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【摘 要】 膨胀土是一种超固结、高塑性的黏性土，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的变形特性，对工程危害较大。以成都某复合地基为例，介绍了大直径素混凝土旋挖灌注桩在膨胀土复合地基中的设计、施工和检测。通过设置柔性和刚性双褥垫层、采用桩土分离检测方法，成功解决了大直径素混凝土旋挖灌注桩在膨胀土复合地基中施工质量和技术安全问题。检测结果表明该方法可行，可为类似工程提供参考借鉴。
【关键词】 膨胀土；旋挖灌注桩；复合地基；大直径桩
引言
膨胀土是一种超固结、高塑性的黏性土，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的变形特性，黏性成分主要由伊利石、蒙脱石等强亲水性矿物组成[1]。随着人类工程活动的扰动和环境的变化，膨胀土产生膨胀和收缩的往返变形，导致其强度衰减、裂隙多发育，容易引起边坡失稳、路堤沉陷、基坑垮塌等工程事故[2-5]。
随着城市化和经济建设的快速发展，超高层建筑大量涌现，其对地基的承载能力也提出了更高的要求。目前，为了提高地基承载力，主要采用复合地基的地基处理方式，桩基施工主要采用人工挖孔桩、预制管桩、旋挖灌注桩等方式[6-9]。旋挖以其施工速度快、施工安全性高等独特优点，是目前工程界极力推广和普遍使用的桩基施工方法，但旋挖灌注桩在膨胀土地区的适用性和安全性还有待进一步探讨和研究。本文以成都东郊某膨胀土复合地基为例，探讨了大直径素混凝土旋挖灌注桩在膨胀土复合地基中的应用。
一、工程实例
1.1工程概况
拟建项目位于成都市东郊，拟建筑物由6栋32F的高层住宅楼及7栋1～3F多层商业楼组成。高层设2层地下室，采用框剪结构，筏板基础；商业楼设1层地下室，框架结构，独立基础；中庭部分设2层地下室，采用框剪结构，独立基础。
1.2地质概况
（1）地层结构
场地上覆第四系全新统人工填土（Q4ml），其下依次为第四系中下更新统冰水堆积层（Q1+2fgl）和白垩系灌口组泥岩（K2g）。各地基土的分布情况为：
①1杂填土：杂色，松散，结构杂乱不均，湿，充填建筑垃圾及少量粘性土，颗粒级配差，压缩性高，场地均有分布，厚度较大，且厚度变化大，层厚1.0m～12.0m。据调查，其来源为附近工地建筑垃圾，堆填时间1～3年。
①2素填土：褐灰色，松散～稍密，稍湿。主要由粘性土组成，该层在整个场地内局部分布，层厚1.0m～1.50m，该层土局部地段分布。
②1粉质粘土：褐黄，硬塑，含铁锰质氧化物、钙质结核，结核粒径一般1～3mm。含灰白色高岭土条带，土层强度较好。该层场地整个场地均有分布，层厚2～14.0m。
②2粉质粘土：褐灰，软塑～可塑，土层力学性质较差，厚度變化大，该层场地局部分布，层厚0.6m～8.0m。
③粘土：褐黄、褐灰色，硬塑为主。含氧化铁、云母片及少量铁锰质及灰白色高岭土条带。该层场地大部分地段分布，层厚1.0～7.2m。
④含卵石粉质粘土：褐黄色，硬塑为主，含20～40%的卵石，粒径一般3～10cm，最大粒径15cm，局部含少量钙质结核。层厚4.0～9.5m，该层局部地段分布
⑤1全风化泥岩：紫红色，结构风化后呈粘性土状，含灰白色高岭土条带，下部夹碎岩块，用手可捏碎。结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，干钻可钻进。局部地段分布。
⑤2强风化泥岩：岩芯呈碎石状、短柱状，风化裂隙很发育，岩体破碎，结构大部分破坏，浸水迅速软化、崩解，强风化层厚度变化较大，场地均有分布。
⑤3中等风化泥岩：岩芯呈短柱状、柱状，结构部分破坏，风化裂隙发育，岩体较完整，本次勘察最大揭露厚度为9.7m左右。
（2）水文地质
场地地下水属第四系上层滞水及基岩裂隙水，主要由岷江水系及大气降水补给，水位随季节变化，地下水年变化幅度约1.5m。平水期测得场地上层滞水稳定地下水位-2.0～-3.0m，高程504.6～505.5m。场地历史最高水位埋深2.0m左右，标高506.1m。
二.复合地基设计
2.1方案选定
根据设计要求，拟建物对差异沉降的敏感程度一般～敏感，主楼筏板荷载较大，对3#～6#主楼筏板基底附近分布的粉质粘土及全～强风化泥岩层等承载力不能满足设计要求的地基土层进行加固处理，处理后复合地基承载力特征值fspk≥600KPa。由于上部荷载较大，综合考虑经济成本和工期，决定采用大直径素混凝土置换桩的复合地基处理方式。桩基施工主要采用人工挖孔桩、预制管桩、旋挖灌注桩等方式。
人工挖孔灌注桩具有受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，可直接检查桩底岩土层情况，单桩承载力高，无环境污染且能降低基坑支护难度等优点，但是需要做好护壁工作，施工安全性较差，所需工期较长。
预应力管桩具有施工工艺简单、单桩承载力高、质量可靠、单位造价便宜的优点，但是施工中容易出现管桩偏位、倾斜、挤土等质量问题。
旋挖钻孔灌注桩具有钻进效率高、成本低、消耗材料少、可不采取降水措施等优点，但存在沉渣多、桩端承载力难以保证、对环境污染大等缺点。
本工程因地下水位较高，综合考虑施工工期、成本、质量，选用旋挖灌注桩形式。
2.2设计计算
依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中CFG桩的相关规定及成都地区类似工程的设计经验[10]，设计采用1.2m的素混凝土桩，桩中心距3.3m，桩芯混凝土强度为C20，正三角形布置，要求桩端进入中等风化泥岩层1.5m以上，填土下最短桩长不小于7.0m。
根据1#、2#楼岩基载荷试验检测结果，桩端阻力特征值取3500kPa，但由于场地内岩样天然抗压强度差异性较大，尤其在6#、5#楼部位，中风化泥岩取样的天然抗压强度较低，设计取qp=3200kPa。以最不利地段ZK28号钻孔为例，计算的单桩竖向承载力特征值为4460kN。按等边三角形布置，桩间距计算结果为3.3m。最后，计算的复合地基承载力特征值为605.2kPa≥600kPa，满足承载力要求，压缩模量计算值为33.3MPa，满足设计要求。
【关键词】 膨胀土；旋挖灌注桩；复合地基；大直径桩
引言
膨胀土是一种超固结、高塑性的黏性土，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的变形特性，黏性成分主要由伊利石、蒙脱石等强亲水性矿物组成[1]。随着人类工程活动的扰动和环境的变化，膨胀土产生膨胀和收缩的往返变形，导致其强度衰减、裂隙多发育，容易引起边坡失稳、路堤沉陷、基坑垮塌等工程事故[2-5]。
随着城市化和经济建设的快速发展，超高层建筑大量涌现，其对地基的承载能力也提出了更高的要求。目前，为了提高地基承载力，主要采用复合地基的地基处理方式，桩基施工主要采用人工挖孔桩、预制管桩、旋挖灌注桩等方式[6-9]。旋挖以其施工速度快、施工安全性高等独特优点，是目前工程界极力推广和普遍使用的桩基施工方法，但旋挖灌注桩在膨胀土地区的适用性和安全性还有待进一步探讨和研究。本文以成都东郊某膨胀土复合地基为例，探讨了大直径素混凝土旋挖灌注桩在膨胀土复合地基中的应用。
一、工程实例
1.1工程概况
拟建项目位于成都市东郊，拟建筑物由6栋32F的高层住宅楼及7栋1～3F多层商业楼组成。高层设2层地下室，采用框剪结构，筏板基础；商业楼设1层地下室，框架结构，独立基础；中庭部分设2层地下室，采用框剪结构，独立基础。
1.2地质概况
（1）地层结构
场地上覆第四系全新统人工填土（Q4ml），其下依次为第四系中下更新统冰水堆积层（Q1+2fgl）和白垩系灌口组泥岩（K2g）。各地基土的分布情况为：
①1杂填土：杂色，松散，结构杂乱不均，湿，充填建筑垃圾及少量粘性土，颗粒级配差，压缩性高，场地均有分布，厚度较大，且厚度变化大，层厚1.0m～12.0m。据调查，其来源为附近工地建筑垃圾，堆填时间1～3年。
①2素填土：褐灰色，松散～稍密，稍湿。主要由粘性土组成，该层在整个场地内局部分布，层厚1.0m～1.50m，该层土局部地段分布。
②1粉质粘土：褐黄，硬塑，含铁锰质氧化物、钙质结核，结核粒径一般1～3mm。含灰白色高岭土条带，土层强度较好。该层场地整个场地均有分布，层厚2～14.0m。
②2粉质粘土：褐灰，软塑～可塑，土层力学性质较差，厚度變化大，该层场地局部分布，层厚0.6m～8.0m。
③粘土：褐黄、褐灰色，硬塑为主。含氧化铁、云母片及少量铁锰质及灰白色高岭土条带。该层场地大部分地段分布，层厚1.0～7.2m。
④含卵石粉质粘土：褐黄色，硬塑为主，含20～40%的卵石，粒径一般3～10cm，最大粒径15cm，局部含少量钙质结核。层厚4.0～9.5m，该层局部地段分布
⑤1全风化泥岩：紫红色，结构风化后呈粘性土状，含灰白色高岭土条带，下部夹碎岩块，用手可捏碎。结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，干钻可钻进。局部地段分布。
⑤2强风化泥岩：岩芯呈碎石状、短柱状，风化裂隙很发育，岩体破碎，结构大部分破坏，浸水迅速软化、崩解，强风化层厚度变化较大，场地均有分布。
⑤3中等风化泥岩：岩芯呈短柱状、柱状，结构部分破坏，风化裂隙发育，岩体较完整，本次勘察最大揭露厚度为9.7m左右。
（2）水文地质
场地地下水属第四系上层滞水及基岩裂隙水，主要由岷江水系及大气降水补给，水位随季节变化，地下水年变化幅度约1.5m。平水期测得场地上层滞水稳定地下水位-2.0～-3.0m，高程504.6～505.5m。场地历史最高水位埋深2.0m左右，标高506.1m。
二.复合地基设计
2.1方案选定
根据设计要求，拟建物对差异沉降的敏感程度一般～敏感，主楼筏板荷载较大，对3#～6#主楼筏板基底附近分布的粉质粘土及全～强风化泥岩层等承载力不能满足设计要求的地基土层进行加固处理，处理后复合地基承载力特征值fspk≥600KPa。由于上部荷载较大，综合考虑经济成本和工期，决定采用大直径素混凝土置换桩的复合地基处理方式。桩基施工主要采用人工挖孔桩、预制管桩、旋挖灌注桩等方式。
人工挖孔灌注桩具有受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，可直接检查桩底岩土层情况，单桩承载力高，无环境污染且能降低基坑支护难度等优点，但是需要做好护壁工作，施工安全性较差，所需工期较长。
预应力管桩具有施工工艺简单、单桩承载力高、质量可靠、单位造价便宜的优点，但是施工中容易出现管桩偏位、倾斜、挤土等质量问题。
旋挖钻孔灌注桩具有钻进效率高、成本低、消耗材料少、可不采取降水措施等优点，但存在沉渣多、桩端承载力难以保证、对环境污染大等缺点。
本工程因地下水位较高，综合考虑施工工期、成本、质量，选用旋挖灌注桩形式。
2.2设计计算
依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中CFG桩的相关规定及成都地区类似工程的设计经验[10]，设计采用1.2m的素混凝土桩，桩中心距3.3m，桩芯混凝土强度为C20，正三角形布置，要求桩端进入中等风化泥岩层1.5m以上，填土下最短桩长不小于7.0m。
根据1#、2#楼岩基载荷试验检测结果，桩端阻力特征值取3500kPa，但由于场地内岩样天然抗压强度差异性较大，尤其在6#、5#楼部位，中风化泥岩取样的天然抗压强度较低，设计取qp=3200kPa。以最不利地段ZK28号钻孔为例，计算的单桩竖向承载力特征值为4460kN。按等边三角形布置，桩间距计算结果为3.3m。最后，计算的复合地基承载力特征值为605.2kPa≥600kPa，满足承载力要求，压缩模量计算值为33.3MPa，满足设计要求。