灰土挤密桩在建筑湿陷性黄土地基处理中的应用

丁旭东+吴国辉

摘 要：作为湿陷性黄土地基有效处理的重要措施，灰土桩复合地基具有简便、经济等特点，在工程建设施工中应用极为广泛。与工程实践需求相比，现阶段灰土桩复合地基理论研究等方面力度严重不足，为此，本文主要对灰土挤密桩的概况及建筑湿陷性黄土地基处理中灰土挤密桩的施工技术应用进行了分析与探讨。

关键词：灰土挤密桩；湿陷性黄土地基；概况

随着社会经济的快速发展，城市建设力度越来越大，进而推动了建筑行业的快速发展。湿陷性黄土地基作为建筑工程的常见地基类型，在该区域施工工程建设难度大，且对地基承载力的要求较高，为了消除或降低湿陷性黄土地基在施工后因过大荷载导致不均匀沉降问题，就必须加强地基承载力处理，而灰土挤密桩这种复合地基具有易于施工，处理土层效果好，取材经济等优点故常用来处理湿陷性黄土。

1 灰土挤密桩的概况

挤密桩作为软基处理中的重要方式，一般情况下，广泛应用于湿陷性黄土地区，其操作原理为：选用冲击或振动的方式，向原地基内打入圆柱形钢质桩，随后拔出，确保桩孔形成，并进行回填与夯实施工，通常选用的回填材料包括：素土、灰土、石灰土、水泥土等，确保桩体直径增大，与原地基共同形成复合地基。

灰土挤密桩法是在基础底面形成若干个桩孔，随后填入灰土与分层夯实，进而对地基的承载力或水稳性进行有效提升。灰土桩应遵循一定体积进行石灰与土的拌和，在桩孔内夯实加密并以此成桩，在化学性能方面这种材料具有良好的气硬性和水硬性，因灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，逐渐产生胶体凝聚作用，同时不断增长灰土龄期，进而达到提升土体固化及土体强度增强的作用。从力学性能方面看，灰土桩主要起到挤密地基的作用，在地基承载力提升的同时，还可以将其湿陷性消除，进而减少沉降量。

2 案例分析

某工程地基处理选取钻孔夯密桩，该场地具有较为平坦的地势。因河流冲击与山谷洪流作用，在地貌上该厂区可看做是山涧河谷地貌。由上到下场地地层可分为：填土层—黄土状粉土—卵石层。该场地具有14.4到24.5m厚的湿陷性黄土层，其自重陷量计算为11.3到109.58cm，总湿陷量范围为31.96至281.70cm，属于自重湿陷性黄土场地，III至IV为其湿陷等级。

钻孔夯密桩作为此工程成桩工艺取土成孔的主要方式，40cm为桩孔直径，选取1.5到2t蛋形夯对孔内填料进行一层一层夯实。

1、设计要求夯填素土的位置，采取正三角形布设桩孔，40cm为钻孔直径，可按照1m及1.1m桩间距分别进行试验，分4遍进行成孔挤密施工，成孔后需一层一层地进行夯实，0.95以上为桩身素土夯填压实系数，0.93以上为桩间土平均压实系数，0.88为最小挤密系数。需消除黄土湿陷性，保证桩与桩之间的距离符合施工规定，随后实施压板试验，并对素土桩复合地基承载力加以准确确定。

2、设计要求夯填灰土的位置，其同上进行试验，要求处理后夯扩桩桩身压实系数控制在0.97以上，待完全消除黄土湿陷性后，可进行桩与桩之间的距离，且做好压板试验，进而对灰土桩复合地基承载力加以确定。

3、在黄土层湿陷性消除及处理后，即可施行渗透试验，以此进行渗透系数的确定，达到良好防水功效。

3 建筑湿陷性黄土地基处理中灰土挤密桩的施工技术应用

1、施工准备

（1）遵循灰土桩施工对各种施工材料的质量要求，及依据桩体数量、桩体长度与配合比等条件对施工选用的石灰、粉煤灰与粘性土等材料的数量及质量进行确定，施工企业应选用专人在材料进入施工现场后，及时检查与审核材料数量、质检报告等，避免质量不达标材料进入施工现场，每批材料应严格遵循相关技术指标进行抽样检测，确保符合施工要求后，才能进行施工。

（2）施工机械设备应在施工前期进行全方面的彻底质量检测，确保施工过程中施工机械能够正常运作，特别是施工中应用到的冲击成孔机械等，在确保各项机械设备配件齐全的前提下，应做好调试与维护作业，避免机械运作中出现任何意外，造成工期延长与降低工作效率。

（3）施工前应进行地基土与桩孔填料击实试验，选用地基原土样进行轻型击实试验，这样可以获得土的最佳含水量与最大干容量，重型击实试验应遵循灰土体积配合比3：7进行，并获得灰土材料的最佳含水量与最大干容重。

2、布点

桩位平面布置选取正三角形（尺寸为80x80cm），纵轴以路线走向为主、横轴为路基横断面，根据设计桩数、详细编号等在计算机CAD内进行桩位布设图的绘制，且在实地内放样布点。

3、消解生石灰

熟石灰为灰土桩所需的石灰材料，因该工程需大量石灰材料，如以传统人工方式消解石灰，则存在诸多缺点，如较大占地面积、较低消解施工效率及极大污染等，为此应选取专用石灰粉碎消解机进行施工。

4、拌和灰土

拌和灰土，要求按照3：7进行灰与土的拌和，拌和时要求其具有最佳含水量，通常在15%到18%范围。

5、成孔

沉管成孔为灰土挤密桩施工成孔的主要方式，要求利用履带式灰土打桩机（2.5t锤头重量）把桩管向土层内打入，其深度应与设计深度相符，随后将桩管拔出，随即成孔。该方式成孔形状极为规整，极易掌握其挤密效果与施工工艺，其缺点为因桩架高度问题成孔深度极易受限。在成孔施工中，其顺序为由外侧到里面，一排需间隔1到2个孔进行施工，防止由于振动挤压等问题，导致相近孔出现坍塌等现象。

6、夯实

回填灰土桩桩体施工前期，要求按照夯实机配置情况等进行压实度试验，以此对虚填厚度、夯击次数等加以准确确定。要求将检测后的压实度作为夯实施工的重要依据。

（1）控制夯实机具。自动回填夹杆锤夯实机、人工回填夹杆锤夯实机为夯实机具的主要类型。在本次施工中，应确保其具有良好工作性能，且夯锤提升高度满足设计规定，要求夯击施工落体状态具有竖直、自由等特点。

（2）控制夯实厚度及夯实遍数。根据10cm虚填应用的夯击次数进行夯实厚度的准确确定，具体施工环节回填施工以人工位置，虚填5cm为各次回填量，根据试验得出的结构进行夯击次数的有效控制。且按照试验进行自动回填灰土流量的确定，此时应焊牢自动回填机的出料口，防止因人为问题对灰土流量造成影响。

7、质量检测

（1）在施工前，应对桩尖土进行标准灌入的试验，对各土层强度增长情况进行比较，从而对土层的承载力进行判定。

（2）对于复合地基承载力的檢验数量不得低于总桩数的0.3%，不少于3点，而单桩承载力的检验数量不得低于总桩数的2%。

（3）在施工后，应间隔一定的时间进行质量的检验。当空隙水压力消散且间隔时间不少于28天后，方可进行饱和粘性土地基的检测，而粉土、砂土和杂填土地基不得少于7天。

（4）对于桩体现场的检测，其主要内容有：桩径、桩距、桩长和桩体土，可以采用钢卷尺对桩距、桩径进行现场测量，可以采用钻孔取芯方法对桩长、桩体土进行检测，采用人工探井取原状土样法对桩间土进行检测。

4 结束语

综上所述，近年来，我国建筑行业得到快速发展，建筑市场竞争极为激烈，很多企业都在对自身施工技术进行不断优化，从而提高其市场竞争力。在湿陷性黄土地基施工中，灰土挤密桩技术的广泛应用，全面提高了工程建设的整体质量，推动了工程行业的可持续发展。

参考文献

[1]龚贵林.换填法与灰土挤密桩法处理湿陷性黄土地基试验研究[D].兰州交通大学2015

[2]郭小云，王敏，闫嘉庆，相兴华，白晓红.灰土挤密桩法和强夯法处理湿陷性黄土地基的效果对比[J].施工技术.2012（19）

[3]邵生俊，杨春鸣，马秀婷，陆斯.黄土的独立物性指标及其与湿陷性参数的相关性分析[J].岩土力学.2013（S2）

[4]何斌，姜军周.灰土挤密桩及在处理湿陷性黄土地基中的应用[J].山西建筑.2010（17）

[5]张峰.灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基的工程实例及分析[J].甘肃科技.2011（23）