灰土挤密桩法在湿陷性黄土地基处理中的应用

贾 彬

（甘肃嘉荣建设工程科技有限公司，甘肃 兰州 730000）

对湿陷性黄土地基进行处理时，需要选用可行的技术手段。灰土挤密桩法应用于建筑领域已有相当长的历史，特别是用于杂填土、素填土和湿陷性黄土等地基处理时能够达到十分理想的效果。灰土挤密桩是柔性桩的一种，对地基进行挤密处理后，桩体需承受上部载荷的同时，桩体之间的土体还将分担载荷。桩体、桩间土体就变成了复合地基，及时排除黄土地基的湿陷性还能有效增强地基的承载力。

1 灰土挤密桩法概述

1.1 特性

灰土挤密桩法凭借着其突出的特点以及简便的施工工艺，在建筑领域得到了十分广泛的应用。灰土挤密桩的灰土胶凝强度较高、荷载能力强，具有良好的地基效果。

1.2 应用范围

采用灰土挤密桩法对土体进行加密，可降低黄土空隙率并实现湿陷性地基的消除。在工程建设中湿陷性黄土地基的处理采用灰土挤密桩法横向挤密土体，需要保证桩孔内填入灰土比例为3 ∶7，经压实和挤密加固后才能取得理想处理效果。灰土挤密桩法无需大量挖掘土方，只需要对地基进行原位深层加密处理，因此常用于处理较厚自重和非自重湿陷性黄土地基。碾压和夯实土作业时的沿竖向压实加密的方法多用于1～3 m 浅层地基处理的施工。

1.3 技术原理

项目建筑位置属于湿陷性黄土地区，若现场施工期有降雨将较大概率引发事故。因此需要采取切实可行的措施来消除地基土的湿陷性并应减小土的压缩性，提高承载力和水稳性以控制变形。灰土挤密桩法是用锤击沉管成孔的方法，孔中充填灰土并由动能较大的夯锤挤压夯筑。在这一过程中地基土将产生侧向挤压变形进而完成补强作业。

2 湿陷性黄土地基处理常用方法

对湿陷性黄土这种地基有很多处理办法，每种办法在使用中都有其优点但也有其缺点。所以在应用阶段要求施工人员要根据工程类别以及施工需求灵活选用，才能体现出地基处理技术应用价值，具体来讲湿陷性地基处理办法主要有以下几个方面。

2.1 挤密桩法

挤密桩加固法按设计要求进行成孔施工，在桩孔内采用分层的方法完成振捣工作，以水泥、砂石、粉煤灰、灰土和碎石为填料。施工期利用桩间土的作用创建复合地基。该方法应用过程需要注意对地下含水量的控制，保证水位深度能够满足施工需求。一般应用这一技术时都以水位深度20 m 为宜。这项技术在使用过程中，对土壤、场地等要求并不高。

2.2 注浆法

地基加固阶段一般采用注浆法。具体地说是将水泥浆液注入待治理地基孔隙中，并通过浆液充填与渗透对土壤挤密。在施工阶段应首先用钻机进行钻孔，钻孔后用高压泵引出浆液。浆液能与土壤搅拌时排除基土颗粒间的气、水等物质，使得浆液与土体相互交叉胶结并在硬化后形成一个整体地基。在应用这一技术后，可以提高地基的强度，还能增强地基的抗震性以满足加固的需求。

2.3 桩基础

采用混凝土与钢筋进行基础桩的施工方法可以把地基承载力进行有效提升。由于受力原理间的不同，造成了基础桩的种类也不尽相同。一般的基础桩主要有摩擦桩和端承桩，上述桩基础适用于各种土壤中，施工工艺也比较成熟。但是在应用的过程中速度略显缓慢，所以若项目在进度上有严格要求则不宜选择该技术对地基进行加固处理。

2.4 夯实法

夯实法就是用夯锤冲击力来对土体实施夯击，在施工中可选用不同轻重的夯锤。若选取3 t 范围内可控制夯锤落下距离为4.8 m，该高度落下可将地基内的水排除并增加土的干密度。该项技术适用于地下水位大于0.8 m 地基处理工程，尤其对浅层地基有明显的处理作用，可增强地基整体性。若选用8～20 t 重夯锤对地基实施强夯则可有效改善黄土湿陷性地基并使其孔隙得到挤压，有利于深层地基处理且经济性优势明显。

2.5 换填法

在地基处理过程中也可以采用换填法、开挖软土层及铺垫层消除黄土湿陷量，增加地基承载力。换填法可适用于3.0 m 厚范围内地基加固工程中，且地基位于地下水位以上。需注意的是在使用该技术时，应实施防水施工以避免因水流问题而造成土层的沉降。

3 湿陷性黄土地基处理中灰土挤密桩法的应用流程

采用灰土挤密桩法进行湿陷性黄土地基处理的过程中，主要包括施工前的准备工作、漏孔和错孔的排查、灰土配合比的科学设计、承载力的计算、挤密及加固处理、载荷传递规律的总结等部分，现进行了具体的分析，介绍如下。

3.1 准备工作

灰土挤密桩在施工中由于机械振动对周边建筑物的影响较为有限，部分旧土坯建筑会出现掉皮和墙体裂缝等现象，所以机械设备的选用必须综合考虑多方因素。一方面需结合施工现场要求，在施工现场以外的全部机械设备所处道路对设备性能进行检验和参数调整，从而为机械设备正常工作创造条件。另一方面需要结合现场施工需要，确保各项设备按时到位，避免因这一问题而妨碍灰土挤密桩高效施工。

3.2 检查漏孔和错孔

由于灰土挤密成孔一定要注意防止漏孔和错孔现象发生，因此成孔后一定要及时安排检查并对检查情况进行详细记录。若发现沉管成孔及拔管有困难时宜在桩尖与桩管连接部位加设环箍，环箍宽与厚分别为5 cm 和1.2 cm，以减少沉管及拔管困难。

桩孔压实环节中根据地基土的物理性质、桩孔深度和现场机械设备情况，可以通过埋管和冲击等手段制定压实方案。施工完成之后桩基础的外侧质量可能受到一定的影响。这时施工人员就需要对该部位的施工质量进行细致的检查确保有无收缩和渗水现象发生，并将检查过程和结果进行细致记录。桩孔的回填一定要尽早完成，避免中途土块和杂物落入。孔口加工程度不一可表现出顺序浅的变化规律，孔口底部深度以浅为宜。具体可根据施工现场的实际情况采用不同的间距来调节孔口数量。

平整常规墙体，沉管较为普遍的一种方法且具体操作过程相对容易。而沉管的最大水深受桩高度的影响较大，一般小于800 m。若清除作业遇到困难，邻近的土壤很可能从桩管中渗出。等成孔后需要对桩身局部施工质量进行及时检测，即对孔深偏差进行规范性检测，数值较小就可以在允许值内扩大，随后进行结构填充。另外现场施工人员也要从各方面总结孔隙异常产生的根源。当桩身跳跃速度出现异常或桩身贯入速度很小时，很可能由于含水量过低和土硬渣层砂的压实度不合要求。如果管道穿透严重时用锤击几乎不发生爆裂或迅速沉陷，其原因在于软土和桩径太小。若土体软化则需将其抽出夯实后再进行充填，如果直径太小则推荐直接换新桩管，此法特别适用于处理具有明显湿陷性的土层。一般孔深可与框架高度无关，孔高大多在20 m 左右。车架提升装置上设置的液压踏板以自由落体冲击地基土的方式可直接成型。起重机、龙门架又有抬高锤高的功能，把抬高离合器剪断并让锤自由落体，通过反复碰撞直至达到设计深度。

3.3 科学设计灰土配合比

灰土配合比应满足设计规定并综合考虑施工现场某些影响因素，为确保成桩质量和避免对土体压缩性效果造成影响，处理后石灰粉与土须过筛并且确保灰土混合均匀、色泽均匀。混合结束后立即回填压实，禁止隔天施用。对桩孔填料夯填处理前，要进行组织夯填试验并在试验过程中实施自检和复检以确定分次填料科学用量和夯击频率，从而改善夯填措施。

3.4 进行承载力计算

第一，对桩间土的无侧限抗压强度进行测试。将挤密法运用于湿陷性黄土地基处理中，就会对桩身土的要求十分苛刻，需采用成孔侧向挤密来实现桩间土去除地基的湿陷性，降低地基压缩性并增强地基强度。对于各指标的分析表明桩间土经过成孔挤密处理后，其湿陷性能被有效地消除同时压缩性随之减小，且各深度情况下挤密效果相差很小。对桩间土进行特殊的无侧限抗压强度试验，可以评判其侧限抗压强度与承载力值的接近程度。二是载荷试验。在施工期间组织载荷试验。可根据试验结果来确定3 ∶7 灰土桩的承载力。如果挖探坑时发现13 m 以下土层仍处于饱和状态则不能采样。根据土木试验所取得成果发现对饱和自重具体压力数值并求得湿陷性系数及湿陷量后，可定出200 kPa 压下之湿陷量最大值系数。随后再通过总湿陷量的计算来判断黄土的湿陷性地基问题是否能够被近似消除。

3.5 挤密与加固处理

湿陷性黄土地基在加固处理中常用的方法有人工成孔和设备成孔两种，其中机械设备通常比人工施工效果好。机械设备机密范围较大，在挤密处理过程中水分多，桩孔回淤的概率也就相应提高，但对挤密效果有着一定的影响。加固处理时灰土桩和桩周土体直接接触保证胶结层紧密度较好且施工现场石灰颗粒分布均匀，反应后碳酸钙物质也起到优化胶结作用。

3.6 总结载荷传递规律

受到竖向荷载作用时灰土桩很容易出现压缩变形的情况。如果桩顶处于1.0～1.5 d 时，就会导致变形的发生概率达到60%以上。桩身的压缩变形层的深度为6 d，在同等深度条件下还会导致桩身出现变形和膨胀等问题。目前这一数值主要呈现出上大狭小的规律。

3.7 规避残余湿陷性黄土地基的影响

黄土地基中的湿陷性黄土地基较为多见，因此在当前的项目建设中复合地基也较多见。对湿陷性黄土地基和承载力的关联进行归纳，发现湿陷性黄土对地基承载力有一定的影响，但为地基加固提供了可借鉴的基础。若桩心距为2.5 d 时，某些桩之间浸水湿陷可能性较大。若桩心距为2.25 d，则桩间浸水湿陷可能性相应减小，代表承载力和湿陷性满足施工规范要求。若桩心距为3.0 d，这时桩体之间浸水湿陷的可能性增大，湿陷的范围也随之增大，在这种情况下土体浸水湿陷后地基承载力下降，承载力、湿陷性均不能满足施工要求。因此施工时桩心距应小于3.0 d。

3.8 湿陷性黄土地基加固处理

加固施工前地基承载力特征值的确定是必要的，通常可采用地基容许承载力公式来估算并获得基础尺寸、承载力特征值和埋深参数等重要数据，所有得到的值都可以通过检验分析，从而实现数值修正。在启动加固处理后需要将事先准备的拌合料混合在一起，并且需要对混合后的全部物料进行测试和分析以确定含水量和干密度。试验结束后可组织试桩和成孔处理并合理布置桩间距。按照夯填成桩工艺对地基进行处理时，施工人员要事先将底部桩孔内杂物清除干净，然后立即开始拌入灰土并对桩孔进行回填和夯填，最后进行成桩施工。夯实时需使用夯填机及相关辅助设备来对填料后夯击数量进行控制，并对夯填流程、回填夯击数量和孔锤击数量进行详细记录。

在加固质控部分需校对桩位的放置方位，严格控制桩孔误差、放线误差及检查成孔深度与垂直度。地基质量检验阶段也需进行湿陷性分析、密实度、地基承载力等专项测试，并对各项测试结果进行全面比较，根据设计要求考察加固处理后的实际效果。加固质控环节对于地基的稳定性以及使用寿命的影响非常大，在这一环节必须要严格遵守设计标准进行施工建设，同时要进行完善的质量检验。只有这样才能够为后续的施工建设奠定一个良好的基础。

3.9 地基质量检验

湿陷性黄土地基质量检验中，着重检验灰土挤密桩成桩后承载力即桩身完整性和桩承载力，彻底消除黄土湿陷性。在现场施工中需要对成孔进行及时回填和夯实，并由专人对成孔及回填和夯实进行质量检查。检验过程中需要根据《土工试验规程》和（SL237-1999）的要求进行，具体的密度、数量和标准可参照《湿陷性黄土地区建筑规范》和（GB 50025-2018）进行。在质量验收环节中，由于灰土挤密桩项目属于隐蔽项目，因此有关隐蔽项目的验收通常都会在接受工序完成后进行，并在下道工序开工前完成。经施工单位事先进行自检并确认符合要求后，方可申请工程验收。监理人员或项目负责人可承担勘察和验收的责任。

4 结束语

在湿陷性强的黄土地区进行路基施工时，应考虑黄土的性质和特征，利用灰土挤密桩的方法来治理黄土的湿陷问题，使得复合地基的承载力满足设计要求。灰土挤密桩的施工工艺要严格按照施工工艺流程进行，并对桩体压实度、桩间土压实度和桩间土湿陷系数各参数进行强化控制。同时还要在施工现场做好试验检测以保证黄土湿陷的有效解决和路基结构稳定，进一步保证工程的整体施工质量。总而言之，灰土挤密桩法对于湿陷性黄土地基的处理有着非常重要的影响，只有保证这一方法的应用效果才能够保证后续地基的整体建设质量和建设效率。所以这就要求相关建设单位必须要重视对这一方法的深入研究，不断对其进行改进升级，从而使其能够拥有更好的应用效果，进一步推动我国建筑行业的发展。