素土挤密桩在湿陷性黄土中的应用

彭 晨

(1. 重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074)

素土挤密桩在湿陷性黄土中的应用

彭 晨1

(1. 重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074)

本文以G309固西高速公路项目为依托，通过当地地质条件、地层状况、黄土湿陷性等综合因素，采用素土挤密桩法加固湿陷性黄土路基。对不同深度的桩体土和桩间土钻芯取样进行物理指标检测和承载力测试，试验表明：素土挤密桩改变土体的物理性质，使土体加密，有效提高桩体土的压实系数和桩间土的挤密系数，路基湿陷性消除，复合地基承载力显著提高，该方法在深层处理地基问题上是一种较为提倡且经济的处理措施。

素土挤密桩；湿陷性黄土路基；物理性质；复合地基

1.概述

湿陷性黄土由于结构的欠压密性，具有垂直节理和大孔隙结构，受水的影响，易引起压缩变形或湿陷变形，严重时影响工程质量建设。为此，西安建筑科技大学胡长明教授研究机场试验段素土挤密桩处理超高填方深度湿陷性黄土；陕西省地矿局第二综合物探大队杨宏昌进行素土挤密桩-钻孔灌注桩自重湿陷性黄土的应用；山西省万家寨引黄工程管理局付梁采取素土挤密桩法处理金沙滩水库坝基等，上述研究表明素土挤密桩能有效处理湿陷性黄土，且在工程运营中达到理想效果。为解决黄土的湿陷性，本文以宁夏G309固西高速公路A1合同段为依托，对路基桩号k4+000～k4+475湿陷性黄土区域进行素土挤密处理。

2.地质概况和桩体布置

依据地质勘测资料，地层分为：①黄土状土（Q4al+pl）:黄褐色，结构松散，含大量针孔，干密度1.35g/cm3，含水量 15.6%，地层厚度 2.0-2.2m，承载力容许值为130kPa②粉土（Q4al+pl）:黄褐色，结构较密，偶见圆砾，干密度1.4～1.51g/cm3，地层厚度6.8-7.5m，承载力容许值150kPa③粉质黏土（Q4al+pl）:黄褐色，硬塑，结构致密，土质较均，黏粒为主，粉粒次之④粉土（Q4al+pl）:黄褐色，湿，中密，粉粒为主。

计算自重湿陷性量为 480mm～585mm，总湿陷量为 1305～1607mm，具有自重Ⅳ（很严重）湿陷性。

素土挤密桩的工后效果与桩间距密切相关。研究表明，素土挤密桩桩孔直径一般在0.3～0.5m，桩孔间距为桩直径的2.0～2.5倍[1]。成桩施工中，黄土土体受到侧向挤压作用，土体结构发生变化，土体扰动空隙改变，由于素土挤密作用力的传递沿着桩孔边缘向周围不断减弱，成桩传递作用力的范围有限，为使桩间土均匀密实，本试验段采用正三角形布置[2]，拟定间距s=0.8m，排距h=0.87s=0.69m。素土挤密桩桩孔深度应根据当地湿陷性黄土的厚度、场地的湿陷类型以及成孔设备等条件确定[3],设计拟定桩孔直径为40cm，桩孔深度为5m。

3.试验结果

路基施工处理完成后，为验证施工效果，钻芯取样法对桩体土和桩间土从设计桩顶面开始1.0m、2.5m、3.5m、4.5m、5.1m取样，进行室内试验和室外试验。

3.1 物理指标

进行含水率、干密度、湿陷系数等主要物理性质试验，试验结果如表1～3。

表1 土体含水率随深度变化（%）

表2 土体干密度随深度变化（g/cm3）

表3 土体湿陷系数随深度变化

试验表明，处理后各层桩体土与桩间土的含水率降低，干密度增大，湿陷系数降低且均小于0.015，土体的物理性质明显得到改善，土体达到密实，湿陷性基本消除。

3.2 桩体土压实系数cλ与桩间土挤密系数dη

本次试验随机抽取5根桩体土体，进行密度试验，然后计算压实系数，如表4。

表4 桩体土随深度的平均压实系数表

桩体填土后由于受到夯实挤压的作用，通过桩侧横向作用力使距桩周围一定范围内的天然土体获得挤密效果，从而消除桩间土的湿陷性。本次试验为选用 3组桩间土进行测定，其测定结果满足要求，如表5。

表5 桩间土随深度的平均挤密系数表

3.3 复合地基承载力

采用复合地基静荷载试验地基承载力，承载板厚2cm圆形钢板，面积0.5m2，加载方式为堆载式，最大加载量为398.1kpa，分11级加载,其累计沉降量与增加荷载如图1.

图1 累积沉降随加压荷载的曲线

如图，绘制P-S曲线平缓光滑无明显直线段，未出现极限荷载，按相对变形法确定复合地基承载力，素土挤密复合地基取所对应的荷载作为处理地基的容许承载力 210kpa，满足要求处理后的复合地基承载力均不低于180kPa[3]。

4 结论

素土挤密桩作为一种柔性桩复合地基基础形式，通过以土制土的方法有效治理湿陷性黄土路基，改变桩体土的物理性质，使土体达到均匀密实。同时，素土挤密对桩间土提供一定的侧向约束作用，限制土体侧向位移，从而桩体土压实系数与桩间土挤密系数达到规范要求，且室外静载试验也满足复合地基承载力要求，处理效果良好。

[1]罗宇生,湿陷性黄土地基处理.罗宇生[M],中国建筑工业出版社,2008.

[2]李文扦,段瑞瑞.素土挤密桩法在水工建筑物湿陷性黄土地基处理中的应用[J],水利建设与管理,2009,10:（48-49）

[3]钱鸿缙，王继唐，罗宇生等.湿陷性黄土地基[M].北京：中国建筑工业出版社，1985,328-335

[4]GB50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范[S].中华人民共和国建设部,2004.8

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