14m加长型挤密桩处理深厚层大面积自重湿陷性黄土地基中的应用
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摘 要：通过实际工程中加长型挤密桩的应用和经济性比较，体现出14m加长型挤密桩的优越性和经济性，以便更好地在湿陷性黄土地区广泛的推广使用。
关键词：桩基；强夯；预浸水法；灰土挤密桩
中图分类号：TU444 文献标识码：A
一p前言：
随着新世纪我国经济的飞速发展与城乡一体化建设的如火如荼，一系列新兴结构设计方案以迅猛的速度出现在城市建设中，伴随着建筑规模的不断扩大，建筑结构体系越来越多样化，建筑功能及类型也越来越复杂，对地基基础的处理要求也在不断的提高和优化。西北地区广泛分布着深厚层自重湿陷性黄土，厚度深达25m以上，这给地基处理带来许多困难。由于其湿陷量和湿陷变形仅与自重湿陷性土层厚的厚度、浸水面积有关，而与压缩层厚度无关；所以要消除地基湿陷性就必须处理掉基础地面以下的全部湿陷性土层。常规处理方法往往效果不好费用昂贵，因此结合自己工程设计中地基处理的工程实例，提出更加经济有效的处理方法。
二p工程地质概述：
该工程地处渭北黄土高原地区，场地土主要由第四组风成Q3eoj构成。在勘探深度为35m的范围内，地层构造自上而下共分五层(土层参数详表1)。分级湿陷量一般为32~45cm，总湿陷量可达到70~88cm。第五层不具湿陷性。场地土自上而下密实度逐渐增大，湿陷性逐渐减小，压缩性逐渐降低的趋势。地下水位在地表下78m左右。该钢筋混凝土框架厂房，建筑面积15350O，七层总高度31m，基础为钢筋混凝土条形基础，埋深-2.7m。
表1：
三p常用几种地基处理方案进行如下的分析比对：
（一）桩基：
自重湿陷性黄土地基中采用的桩基（灌注桩，预制桩等）都要求穿透湿陷性土层而将桩支撑在非湿陷性的密实持力层上。灌注桩和预制桩虽然可全部穿透湿陷性土层，但桩长需要24米以上，同时三级自重湿陷性黄土地基要考虑较大的负摩擦力，加之场地的第五层黄土并非理想的持力层，单桩承载力较低。所以用桩基处理大面积深厚层三级自重湿陷性黄土地基很不经济。
（二）强夯：
强夯虽能消除6~8m土层深度范围内的湿陷性，但开挖量大，同时强夯的巨大冲击力形成的横波和面波对周围建筑也有一定的影响，强夯后砂孔涌水及土体固结所需要的时间较长，影响工程进度。
（三）预浸水法：
虽然这是一种较为经济且有效的处理方法，但是用水量大工期超长。另外浸水可能导致相邻建筑物的下沉和裂缝的产生，结合该工程实际和西北地区缺水的现状，此法不适用于本工程。
（四）灰土挤密桩：
如果土层含水量保持在13~23%之间，干容重平均在14KN/m³左右，孔隙比不小于0.8，则是灰土挤密桩的理想施工条件，且灰土桩与地基同形成复合地基，弥补了场地浅层中无坚硬持力层的不足，另外灰土挤密桩便于就地取材，费用经济，施工方便。故选此处理方案。
四p加长型灰土挤密桩处理方案计算分析：
基底标高（-2.7m），基底下湿陷性土层厚为21m。对湿陷系数δs进行数理统计如下表2：
剩余湿陷量依公式：S=δsxh进行计算。（h为处理深度以下湿陷土层的厚度）如下表3
由以上计算数据得：如采用常规的挤密桩技术在基底做垫层，打入8m长的灰土挤密桩，其处理深度为10.5~11m时，地基土的剩余湿陷量为43~45cm，远不能满足要求。采用3m的灰土整片垫层，打入14m长的灰土挤密桩时才能满足规范要求，控制其剩余湿陷量不超过20cm的指标。
桩径的确定：依据DBJ61-2-2006规范中3,4,5条该工程地基处理采用加长型（14m）灰土挤密桩，其直径拟定为d=400mm。依据DBJ61-2-2006规定桩孔的排列按等边三角形，桩孔填料的平均压实系数不得小于0.97，并依据3.2条桩间距计算，试桩结果表明选用L=2d合适。
灰土挤密桩根数和经济指标计算：由土力学土被挤密后天然孔隙比的压缩模量e=e0-ec
e0={G(1+W)/ γe}-1若设挤密桩所能挤密加固的有效范围面积为F，所需挤密桩的总面积为A则可得到下式：
A+Axe0=Fxe即A=(e/(Ⅰ+e0))={(e0-ec)/（L+e0）}xF,共设置挤密桩根数n则n=A/{Ⅰ/（4πd2)}=4/（πd2）
{(e0-ec)/（+e0）}xF,
式中：e0黄土的天然孔隙比；
ec黄土被压缩后的孔隙比；
G 黄土的土粒比重（KN/m³）
W黄土的天然含水量（%）
d 挤密桩的直径（m）
γe挤密后的桩间土达到平均的干容重（KN/m³）
Dy灰土挤密桩要求的压实系数取0.95
打入灰土挤密桩为桩径d=400mm，桩长为14m的桩数为5500根。
填充每米长桩孔所需灰土量，G=1/4πaxaxγd(1+Wy)式中γd灰土干容重；亚粘土灰土取14.5~15KN/m³;粘土灰土取14~14.5KN/m³。
Wy灰土的最优含水量。采用2：8灰土取21~23%;3:7灰土时取23~25%。
根据陕西省09定额，每立方米2:8灰土中石灰的用量为0.1668t，该厂房地基处理灰土用量见下表4
五p经济效益和质检：
采用加长型（14m）灰土挤密桩处理黄土地基，与采用常规的8m长灰土挤密桩及增加6m的整片灰土垫层方案相比较，每平方米施工面综合节约80元左右，该厂房处理地基3150平方米，共计可节省25.2万元。该地基处理工程经陕西省建筑工程质量质检中心检测，场区内桩间土的湿陷性系数及自重湿陷性系数均小于0.015，桩间土挤密后平均压实系数达到0.95以上，桩身压实系数平均达到0.97以上，最低地基承载力特征值280kp,均满足设计要求。最大沉降量为23.1mm，最小沉降量15.2mm，沉降均匀。
六p结束语:
该厂房工程地基处理采用加长型（14m）灰土挤密桩设置整片灰土垫层（3m厚）的方案，对消除湿陷性，提高地基承载力效果显著，桩基施工质量和处理后的地基，经检验符合设计要求，该方案是成功的。今后在较大面积深厚层的湿陷性黄土地基处理中，提供了实践的依据，并且采用此法可以节省土方开挖和灰土配比中材料费和人工费的综合成本，在提倡低能耗高效益的今天值得广泛的推广。
参考文献:
[1].朱炳寅、娄宇、杨琦，建筑地基基础设计方法及实例分析（第二版） [M].中国建筑工业出版社,2013,1.
[2].DBJ 61-2-2006，2006-05-01.挤密桩法处理地基技术规程.
[3].GB 50025-2004.湿陷性黄土地区建筑规范.