浅谈素土挤密桩在湿陷性黄土地基中的应用与质量控制

张玉龙

(固原市凯达公路工程有限公司，宁夏 固原 756000)

0 概述

湿陷性黄土是指黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏并发生显著附加下沉、强度也随之降低的黄土。湿陷性黄土的地基湿陷特性对于高等级公路路基具有不同程度的危害，能使路基路面发生大幅度沉降、开裂、倾斜甚至严重影响公路的正常使用。我国湿陷性黄土分布很广，据《湿陷性黄土地区建筑规范)GB50025-2004，我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，此外新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等区局部地区分布有湿陷黄土，据统计湿陷性黄土占我国黄土面积的60%以上。尤其我区南部地区多为自重湿陷性黄土，本项目基本全部分布湿陷性黄土，主要为第四纪晚更新世风积黄土，厚度较大，湿陷性黄土层厚12-17 米，湿陷类型及湿陷性等级基本为自重湿陷性黄土Ⅱ级（中等）～Ⅳ级（很严重），土的结构松散，压缩性高，湿陷性强烈。大量的湿陷性黄土对于拟建公路的地基处理带来较大的难度。

1 加固原理

素土挤密桩在处理湿陷黄土地基时采用沉管成孔，桩间土通过打桩机冲击振动夯实和横向挤压作用，使桩孔内的土质被强制挤向桩孔周围的土体中，随后在桩孔分层回填并夯实素土，形成密实而强度较高的桩体，并通过被夯实土体径向扩张而使桩间土进一步被挤密，从而使桩体和桩间土紧密胶合成复合地基，致使土的孔隙变小，密实度增大，压缩性降低，力学性质得到改善，同时素土桩体也被夯击的更加密实，提高整个地基承载力和稳定性。对于处理地下水位以上的湿陷性黄土 地基，处理深度为4-6m，对于消除土的湿陷性、提高地基承载力以及水稳定性作用明显，且素土挤密桩填土可就地取材、降低工程造价、机具简单、施工方便、功效高，对于消除黄土湿陷性，减小沉降方面具有显著作用，使复合地基承载力有很大提高。因此广泛用于湿陷性黄土地基的加固。笔者针对银南地区湿陷性黄土地基素土挤密桩加固案例，对其处理方法、技术要点、优缺点比较等进行总结阐述。

2 本项目概况及处理方法选择

本项目路基结构组成，填方路基由路床（0-80cm）填筑砾类、路堤（80cm 以下）填筑利用土、桩顶铺筑60cm 厚三七灰土垫层、地基采用4-6m 深素土挤密桩处理组成，大部分填方路基为Ⅲ级以上自重湿陷性地基。据《湿陷性黄土地区建筑规范》和本项目设计文件，施工采用沉管成孔，成管成孔是采用打桩机，将带有桩尖的桩管打入土层至设计标高，然后拔出桩管即成孔，沉管法所成桩孔较规则，挤密效果和施工工艺都较容易掌握。素土挤密桩处理地基，达到消除湿陷性且提高地基承载力。设计采用素土挤密桩桩径40cm，桩间距80cm、按等边三角形布置，有效桩长4-6m，压实系数不小于0.90。素土桩施工完毕后，桩头应碾压使其密实，其上再铺垫50cm 厚3：7 灰土层，为保护灰土层不受破坏，等灰土层施工完成后，在上面填筑30cm 厚的土层。要求处理后桩间土0-30cm 范围压实度不小于90%，桩间土及桩孔内夯实土的湿陷系数6S﹤0.015，即证明湿陷性已消除。

3 施工工艺及操作要点

3.1 施工工艺流程

常采用以下工艺步骤（图1）：

图1

3.2 施工中操作要点

3.2.1 回填土要求

桩孔回填材料素黄土因为使用量大，选用了沿线取土场或利用土方作为回填土。回填前，做土工试验，确定最大干密度为1.90g/cm3，最佳含水量为l3.2%，用于检测回填土的含水率及压实系数，保证回填土的密实。回填土必须过筛，保证土粒不得大于20mm。回填土采用自动送土自动夯填设备，电子计时器控制，保证压实密度。监理人员旁站，监理发现现场操作不规范立即纠正。严格按照规范抽取回填土样，保证回填土质量。机械及偏差控制本工程施工采用60 型柴油打桩机挤密成孔，沉管至桩底标高时，停止沉管，用静力拔出桩管成孔，在孔内填入素土。沉管前复合桩位、调平夯实机，保证垂直度小于1.5%，桩位偏差小于50mm。

3.2.2 夯实机械及要求

夯实素土桩心，采用夹杆式夯实机，夯锤重量不低于100kg，边下料边夯实至桩顶标高。填土前应先在孔底进行原土夯实，孔底发出清脆响声后向孔内填土；

3.2.3 成孔要求

施工采取分段并由外向内，隔行隔点跳打顺序挤密，并分四遍完成，①、②、③、④分别代表第一、二、三、四遍成孔。

图2 成孔顺序图

3.3 施工过程质量保证

全线设计素土挤密桩共计489 万延米，由于点多线长，承包人施工队伍技术工艺参差不齐，导致工程质量控制难度较大，本项目强化现场管理，及时总结施工经验。首先狠抓参建人员的质量意识教育，严格执行三级技术交底和进场岗前培训制度，统一思想认识，统一质量标准统一过程监控目标。严格按照招标文件规定采用集中焖料、集中过筛拌合，使素土的含水率和均匀性得到很好的控制。为避免人为因素影响挤密桩夯填质量，决定对全线挤密桩夯填机改造成自动送土自动夯填设备，要求统一安装电子计时器，将技术参数设定好后对计时器统一铅封，并要求全线于素土挤密桩开工前全部改造完成。

4 处理效果

成桩后通过对单桩桩周土的空隙比和密实度实验分析，在距离桩心0.8d 范围内，土体密实度一般可以达到或接近天然含水量时的最大密实度，干密度可增加28%-35%，空隙比减小到0.75 以下，土体湿陷性基本完全消除；在距离桩心(0.8-1.5)d 范围内，土体干密度可以增加15%-28%，空隙比减小到0.75-0.92，土体湿陷性基本消除。最后通过试验室试验湿陷系数6S﹤0.015，符合设计及规范要求。

5 结束语

对于湿陷性黄土处理可采用多种方法，但采用素土挤密桩处理湿陷性黄土，工艺步骤简单，材料可就地取材，施工速度快、技术可靠、社会效益好、工期短，施工造价低，处理深度大，处理后地基承载力和稳定性有大幅度提高。因此广泛应用于宁夏银南及固原等湿陷性黄土地区。但素土挤密桩整个施工过程属隐蔽工程，施工阶段质量检查困难，要保证桩体质量及处理效果，必须具有严谨、科学的态度、高度的责任心。在施工项目各环节都要精益求精，严格操作规程，才能保证最终的施工质量。

［1］省道305 线黑城至海原公路设计文件[Z].

［2］杨太生.地基与基础工程施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

［3］GB50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规范[S].

［4］JGJ79-2012 建筑地基处理技术规范[S].

［5］JTG F10-2006 公路路基施工技术规范[S].

［6］JTG F80-2004 公路工程质量检验评定标准：土建部分[S].