灰土挤密桩基础处理试验分析

侯振伦

（山西省漳河水利工程建设管理局 山西长治 046011）

湿陷性黄土广泛分布于我国西北的大部分地区，分为自重湿陷性和非自重湿陷性。湿陷性黄土是在一定压力下受水浸湿，土体结构迅速破坏并产生显著附加下沉的黄土。常用的湿陷性黄土的地基处理方法有：垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法等[1]。灰土挤密桩基础处理具有易施工，处理效果好，取材方便且经济等优点，可处理湿陷性黄土层厚度为5～15 m。

1 工程概况

某调蓄水池位于壶关县，工程级别为Ⅲ等3级，总容积14万m3，地面高程为970.0～975.0 m，场地地基持力层为低液限粉土，结构较松散，为弱—中等透水层，场地为自重湿陷性，地基湿陷等级为Ⅱ等（中级），湿陷土层下限深度12 m。

设计要求：地基处理采用灰土挤密桩，灰土比例为3∶7，等边三角形布置，桩距1.0 m，桩径400 mm，有效桩长10 m、8 m及5 m。桩孔填料的平均压实系数不得小于0.97，桩间土平均挤密系数不得小于0.93。地基处理后复合地基承载力特征值不小于150 kPa，并消除处理深度范围内的湿陷。

2 施工工序及质量控制

2.1 施工工序

场地平整、放线定桩位、桩机就位、成孔、成孔验收、夯填、验收。

2.2 原材料质量控制

1）土料：场地清表后，选用就地挖取的纯净黄土，其有机质含量不得超过5%，不得含有其它杂质，含水量应符合规定。土料在回填前应过筛，土块的粒径不宜大于20 mm。

2）石灰：石灰选用生石灰消解3～4 d后过筛的熟石灰粉，石灰质量不低于Ⅲ级，不得含有粒径大于5 mm的生石灰块及其他杂质，生石灰不得直接用于拌制灰土。

3）灰土拌合要均匀，颜色一致，严格控制含水率在最优含水率的±2%范围内，对含水率过高或者不足的灰土禁止使用。3∶7灰土拌合完成，采用装载机运送至筛分机进行过筛处理后及时用于回填。灰土拌合指定专门的技术员监督检查灰土配比，现场试验员在回填前对灰土的含水率进行现场检测。制备好的灰土要随拌随用，当天使用完毕，雨天采用塑料布遮盖，避免遭受雨淋。

2.3 成孔和夯填质量控制

成孔设备采用液压步履式挤密灌注打桩机，外径为425 mm、夯锤重5 t，成孔依次逐排由外向内进行，隔排隔行，间隔1～2孔跳打方式。在钻杆上标注设计桩长位置，打桩完成后，检查其桩长、桩径、垂直度等满足验收要求后方可进行填料。

填料前先进行孔底夯击至少2～3次，保证将孔底回落土深度内的松土压实；填料应在成孔后及时进行，以防止邻孔之间互相挤压造成相邻孔缩孔或振动坍塌。若出现缩孔缩颈现象，可采用回填灰土复打处理，也可采用碎砖渣、干砂等填入孔内进行夯填。填料应分层均匀进行，专人监督每次的填料方量、夯击次数、提升高度等，并做好记录。

3 试验及成果分析

3.1 桩体及桩间土试验检测

本次试验委托第三方专业检测机构进行试验分析。经现场取样，试验室进行击实试验得出：素土最大干密度1.74 g/cm3，最优含水率19.3%；灰土最大干密度1.52 g/cm3，最优含水率16.9%。通过现场试桩试验确定的施工参数为：每次填料0.1m3，夯击次数不小于6次，夯锤锤击高度不低于3 m，连续分层夯实至设计标高。

开挖探井，自桩顶向下0.5 m处开始沿桩长方向每1 m对桩体及桩间土分别利用环刀取样1组（2个点），测定灰土样品及土样的干密度，换算成平均干密度，通过与击实报告中最优含水率下的最大干密度的比值计算得出桩体的平均压实系数及桩间土的平均挤密系数。

本文中以设计桩长为10 m的灰土挤密桩为例，分析其试验成果。根据室内土工试验得出，桩体平均压实系数为0.98，桩间土平均挤密系数为0.937，湿陷性系数及自重湿陷系数均小于0.015，处理深度范围内桩间土湿陷性已消除，满足设计要求。

3.2 单桩复合地基承载力

3.2.1 试验设备

承载力检测采用压重平台反力装置，反力系统由配重块、组合钢梁、承压板组成，承压板四个角安装测沉降的百分表。由一台500 KN的液压千斤顶及其配套的手动油泵施加垂直荷载，用量程100 MPa等级0.4级的压力表量测加载值。

3.2.2 试验方法

根据单根桩处理的有效面积计算得出承压板面积为0.865 m2，承压板选择方形板，板下铺设10 cm的中砂垫层[2]。加载等级分为10级，每级加载值为30kPa，最终加载值不小于设计复合地基承载力特征值的2 倍，即 300 kPa。

3.2.3 试验结果

本文选择FH7点作为研究对象，根据试验数据分别计算得出p-s曲线及s-lgt曲线（图1），其中p为荷载，s为沉降量，t为时间。FH7点最终加载值至300 kPa，最终沉降21.20 mm，卸载后残余沉降为18.26 mm。该点p-s曲线呈圆滑型，特征点不明显，无明显陡降段，最大加载值的一半小于相对变形s/d=0.008所对应的荷载，因此取最大加载值的一半作为该点的复合地基承载力特征值。

图1 p-s曲线及s-lgt曲线

4 结论

通过对本工程灰土挤密桩的试验分析，桩体平均压实度、桩间土挤密系数及单桩复合地基承载力均满足设计及规范要求，消除了处理范围内土的湿陷性，提高了地基承载力，为类似工程提供参考。