灰土挤密桩工法

蒲城盛世中华项目总占地235亩，共计四十栋楼，分三期开发，一期占地35亩，由12栋纯多层组成致力打造人文生态美宅。该项目地基处理工程采用SDDC旋挖引孔冲击成桩技术，具体有我公司蒲城项目部专业承包。

灰土挤密桩工法

一、灰土挤密桩的性质

灰土挤密桩能够广泛应用于黄土地区的原因为其具有如下性质：

1)灰土挤密桩为横向挤密结构桩，可消除黄土地区地基土的 湿陷性,提高地基的承载能力，降低土的压缩性。

2)相对于换土垫层，无需大量的回填，避免大规模的土方开挖和土方回填，缩短 工期、节省资源。

3)处理深度较大，一般可达到6m~ 22m左 右。

4)灰土挤密桩多使用石灰、素土等较为廉价的材料，可就地 取材，因而造价相对低廉，对环境污染较小。

5)无需复杂施工设备，施工机械较为简单、施工方便、效率高。

二、灰土挤密桩的工作机理

湿陷性黄土属于特殊土质，土质较为均匀，但土体结构疏松， 孔隙比较大，干密度较小，含水率大,因浸水后土体结构发生破坏 而产生附加变形。试验研究表明，当黄土土体的干密度和其压实 度达到一定峰值时，黄土的湿陷性可以基本或完全消除。为治理 黄土的湿陷性，灰土挤密桩充分利用上述机理，通过挤压成孔使 桩间土体得以压密，从而减小孔隙比和含水率，增加黄土土体的 干密度，形成承载力较高的人工复合地基。其加固具体原理 如下：

1) 土的侧向压密:灰土挤密桩成功过程中，孔位原土体被成 孔设备强制压密，同时使灰土粧周围土体亦得以挤密，从而提高 黄土土体的强度,避免或减小其湿陷性。通常挤密桩的影响半径 为1.5d~2.(d为桩的直径），试验研究表明，相邻挤密桩的桩 间土体具有叠加挤密现象，即桩间土的中点压实度,挤密，合理的粧间距离应为2d～3d(d为桩孔直径）。土体的挤密效果与含水量有关，当含水量位于含水量附近时,土体呈 塑性状态，挤密效果较好;当含水量偏低时，即小于塑限值，土体 属于固态或半固态，挤密影响区域变小，挤密效率偏低；当含水量 较大时,即大于液限值，土体呈流动状态，挤压会引起超孔隙水压 力，挤压力基本由孔隙水承担，土体有效挤压效率较低，且成孔过 程中因土的粘滞性，拔管时会出现缩颈现象。

2)灰土的作用:灰土挤密桩由石灰和土以2: 8或3: 7体积比 拌合后，将孔内土体经机械压实挤密形成，这种混合材料具有气 硬性和水硬性，在空气或遇水条件下会形成凝结胶体，土的固化 作用会随龄期的增长而增强。

3 )桩体的作用:灰土挤密桩的变形模量约为桩间土变形模量 的2倍~ 10倍，上部荷载会传递到挤密桩，使桩体产生应力集中， 从而降低了基础底面持力层的应力，消除了持力层的压缩变形和 湿陷变形。另外，灰土桩对桩侧土有侧向约束作用，限制土的水 平方向位移，使得桩间土的物理性质发生改变，即土的干密度变 大、孔隙率变小，使得承载力提高,消除了土的湿陷性。

三、设计要求

使用灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基后，其地基承载力特征 值应在现场进行单桩或多桩荷载试验确定。若地基承载力特征 值在设计初期不确定时，可借鉴临近工程的相关土体物理参数， 经分析后用于设计计算。但使用灰土挤密桩处理后的地基承载 力特征值，宜不大于处理前地基承载力特征值的2. 0倍，且不宜 大于 250 kPa。

灰土挤密桩一般采用等边三角形排列桩孔，其设计计算一般 包括以下几方面：

1)    桩孔直径。宜为300 mm ~ 450 mm,可由成孔设备或成孔

方法确定。

2)    桩孔间距。桩间距宜为桩孔直径的2.0倍~2. 5倍，或按 如下公式估算：

其中，P d1为成孔挤密深度内桩间土的平均干密度

3)    灰土挤密桩范围内，土和挤密桩加固面积要大于建筑物基 础的面积，从而保证地基的整体稳定性。

4)    对于桩长设计，应该考虑到采用较为简便的方法来处理 5 m以内土层加固，一般情况下，加固15 m以上的土层受到成孔 设备条件限制，因此处理深度一般为5 m ~ 15 m。

5)    对于桩孔内部的填料,灰土挤密桩可选用与桩间土性质相 近的黄土或者就近挖运的黄土类土,桩填料可使用体积配合比为 2: 8或3:7的消石灰与土混合土。

四、灰土挤密桩施工及验收方法

施工主要包括桩孔成孔和桩孔夯填。成孔方法有沉管法（锤击或振动方法）、冲击法及爆扩法等。成孔施工时地基土宜接近含水量,若含水量低于12%时，应掺水使土体能含水量达到 的含水量。孔内土体应在施工前期夯实，选择合理场地进行有代表性的夯填技术试验，以确定最佳夯击次数和最佳填料厚度及最佳含水量。进行夯填试验时，桩间土的干密度、孔隙率等物理参数由现场原位试验获取。

成桩结束后，应对灰土挤密桩处理后地基的质量进行抽样检验。抽样检验的数量，对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%。抽样检验的主要内容有:施工记录的检查和桩间土的干密度检测。灰土挤密桩地基加固质量竣工验收时，采用复合地基载荷试验检验加固或处理的地基承载力，检验数量最少应为总桩数的0.5% ,且每项单体工程不应少于3点。

五、结语

灰土挤密桩具有以土治土、深层加密、就地取材、原位处理及费用较低等特点，在湿陷性严重的黄土地区，使用灰土挤密桩进行湿陷性黄土地基的加固处理，能够有效消除土的湿陷性，大幅度地提高地基承载力,加快施工速度，减少工期，造价低廉。目前该技术已经很成熟，是处理黄土地区湿陷性问题的有效的方法，可在湿陷性等黄土地区广泛应用。但使用灰土挤密桩时，应综合考虑工程地质、水文地质情况、土的含水量及干密度等多方面因素，保证施工安全有效进行。