孔内深层挤密桩法处理湿陷性黄土的检测分析思路分析

朱刚

（中铁二十局集团第二工程有限公司 陕西西安 710000）

从目前积累的施工经验来看，孔内深层挤密桩法是适用于湿陷性黄土处理，其可以消除一定处理深度范围内地基土的湿陷性，并提高其地基承载力的一种地基处理方法。湿陷性黄土属于特殊土的一种，在一般情况下，其强度较高、压缩性较小，但在一定压力下或在上覆土的自重压力下，受到水的浸湿，土的结构会迅速破坏，强度迅速降低，产生显著附加变形。故在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须采取有效的地基处理措施，防止因地基的湿陷引起建筑物附加下沉而对建筑物产生破坏。

1 湿陷性黄土评价时的注意事项

1.1 测定湿陷系数压力

在对湿陷性黄土性能进行评价时，需要明确湿陷系数压力数值，这也为后续检测活动的顺利展开奠定良好基础。一般情况下，会利用室内浸水压缩试验来得到准确的黄土湿陷系数，而试验压力的不同，使得所得湿陷系数存在一些差异，从而增加了试验结果的复杂度。基于此，在对湿陷系数压力测定时，需遵循《湿陷性黄土地区建筑规范》中的相关规范，即在测定湿陷系数压力时，需要从基础地面（距地面下1.5m以上）开始，10.0m以内的土层湿陷性系数压力值为200kPa，而对于距离地面10.0m 以上的土层，其上覆土的饱和自重压力值需达到300kPa，此压力值则作为标准试验压力，以此来得到比较统一的湿陷系数。

1.2 核算自重湿陷量

在对湿陷性黄土性能进行评价时，也需要对自重湿陷量进行计算。从实际应用情况来看，自重湿陷量数值和起算地面标高存在直接联系，所选择起算标准的不同，所得自重湿陷量数值也会出现波动，得到的湿陷评价结果存在一些差异。对此，在实际计算中，也需参考《湿陷性黄土地区建筑规范》中的相关内容，即在对自重湿陷量累计量展开计算时，需要从天然地面开始计算，内容设计应当开挖量、土方填筑厚度、土方填筑面积等，终止位置为达到全部湿陷性黄土层底面。需要注意的是，依靠室内浸水压缩试验来计算自重湿陷系数时，也需要充分考虑填方自重压力、挖方自重压力、覆土减少时的自重压力等，以此来修正理想状态下的自重湿陷系数，得到准确的自重湿陷量计算值。

1.3 获取修正系数

根据以往所得实践资料可以得知，在同一场地展开浸水试验时，根据实际测定的自重湿陷量数值与室内压缩试验累计参数得到的自重湿陷量数值之间存在较大偏差，而且所在地区的不同，所得数值结果也存在较大差异。为了提升两者计算结果的相近性，也需要做好修正系数的计算工作。对此，在实际计算中，也需参考《湿陷性黄土地区建筑规范》中的相关内容，即如果工程所处地区为陇西地区，那么修正系数取值为1.5；如果工程所处地区为陇东陕北地区，那么修正系数取值为1.2；如果工程所处地区为关中地区，那么修正系数取值为0.7；如果工程所处地区为其他地区，那么修正系数取值为0.5。需要注意的是，如果项目所处位置处于分界线区域，此时，也需要对当地资料进行细致勘察，根据得到的基础数据来确定修正系数，从而为后续计算工作的展开奠定基础。

1.4 计算基础底面宽度

除上述提到注意事项外，在实际计算活动中，也需要对基础底面宽度和累计深度关系进行梳理。在对湿陷量进行计算时，所得修正系数需要考虑侧向挤出和浸水概率等因素。根据以往所得实践资料可以得知，现场实际测定计算的数值和室内试验计算数值之间也存在一些差异，为了确保计算值可以更加接近实测数值，也需要做好关系梳理，以得到更加准确的计算数据。对此，在实际计算中，也需参考《湿陷性黄土地区建筑规范》中的相关内容，即位于基底∕压缩层下5.0m深度处的修正系数可取值1.5，并且在对总湿陷量展开计算时，其累计深度也需要做好各参数条件的计算工作。常用计算公式如下：z=b×(2.5-0.4lnb)，其中，z表示地基∕压缩层的深度，计量单位为m；b表示基础宽度，计量单位为m。该公式适用于1～30m的地面范围，超出该范围的湿陷性黄土地区，需利用其他公式进行计算。

2 孔内深层挤密桩法的作用机理

孔内深层挤密桩法采用冲击成孔，锤的重量为2～5t，不得进行预钻孔，采用由里向外的施工顺序成桩。填料前，孔底必须夯实；填料时，桩体混合料应分层回填夯实。根据《复合地基技术规范》（GB∕T50783）估算，水泥土桩桩体填料试桩预估竖向单桩竖向承载力特征值约为470kN，而复合地基承载力特征值约为400kPa，桩间土的承载力特征值约为200kPa。根据设计要求，在对其进行处理后的地基，需满足在400kPa压力下地基不再存在湿陷性问题，是目前经常使用到的施工方法。

3 孔内深层挤密桩法处理湿陷性黄土的检测要点

3.1 湿陷性检测试验

在对孔内深层挤密桩法应用价值进行评价时，需展开湿陷性检测工作，这也需组建相应的试验工程，对于地基处理前和处理后两个状态的土质参数进行试验，从而评价400kPa 压力下地基区域湿陷性消除情况。在具体试验中，会在地基处理前筛选3个探测点，在完成地基处理后，会在相邻位置选择3个探测点，分别取样编号之后，依序展开土工试验。根据以往统计资料可以得知，在孔内深层挤密桩法展开施工时，距离地表10.0m 以内的土层，超过70%都会在400kPa 压力下表现出较强的湿陷性。而使用孔内深层挤密桩法完成施工后，距离地表10.0m以内的土层，都会在400kPa压力下消除湿陷性。由此可见，孔内深层挤密桩法具备良好的应用价值［1］。

3.2 桩间土静载试验

在对孔内深层挤密桩法应用价值进行评价时，需展开桩间土静载试验工作，这也需组建相应的试验工程，对于地基处理前和处理后两个状态的土质参数进行试验，从而评价400kPa压力下地基区域湿陷性消除情况。在具体试验中，等待孔内深层挤密桩法完成施工后28d时，也需要展开单桩竖向静载试验，以此来判断土层承载力的合规性。通常会使用浸水静载荷试验来获取试验数据，连续浸水时间需超过10d，而且浸水过程中也需要添加一倍设计荷载，随后，再增加一倍设计荷载，根据得到数据来分析桩间土静荷载的合规性［2］。在监测点的选择中，需要选择至少3个监测点，根据得到数据来完成曲线绘制，讨论浸水荷载波动情况。根据统计资料显示，在加载到一倍荷载时，其浸水10d 后所表现出的沉降稳定性较强，没有出现附加下沉的情况，这也表明，处理后的地基在水浸湿之后土体结构并没有出现破坏的情况，可见该作业方法可以消除地基湿陷性。根据相应设计规范可以得知，在一倍荷载情况下设计要求为200kPa，而计算所得的承载力平均值大于该数值，表明该方法处理结果满足要求。

3.3 复合地基静载试验

在对孔内深层挤密桩法应用价值进行评价时，也需要展开复合地基静载试验工作，这也需组建相应的试验工程，对于地基处理前和处理后两个状态的土质参数进行试验，从而评价400kPa压力下地基区域地基静载试验结果的合规性。在具体试验中，会在地基处理前筛选3个探测点，在完成地基处理后，会在相邻位置选择3个探测点，分别取样编号之后，依序展开土工试验。具体试验为：选择长度为1100mm 的方形钢板来作为承载力施加载体，从而得到相应的荷载试验曲线，并且利用相对变形法和极限承载力法来对试验后承载力特征值进行计算，以得到准确可靠的计算结果。根据统计资料显示，在加载到极限荷载时，地基所表现出的沉降稳定性较强，没有出现附加下沉的情况，这也表明，处理后的地基在水浸湿之后土体结构并没有出现破坏的情况，可见该作业方法可以消除地基湿陷性。根据相应设计规范可以得知，在极限荷载情况下设计要求为400kPa，而计算所得的承载力平均值大于该数值，表明该方法处理结果满足要求。需要注意的是，在整个试验过程中，需要做好单一变量的控制工作，以此来确保所得计算数据的准确性与可靠性［3］。

3.4 单桩竖向抗压静载试验

按要求展开孔内深层挤密桩法应用价值评价工作时，也需要展开单桩竖向抗压静载试验工作，为了提升分析结果的准确性，也需组建相应的试验工程，对于地基处理前和处理后两个状态的土质参数进行试验，从而评价400kPa 压力下地基区域地基静载试验结果的合规性。在具体试验中，会在地基处理前筛选3 个探测点，等待地基完成处理后，会在相邻位置选择3个探测点，分别取样编号之后，依序展开土工试验。具体试验为：选择长度为500mm的圆形钢板来作为承载力施加载体，从而得到相应的荷载试验曲线，并且利用极限承载力法来对试验后承载力特征值进行计算，以得到准确可靠的计算结果。根据统计资料显示，在加载到极限荷载时，地基所表现出的沉降稳定性较高，土体结构也没有出现破坏的情况，可见该作业方法可以消除地基湿陷性。根据相应设计规范可以得知，在极限荷载情况下设计要求为400kN，而计算所得的承载力平均值大于该数值，表明该方法处理结果满足要求。而且在此情况下，土体强度并没有出现过大波动，而其强度的下降速度也没有出现较大梯度。由此可见，在湿陷性黄土地区展开作业时，孔内深层挤密桩法可以满足相应的施工要求［4］。

3.5 增湿试验分析

按要求展开孔内深层挤密桩法应用价值评价工作时，会利用增湿试验来获取相关数据，以此来评价处理后湿陷性黄土的稳固性。为了提升分析结果的准确性，也需组建相应的试验工程，对于地基处理前和处理后两个状态的土质参数进行试验，从而评价400kPa压力下地基区域地基静载试验结果的合规性。在具体试验中，会在现场随机选择若干个试验区，每一个试验区作为一个单元来进行增湿，而每个试验区的增湿用水量会根据天然含水量与最佳含水量之间的差值进行计算。而试验区的增湿成孔会使用沉管成孔，其成孔直径在150mm左右，深度需要小于挤密桩深度2.0m，按照等边三角形展开布置，在完成增湿孔布设后，会在孔内填充粒径在5～10mm的砾石，以免增湿实验中出现孔洞坍塌的情况［5］。根据统计资料显示，经过孔内深层挤密桩法处理后的地基，其沉降稳定性较高，土体结构也没有出现破坏的情况，而且增湿后地基的含水量可以达到14%～18%，已经接近于地基的最佳含水量，表明该方法处理结果满足要求。而且在此情况下，土体强度并没有受到增湿实验的影响，强度下降速度保持在比较稳定的状态。由此可见，在湿陷性黄土地区展开作业时，孔内深层挤密桩法可以满足相应的施工要求。

3.6 桩间土试验

除上述提到的几项实验内容外，在孔内深层挤密桩法应用价值评价工作中，也需要组建桩间土试验，从而获取到相关实验数据，评价处理后湿陷性黄土的稳固性。从实际应用情况来看，为提高分析结果的准确性，也需组建相应的试验工程，整理地基处理前后的土质参数，参考相应的规范标准来确定试验结果的合规性。在具体试验中，会在现场随机选择若干个试验区，随后依次进行以下实验：（1）击实试验，在具体试验中，会使用轻型击实方法来展开实验，以此来获取到最优的含水量、最大干密度数值。（2）展开桩间土湿陷性，按要求做好桩间距控制，间隔1.0m来进行一次湿陷性试验，从而获取相应的基础数据，并计算平均挤密系数，评价此方法的应用价值。根据统计资料显示，经过孔内深层挤密桩法处理后的地基，其综合稳定性较高，成桩质量相对较高，而且在试验过程中土体结构也没有出现破坏的情况，平均挤密系数在0.94～0.96 之间，满足建设规范中的相应要求，表明该方法处理结果满足要求。而且在此情况下，土体强度并没有因此出现变化，并且土体强度的下降速度也处于比较稳定的状态，没有出现过大的波动。由此可见，在湿陷性黄土地区施工过程中，孔内深层挤密桩法具备了良好的应用价值［6］。

4 结语

综上所述，通过室内土工试验、桩间土静载试验的数据分析，说明灰土挤密桩法和夯实水泥土桩法两种孔内深层挤密桩法在处理深度范围内400kPa 压力下均能有效消除地基土的湿陷性；通过复合地基静载试验和单桩静载试验的实验数据分析，说明孔内深层挤密桩法处理后的湿陷性地基土，在土体饱和状况下，土体结构未发生破坏，土体强度未发急速下降且其承载力满足设计要求，可以用于工程建设；通过对灰土桩和水泥土桩的复合地基载荷试验数据，按相对变形确定承载力特征值，可以为冷却塔区域的地基处理采用何种方法提供试验依据，以提高湿陷性地区处理结果的可靠性。