灰土挤密桩在大厚度湿陷性黄土场地中的应用

王小强 石 峰

(山西省第三地质工程勘察院，山西晋中 030620)

0 引言

由于工业场地选址条件的限制，一些工业场地只能选建在大厚度湿陷性黄土陵峁区，黄土陵峁区湿陷性黄土厚度大，湿陷等级高，地基处理难度比较大。灰土挤密桩在施工过程中可以就地取材，并且具有施工速度快、处理湿陷效果好、承载力比较高、桩身质量较好、造价较低等优点，因此具有显著的社会效益和经济效益。

1 工程概况及场地工程地质条件

1．1 工程概况

工程场地位于山西省忻州市保德县黄土陵峁区，拟建建(构)筑物为某氧化铝项目一期部分工程，主要为工业厂房，基础形式主要为柱下独立基础、墙下条形基础或片筏基础。

1．2 场地工程地质条件

场地地貌单元属黄土丘陵沟壑区，区内黄土浅沟、冲沟、宽谷等黄土地貌发育，有黄土梁、峁、塔、小台坪等黄土地貌，有陷穴、漏斗、黄土桥等黄土溶洞地貌，还有崩塌、滑坡、错落等黄土重力地貌。地表千沟万壑，梁峁交错，支离破碎，属典型的黄土地貌景观，勘察期间场地已基本人工整平。

根据勘察报告，本场地40 m深度范围内的地层主要为第四系全新统及上、中更新统的风成及坡积堆积物，其中第四系全新统、上更新统的堆积物属湿陷性黄土，厚度约20 m～30 m，属自重湿陷性黄土;中更新统的堆积物属黄土，但基本无湿陷。各地层具体情况如下:

第①层素填土(Q1eol4):浅黄、黄色，主要为人工回填夯实土，干，中密，砂粒含量较高，无明显层理，局部含少量钙质结核及钙质菌丝，层厚0．6 m～16．6 m，平均厚度3．4 m，主要分布在黄土冲沟内;

第②层黄土状粉土(Q1eol4):浅黄、黄色，干，稍密，具孔隙，虫孔发育，砂粒含量较高，结构较松散，局部含少量钙质结核及钙质菌丝，层厚2．0 m ～14．0 m，平均厚度9．2 m;

第③层湿陷性粉土(Qeol3):浅黄、黄、黄褐色，干，稍密，局部中密，具大孔隙，层厚4．2 m ～13．6 m，平均厚度9．0 m;

第④层黄土(Qeol3):浅黄、黄、黄褐色，稍湿，中密，局部稍密，垂直节理较发育，砂粒含量稍高，含大量钙质结核，低压力下基本无湿陷，高压力下偶具湿陷性，层厚3．0 m～8．4 m，平均厚度6．1 m;

第⑤层粉土(Q2):黄褐、黄红、褐红色，稍湿，中密～密实，局部相变为粉质粘土，含大量钙质结核，无湿陷，层厚9．1 m～18．0 m，平均厚度12．3 m。

各层地基土的物理力学性质指标详见表1。

表1 各层土的物理力学性质指标统计表

2 试桩设计

根据拟建建(构)筑物的结构设计条件，工程地质剖面图和地基资料，地基处理采用灰土挤密桩，桩径均为520 mm，桩间距均为1 000 mm，1号，2号，3号桩长分别为16 m，18 m，20 m，梅花形布置，估算复合地基承载力特征值为350 kPa。

试桩平面布置见图1。

3 试桩检测

3．1 单桩复合地基载荷试验

本试验承压板采用圆形钢板，面积0．866 m2，板底铺设500 mm厚的中粗砂找平层，试坑底开挖至设计基底标高，采用千斤顶作加载装置，反力系统为压重平台反力装置，采用工字钢搭设堆载平台。

加荷采用慢速维持荷载法逐级加载，每级荷载下沉量达到相对稳定后再加下一级荷载，加荷等级分为10级，第一级荷载为61 kN(70 kPa)，最大加载压力为610 kN(704 kPa)。

图1 试桩点平面示意图

检测结果详见表2，检测点的P—S曲线详见图2～图4。

表2 单桩复合地基承载力载荷试验汇总表

图2 1号灰土挤密桩P—S曲线

图3 2号灰土挤密桩P—S曲线

图4 3号灰土挤密桩P—S曲线

由载荷试验结果可见，3个试验点的沉降量均较小，P—S曲线较平缓，无明显陡降段，综合分析，各试验点极限荷载均大于704 kPa，单桩复合地基承载力特征值大于350 kPa。

3．2 人工探井

3．2．1 检测方法

桩身灰土夯填质量、桩间土挤密效果及湿陷性消除情况均采用探井取样法进行检测。共布置取土探井3个，深度分别为16．5 m，18．5 m，20．5 m，自有效桩顶标高开始，间隔1 m取一组试样，试样规格100 mm×150 mm，每组两个样(其中桩间土样1件，桩体试样1件)，另外在不同深度处取桩间土及桩体扰动样若干。所取桩间土试样做常规压缩试验和湿陷性试验，桩体土试样做含水量、密度、干密度试验，桩间土及桩体扰动样进行轻型标准击实试验，确定其最大干密度和最优含水量。

3．2．2 检测结果

根据轻型标准击实试验结果，桩间土试样的最大干密度pd=1．76 g/cm3，最优含水量为16．2%;桩体灰土试样最大干密度pd=1．68 g/cm3，最优含水量为 18．9%。

根据室内试验结果统计，桩间土试样的干密度为1．55 g/cm3～1．76 g/cm3，平均值为1．65 g/cm3;桩间土试样的挤密系数为 0．89 ～0．99，平均值为 0．93;桩体灰土的压实系数为 0．94 ～1．00，平均值为 0．97。

根据室内湿陷性试验结果，桩间土试样的湿陷系数均小于0．015，因此经灰土挤密桩处理后桩间土的湿陷性已全部消除。

4 结语

1)根据静载荷试验结果，3个试桩的单桩复合地基承载力特征值均大于350 kPa，达到设计预估值。

2)桩间土样的挤密系数平均值为0．93，桩体灰土样的压实系数平均值为0．97。

3)经灰土挤密桩处理后，桩间土的湿陷系数均小于0．015，湿陷性已消除。

综合分析，在大厚度湿陷性黄土上的拟建建筑物，当建筑物基底荷载不大于350 kPa时，采用灰土挤密桩法处理地基是行之有效的。

［1］王小强．山西同德铝业有限公司保德氧化铝项目岩土工程勘察报告［R］．

［2］姚志华．兰州地区大厚度自重湿陷性黄土场地浸水试验综合观测研究［J］．岩土工程学报，2012(1):5．

［3］张伟时．黄土试坑浸水试验在湿陷性黄土场地评价中的作用［Z］．

［4］常士缥．工程地质手册［M］．第4版．北京:中国建筑工业出版社，2010．

［5］GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］．

［6］山西深蓝地理信息工程有限公司．山西同德铝业保德氧化铝项目一期部分工程灰土挤密桩检测报告［R］．

［7］JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范［S］．

［8］GB/T 50783-2012，复合地基技术规范［S］．