桩端持力层为第6层土。素混凝土桩体强度采用C25。桩体所用水泥宜采用抗硫酸盐硅酸盐水泥或铝酸三钙含量不大于5%的普通硅酸盐水泥。成桩后，在桩顶和基础之间设置二八灰土褥垫层厚300 mm，扩出基础外缘500 mm，灰土压实系数0．90。

3 地基处理施工

采用先施工灰土挤密桩后施工素混凝桩的施工顺序。

3．1 灰土挤密桩

采用沉管法成孔，成孔工艺选用柴油锤打桩机成孔，从中间向外间隔1孔～2孔进行。填料为白灰与素土，均先过筛，拌和均匀，土料中有机质含量小于5%，不含表层耕土或夹杂砖块等，灰土配比为2∶8。人工填料，选用吊锤(重约500 kg)分层夯实。

3．2 素混凝土桩

采用长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩工艺，施工工艺流程:桩机就位→稳定长螺旋钻双向吊垂找直→慢速钻进→复查钻头垂直度→继续钻进→测量孔深达到设计桩底标高→接通动力头上部高压胶管→边压灌边拔钻杆，逐渐提拔钻杆(随时清土)，直至设计桩顶标高(超过500 mm)→停止压灌→将钻杆全部提出至钻头离开地面、停止动力头上升。素混凝土桩体所用水泥为铝酸三钙含量不大于5%的普通硅酸盐水泥，桩体强度C25。

4 地基处理检测

4．1 灰土挤密桩检测

本工程共进行了6组灰土挤密桩单桩复合地基载荷试验，以确定地基承载力特征值是否满足设计要求;同时进行人工挖掘探井3个，取桩体原状土样18件，桩间土原状土样18件，击实试验用扰动土样2件，进行土工试验，以检测灰土挤密桩桩间土湿陷性消除情况及桩体密实度。

通过对6组灰土挤密桩单桩复合地基载荷试验的荷载沉降P—s曲线、s—lg t曲线进行分析，结果显示:1号～6号载荷试验点最大加荷至360 kPa时，对应沉降量分别为20．32 mm，23．49 mm，23．32 mm，20．28 mm，22．78 mm，21．62 mm。根据规范，6 组灰土挤密桩的复合地基承载力特征值平均值为180 kPa，极差为0，小于平均值的30%，取其平均值180 kPa作为复合地基承载力特征值，满足设计要求。

根据3个探井的土工试验结果显示，桩体压实系数介于0．82～1．22之间，平均压实系数为0．96，满足设计要求;桩间土挤密系数介于0．84～1．00之间，平均挤密系数为0．92，满足设计要求;地基处理深度范围内桩间土试样湿陷系数均小于0．015，即经地基处理后地基处理深度范围内地基土湿陷性已全部消除。

4．2 素混凝土桩检测

本工程共进行了6组素混凝土桩单桩复合地基载荷试验，以确定地基承载力特征值是否满足设计要求;同时进行了4组素混凝土桩单桩竖向抗压载荷试验，以确定单桩竖向抗压承载力特征值是否满足设计要求;进行了120根素混凝土桩低应变动力测桩，以检测桩身的完整性，并判断桩身缺陷类型及位置。

通过对6组素混凝土桩单桩复合地基载荷试验的荷载沉降P—s曲线、s—lg t曲线进行分析，结果显示:1号～6号载荷试验点最大加荷至1 360 kPa时，对应沉降量分别为23．81 mm，23．17 mm，19．53 mm，21．79 mm，21．11 mm，20．67 mm，根据规范，6 组素混凝土桩的复合地基承载力特征值平均值为680 kPa，极差为0，小于平均值的30%，取其平均值680 kPa作为复合地基承载力特征值，满足设计要求。

通过对4组素混凝土桩单桩竖向抗压载荷试验的荷载沉降P—s曲线、s—lg t曲线进行分析，结果显示:1号～4号载荷试验点最大加荷至1 360 kPa时，对应沉降量分别为24．72 mm，23．52 mm，23．41 mm，22．89 mm，23．35 mm，根据规范，4 组素混凝土桩的复合地基承载力特征值平均值为650 kPa，极差为0，小于平均值的30%，取其平均值650 kPa作为单桩竖向抗压承载力特征值，满足设计要求。

通过对120根素混凝土桩低应变检测资料进行分析:其中Ⅰ类桩97根，桩身完整;Ⅱ类桩20根，桩身有轻微缺陷;未发现桩身有明显或严重缺陷的Ⅲ类、Ⅳ类桩。

5 结语

通过对理论与工程实例的阐述，充分证明在湿陷性黄土地区，基底压力要求高的高层建筑应用灰土挤密桩与素混凝土桩复合地基是非常适宜的，既可以消除地基土湿陷，大幅度提高地基承载力，又大大节约了成本。灰土挤密桩与素混凝土桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点，不仅适用于承载力较低的地基土，对承载力较高但变形不能满足要求的地基土同样适用，既经济合理又效果显著，是一项值得推广的地基处理技术。

［1］JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范［S］．

［2］GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］．

［3］方开敏，吴春萍．高层建筑中长螺旋钻孔压灌素混凝土桩的应用［J］．山西建筑，2009，35(36):75-76．

［4］孙建龙．灰土挤密桩加固湿陷性黄土地基机理与施工［J］．山西建筑，2008，34(29):145-146．