超长素土挤密桩处理湿陷性填土地基技术运用探讨

超长素土挤密桩处理湿陷性填土地基技术运用探讨

陈明武

陈明武

汕头市潮阳第一建安总公司

摘要：灰土挤密桩或土挤密桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。成桩时，通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的素土（黏性土）或灰土分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高。用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩；用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩。二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。本文结合笔者多年的工作实践及案例，对超长素土挤密桩处理湿陷性填土地基技术运用进行了探讨。

关键词：超长素土挤密桩；湿陷性；地基处理

1、工程地质条件

1.1地形地貌

本项目地貌单元属于低山丘陵，地形起伏较大，属半挖半填场地，设计地面标高181.0m。高架仓库为生产线的的一个建筑物，大部分（北部）位于填方区，自然地面标高137.54m～177.88m，填土厚度为0～43m；挖方区（南部），自然地面标高182.9～192.85m。详见图1

1.2强夯施工简述及回填土性质描述

强夯施工于2009年施工完成，分层虚填厚度5.5m，最厚填土部位分8层回填。点夯间距4m，夯击能3000KN•m，每点夯机7次，满夯夯击能1500KN•m，夯击两遍。直接选用附近2Km以内的？？（对不对）最优含水量处理的黄土，以粉土为主，最优含水量为17%。填土回填至设计标高后进行了岩土工程勘察，土层中普遍含直径在2-4cm的钙核，偶见15-20cm直径的钙质结核，埋深19-24m见少量砖渣，24m以下含1-15cm的砖块、红色风化砂岩块，填土底部见有混凝土块。孔隙比0.521～1.18，平均0.842，从强夯层顶面向下逐渐增大；含水量8.8～24.5%，平均12.74%，土体含水量与现场粉土实测的最优含水量差异较大，根据勘察资料和强夯施工人员介绍，土体含水量随取土土源含水量变化而变化，强夯区表现为分层、分区段变化。强夯填土具有Ⅰ级非自重湿陷～Ⅲ级自重湿陷，湿陷程度随填土厚度增加而增加，湿陷性分区见图1。填土承载力特征值110～140kpa，压缩模量6.1～9.1Mpa。

1.3场地水文地质条件

丰水期实测挖方区地下水位埋深26m（从设计地面算起），填方区原为冲沟，主要排泄地表径流，平时沟内无水，水文地质条件较复杂。

2挤密桩设计

桩间距1.2m，梅花形布设，引孔直径0.4～0.5m，成桩直径0.7m，设计桩顶标高178m（基础埋深3.0m），结合勘察报告和地形图，桩长不小于10m，并穿越填土层进入原土层不少于0.5m。桩体上半部采用3：7灰土，下半部采用2：8灰土，桩体填料压实系数不小于0.97。地基处理后复合地基承载力特征值达到380kpa以上且全部消除填土湿陷性。在填土厚度43m处另设3个复合地基载荷试验点。

3挤密桩施工

本场地需处理的填土最大厚度达43m，远超文献[1]规定的DDC法处理地基深度不宜大于30m。因此，选取技术可行，经济可行的施工方案，是本次地基处理的关键。

3.1成孔

3.1.1成孔设备选择

可完成钻孔的设备有旋挖钻机、长螺旋钻、机械洛阳铲，旋挖钻机成孔费用较高，现有长螺旋钻成孔深度最大在30m左右，成孔费用比旋挖钻机低，但仍较机械洛阳铲高，选用洛阳铲成如此深的钻孔垂直度不易控制，而钻孔倾斜将使夯锤摩擦孔壁，影响夯击效果，因此，根据场地土含有较多粗颗粒的特点，选用重1T直径0.5m的洛阳铲成孔，保证铲头顺利套取和垂直穿过粗粒土，并尽量加长导向杆的长度。成孔开始前和成孔过程中经常调整塔脚位置，使吊绳始终位于钻孔中心位置，开孔时采用低落距，防止开孔偏斜。钻孔中遇孔壁粗颗粒出现孔斜时，应及时刷孔，必要时先在粗粒处加水浸湿后再行刷孔，成孔完成后，用吊有外径450mm水平钢筋环，从孔口放入孔底，若顺利放入说明钻孔垂直，若不顺利则修孔，直至钻孔垂直度满足要求。

3.1.2土层浸水

从勘察资料做出的各土样含水量——湿陷系数散点图（图2）可以看出，土层的湿陷（自重湿陷）点大部分含水量在15%以下，说明强夯后土体仍有湿陷的原因主要是土体含水量过低所致，按文献[2]规定，当含水量低于最优含水量时，应对填土进行预浸水，由于多了一道小口径钻孔工序，不仅施工费用增加，而且浸水要在成桩前4～6天完成，且孔内分段浸水困难。考虑钻孔孔壁间净距离为0.7m，因此决定在已成的0.5m直径的孔壁上，根据含水量高低直接进行预浸水。首先按“手握成团，落地开花”为最优含水量的标准，对每个钻孔中取出的土料小于最优含水量的土层进行详细分层分区，并测定其含水量，根据需水量多少对孔壁土进行浸湿，采用每次少量用水，多次浸湿的方法，避免水沿孔壁流至孔底积水。浸水由专人负责，严格按照每段浸水量和浸水要求进行。

3.2成桩

3.2.1成桩质量控制技术措施

根据文献[3]当锤径/孔径小于0.683时，桩体的夯实效果变得不均匀，因此选择柱锤直径425mm，锤重2.5T，锤头呈抛物线形。

填料含水量处理至接近最优含水量后，按虚填料0.2m³的干重量控制每次填方量。根据设备高度选取8m为落距进行夯击，为保证桩边缘达到设计要求压实系数不小于0.97，夯填后土柱高度按每次填土干土重、压实系数为1.00，直径为0.7m（设计桩直径）计算的圆柱体高度确定夯击次数，按此控制试验后确定锤击数为10击。

3.2.2成桩质量管理措施

每辆填料车进行编号，每5辆车配一台磅秤，每按要求重量上一车料，由看磅人员发给一张盖章的纸条（上面写有车号和桩号），土料全部入孔后由管理夯实的人员（一人负责3台夯实机）记录夯击次数，满足要求后，方可进行下一次投料。

3.2.3成桩质量管理措施改进意见

夯击成桩质量控制是最关键且工作量最大、最为细致的工作。从挤密桩的成桩过程看，只有夯锤上提时消耗电能，并且上提高度和电能消耗成正比，因此，可在每台夯击上安装电能消耗装置，以记录每次填料后的夯机能量消耗过程和整个挤密桩消耗的总能量，并且对未达到每次夯击能的夯机进行报警，以增加夯机成桩质量控制的准确性和客观性。

4挤密效果检验

在不同填土厚度处随机选取35个点进行单桩复合地基载荷试验，复合地基承载力特征值均超过380kpa，达到设计要求。另外在不同填土厚度随机选取61个桩间土部位挖穿填土，每米取一原状土样进行湿陷性评价。试验结果表明，填土已全部消除自重湿陷性，设计要求的3个试验点也已全部消除湿陷。另有13个探井仍然有湿陷性，除两个探井湿陷量分别为60.5mm（填土厚度45m）、175.5mm（填土厚度40m）超过50mm外，其它均小于50mm。按文献[4]规定，可按一般地区的规定设计。从图3可以看出，处理后具有湿陷性的探孔深度均不小于21m，深孔中各个深度土样均有可能具有湿陷性，单孔湿陷量大于20mm的地方填土厚度均大于40m，结合3根试验桩部位均消除土体湿陷性，说明挤密桩施工过程中应严格按设计要求和试桩时的工艺进行施工，方可达到巨厚填土全部消除湿陷的目的。

按桩径0.7m，灰土压实系数为1，换算填料夯实高度控制夯击次数，有效消除了土层湿陷。

5结论

采取有效措施控制孔斜，使用洛阳铲施工超深孔是成功的。采用孔壁浸水切实可行，减少了施工工序，降低了施工费用。建议改进成桩质量管理，消除认为影响从而增加成桩质量控制的准确性和客观性。

图3湿陷量—深度散点图

参考文献

[1]CECS197：2006，孔内深层强夯发技术规程[S].

[2]JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》[S].

[3]路宏起.影响夯实水泥土桩夯实效果的因素[J].青海交通科技，2006（6）：45-47.

[4]GB50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范[S].