論灰土擠密樁設計\\施工

摘要:針對目前地基情況為濕陷性黃土地區的基礎處理常規方案(灰土擠密樁)進行簡要的介紹。從它的適用范圍，設計注意問題，以及施工問題幾個方面做一些關鍵點的分析和總結。

關鍵詞:灰土擠密樁;素土擠密樁;濕陷性黃土

中圖分類號:TU

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)21-0328-02

1 概述

灰土(素土)樁擠密是用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、填土等地基的一種地基處理方法，是利用打入鋼套管、振動沉管或鉆孔爆擴等方法成孔，并在孔內填入一定厚度的灰土(或素土)分層夯實而成。在成孔過程中將樁孔位的土體全部擠入周圍的天然土體中，使樁周圍一定范圍內的土體在成孔和孔內填土的夯實過程中得到擠密，從而消除樁與樁之間土體的濕陷性并提高其承載能力。

灰土(素土)樁是一種柔性樁，它本身承載能力比剛性樁小的很多，而擠密后的地基土(樁間土)與樁一起承擔上部荷載，從而形成復合地基。

2 灰土擠密樁的設計

2.1 灰土樁的加固機理

灰土樁復合地基在成孔擠密施工時，樁孔內原有土體被強制性的側向擠出，樁周一定范圍的土體受到擠壓、擾動、重塑，使得周圍土體的孔隙比減小，土中氣體排出，從而增加了土體的密實程度，降低土的壓縮性，提高土體的承載力。土體的擠密效果從孔邊向四周漸弱，孔壁邊的土干密度可接近或者超過最大的干密度，即壓實系數可以接近或者超過1.0，當超過成孔的有效擠密范圍時，則土體的土性盡管有所改善，但是土體干密度的增加、孔隙比的減小以及濕陷性的消除等則不能滿足設計和規范要求。

2.2 樁孔直徑

樁孔直徑的設計應當與當地的施工機械相適應，樁徑過小，則樁數增多，增加成孔和回填的工作量;樁徑過大，則相對樁間土的機密程度不夠，不能完全消除黃土的濕陷性，同時對成孔機械能量要求較大，設備不易達到，過大的樁孔也會影響擠密后土的均勻性。因此，結合我國目前的施工機具和設備情況，樁孔直徑一般以300-600mm為宜，大多使用在400mm，并應與所使用的機械及待處理土層的原始干密度相適應。

2.3 樁距和排距設計

灰土擠密樁的擠密效果與樁距有關。而樁距的確定與土的原始干密度和孔隙比有關。樁間距的設計，應保證樁間土的平均壓實系數以及最小壓實系數達到《濕陷性黃土地區建筑規范》等有關標準的制定指標。合理的相鄰的樁孔中心距約為2-3倍的樁孔直徑。

為了使樁間土體擠密均勻，樁孔布置盡量采用等邊三角形布置，如果按照基礎形式以及基礎尺寸，減少樁孔排數以及樁孔數時，可采用正方形或者梅花形布置。但需要指出的是，經過大量的試驗以及施工經濟證明，正三角形布置樁孔較為合理。

確定樁間距應考慮土體的原始干密度，孔隙比以及土的含水量，一般采用2.5倍(d為樁孔直徑)的孔距布置，除按照計算以及當地經驗外，對有些地方應進行施工前試裝，檢驗設計的樁距是否符合現場的實際情況是否達到消除黃土的濕陷性、提高承載力的要求，根據實驗結果及時對樁距進行調整。一般說來，樁距太大，擠密不足;而過小則會導致地面隆起成孔困難。

在建筑物平面范圍內采用局部處理時，布置在基礎短邊的樁孔，對非自重濕陷性黃土、雜填土、欠壓實的素填土等地基，不應少于2排;對自重濕陷性黃土場地，不應小于3排。在建筑物平面范圍內采取整片處理時，樁孔應滿堂布置。

2.4 樁孔深度確定

樁孔的深度應該按照建設場地濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級、濕陷類型、建筑物的重要程度以及成孔設備的能力等方面綜合考慮，一般來說處理深度應該在基礎底面下大于3.0m。當處理深度過淺時，采用灰土(或素土)樁是不經濟的，而應考慮其他的處理方法，如土墊層夯實地基等。

對于非自重濕陷性黃土地基，其處理厚度應為基礎以下濕陷起始壓力小于上部荷載傳遞給地基的附加應力和土層的飽和自重壓力之和的所有黃土層。目前用于灰土樁基礎處理的深度一般大于6m，其施工能力可達15m左右，但一般常見的處理深度多在8-12m之間。

2.5 承載力的確定

對于重大工程項目以及較重要的工程，應通過荷載試驗確定承載力。灰土(或素土)擠密樁復合地基承載力試驗，其承載板的面積應盡可能安工程實際情況，接近實際基礎，一般不宜小于1.0m。復合地基試驗樁孔間距與排距、施工參數選擇應與實際工程一致，承壓板所壓樁孔截面積的百分比也應與實際工程一致。荷載板試驗不得少于3個。如擠密的目的為了消除地基濕陷性，應進行浸水荷載試驗。在自重濕陷性黃土場地上，浸水試坑直徑或邊長一般不應小于濕陷性黃土層的厚度，且不小于10m。

確定灰土擠密復合地基的承載力，當p-s曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值;當極限荷載小于對應比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半;p-s曲線無明顯的直線段，而不能按照比例界限和極限荷載確定時，對于灰土樁擠密復合地基按s/b=0.01，素土樁擠密復合地基按照s/b=0.01-0.015所對應的荷載作為地基的承載力。

2.6 處理范圍

灰土(或素土)樁擠密復合地基的處理效果不僅與樁距有關，還與所處理的土層厚度和寬度有關。當處理寬度太小時(尤其在未消除全部黃土層濕陷性的情況下)，仍有可能使基礎產生較大的下沉，甚至喪失穩定性。設計處理寬度和厚度時應從受力情況，濕陷性黃土的濕陷類型、等級、建筑的重要性程度、以及防水等諸多方面慮。厚度設計時，應將處理土體與周圍土體統一按照半無限直線變形體考慮，對非自重濕陷性黃土場地，其處理厚度應為基礎下土的濕陷起始壓力小于附加應力和上覆的飽和自重壓力之和的全部黃土層，利用目前的設備，沉管長9-12m，一般都能滿足要求。

3 灰土擠密樁的施工

成孔時，地基土的含水量一般應掌握在12%-23%。如果低于12%，對生石灰塊水解提供的水分不足;高于23%則易出現縮頸或成樁后樁芯軟化。合理的填料配合以及認真的夯填，是確保施工質量的前提。采用的填料配合比有多種:如為灰砂樁，生石灰塊:中粗砂為7:3(體積比);如為灰砂碎石樁，生石灰:中粗砂:碎石(體積比)為5:2:3或者6:1.5:1.25。

擠密樁復合地基是隱蔽工程，施工過程中必須加強檢驗，檢驗內容應包括成孔的深度、直徑、垂直度，填料夯實質量。樁體竣工后，還應檢驗地基承載力等方面。

4 灰土擠密樁復合地基主要特點

(1)不需要大開挖，減少土方量施工，處理深度可達12m以上，其處理深度主要取決于機械設備的性能;

(2)特別適用于消除大厚度黃土地基的自重濕陷性。利用成孔側向擠密，回填重錘夯實，使處理深度大大提高;

(3)較好的技術經濟效果，達到“以土治土”的目的，當回填2:8或者3:7灰土時，其承載力能大大提高，地面開挖土方可作為填孔用土，節約運輸土方的費用。

參考文獻

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