灰土挤密桩工艺浅谈
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摘要：灰土挤密桩是湿陷性黄土地基加固处理的方法之一。本文重点介绍灰土挤密桩地基加固原理、孔位布置、施工工艺、操作要点和质量控制重点。
关键词：地基；施工；工艺；灰土挤密桩
中图分类号：TV331文献标识码： A
一、灰土挤密桩工艺简介
湿陷性黄土地基处理的根本原则是：破坏土的大孔结构，改善土的工程性质，消除或减少地基的湿陷变形，防止水浸入建筑物地基，提高建筑结构刚度。灰土挤密桩是湿陷性黄土地基加固处理的方法之一，通常用在地下水位以上，饱和度Sr≤65%的湿陷性黄土地区，挤密桩可处理湿陷性黄土层厚度为5至15米。通过机械冲击或振动，将圆柱形钢桩打进地基，将土体强制挤向钢桩的四周，使桩周围土体密实度增大，将钢桩拔出成孔，用石灰和土按2:8（或3:7)比例拌合回填和夯实，形成增大直径的桩体，并同原地基一起形成复合地基。
实践证明：灰土挤密法对土的含水量要求较高（一般要求略低于最优含水率），含水量过高或过低，挤密效果都达不到设计要求，这在施工中很难控制，因为湿陷性黄土的吸水性极强且易达到饱和状态，在湿陷性黄土进行洒水湿润时，表层土质饱和后容易形成积水，下部土质却很难受水接触而呈干燥状态，对于含水量
二、灰土挤密桩孔位布置、桩深、桩径计算
采用灰土挤密桩地基处理施工前，在施工现场选择有代表性的地段进行工艺性试验或实验性施工，实验结果应满足设计要求，并取得必要的参数再进行地基处理施工。
灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。复合土层的压缩模量，可采用载荷试验的变形模量代替；灰土挤密桩复合地基的变形包括桩和桩间土及其下卧未处理土层的变形。前者通过挤密后，桩间土的物理力学性质明显改善，即土的干密度增大、压缩性降低、承载力提高、湿陷性消除，故桩和桩间土(复合土层)的变形可不计算，但应计算下卧未处理土层的变形，若下卧未处理土层为中、低压缩性非湿陷性土层，其压缩变形、湿陷变形也可不计算。
挤密桩孔位，宜按正三角形布置，孔心距可按下式计算：
S―孔心距（m）；
D―挤密填料孔直径（m）；
d―预钻孔直径（m）；
―击实试验确定的最大干密度（g/cm3）；
―挤密前压缩层范围内土的平均干密度（g/cm3）；
― 挤密填孔（达到D）后，3个孔之间土的平均挤密系数不易小于0.93。
挤密填孔后，3个孔之间的最小挤密系数，可按下式计算：
―土的最小挤密系数，甲、乙类建筑不宜小于0.88；丙类建筑不宜小于0.84；
―挤密成孔后，3个孔之间形心点部位土的干密度（g/cm3）。
挤密处理深度不超过12米时，不宜预钻孔，挤密孔直径宜为0.35～0.45m，当挤密处理深度超过12米时，预钻孔直径一般为0.25～0.30m，挤密料孔直径一般为0.50～0.60m。
灰土挤密桩处理地基的深度，应根据地基的土质情况、工程要求和成孔及夯实设备等综合因素确定。对湿陷性黄土地基，应符合现行的国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》的有关规定。
三、灰土挤密桩地基加固原理
(1)土的侧向挤密作用
土体在被挤压成孔时，桩孔位置土体被强制向状体周围挤压，使桩桩径1.5至2倍直径范围内的土层密实度提高。通过实验，相邻挤密桩土体挤密叠加区域（桩间土中心部位）的密实度增大，桩间土的密实度均匀，桩心距越近，叠加效果越显著。合理的相邻桩心距约为2至3倍桩孔直径。
土的自然含水量接近最优含水量时，土呈塑性状态，挤密效果最佳。含水量偏低，土呈坚硬状态时，有效挤密区域变小。当含水量过高时，土体难以挤密。
土的自然干密度越大，有效挤密区域越大；自然干密度越小，有效挤密区越小，挤密效果较差。
(2)灰土性质作用
灰土挤密桩是用石灰和土按2:8(或3:7)体积比拌和，填孔夯实，灰土具有气硬性和水硬性。石灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，随时间推移土体固化作用逐渐提高，土体承载力增强。
(3)桩体作用
灰土挤密桩的变形模量远大于桩间土的变形模量(灰土的变形模量为29至36MPa，相当于夯实素土的2至10倍)，荷载在挤密桩上产生应力比较集中, 降低了一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不良因素；灰土挤密桩对桩间土有侧向约束力，限制土的侧向移动，桩间土只产生竖向压力，使压力与沉降始终呈线性关系。
四、施工工艺
成孔和孔内回填夯实，应符合下列要求：
(1)成孔和回填应从中心向外间隔1-2孔进行，线路较长采取分段施工；对局部处理，宜从外向里间隔1-2孔进行。
(2)向孔内填料前，孔底必须夯实，抽样检查桩孔的直径、深度和垂直度。
(3)桩孔的垂直度偏差不应大于1.5%。
(4)桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5%；
(5)经检验合格后，按设计要求，向孔内分层填入拌合好的灰土填料，并应分层夯实至设计标高。
(6)桩顶铺设灰土垫层前，必须将桩顶松动土层挖除再夯填密实。
五、填料材料要求
土料：采用粘性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有有机杂质或用耕植土；土料必须过筛，其颗粒不应大于15mm。
石灰：应用Ⅲ级以上新鲜的块灰，使用前1-2d消解并过筛，其颗粒不应大于5mm，不得夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。
拌合：在拌合站集中拌合，严格控制拌合比例。
桩孔分层回填夯实，每次回填厚度为250-400mm。采用电动卷场机提升式夯实机，夯实时一般落锤高度不小于2m，每层夯实不少于10锤。夯填时，逐层以量斗向孔内下料，逐层夯实；当采用偏心轮夹杆式连续夯实机，则将灰土用铁锹随夯击不断下料，每下二锹夯二击，均匀地向桩孔下料、夯实。桩顶应高出设计标高，挖土时将高出部分铲除。
六、施工问题处理方法
(1) 成孔过程中遇障碍物时，用洛阳铲探查并挖除障碍物，或四周适当增加桩数，以弥补局部处理深度的不足；
(2) 夯填时有缩径、挤密成孔困难、孔壁坍塌等情况，可采取打一孔，填一孔，或隔几个桩位跳打夯实；
七、质量检验
成桩后，应及时抽样检验灰土挤密桩处理地基的质量。检查施工记录、检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度，并将其分别换算为平均压实系数和平均挤密系数、测定处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性。
抽样检验的数量，一般工程不应少于桩总数的1%；对重要工程不应少于桩总数的1.5%。
夯实质量的检验方法有下列几种：
(1)轻便触探检验法：先通过试验夯填，求得“检定锤击数”，施工检验时以实际锤击数不小于检定锤击数为合格。
(2)环刀取样检验法：先用洛阳铲在桩孔中心挖孔或通过开剖桩身，从基底算起沿深度方向每隔1.0至1.5m用带长把的小环刀分层取出原状夯实土样，测定其干密度。
(3)载荷试验法：进行载荷和浸水载荷试验，直接测试承载力和湿陷情况。
上述前两项检验法，其中对灰土桩应在桩孔夯实后48h内进行，否则将由于灰土的胶凝强度的影响而无法进行检验。
质量检验主要应检查桩和桩间土的干密度和承载力；进行载荷试验或其它原位测试；地基处理深度内取样测定桩间土的压缩性和湿陷性。
结束语
本文重点介绍灰土挤密桩的地基加固原理、孔位布置、施工工艺、操作要点和质量控制重点，与读者探讨，作者经验有限，有不妥之处请指正。在今后的工作中必须进加强学习，并注重经验的积累，只有不断地学习才能提升技术水平，才能保证工程质量。
参考文献：
[1]. 《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）
[2]. 《建筑地基基础设计规范》(GB50007)