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1、概述
灰土挤密桩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,然后将备好的灰土(按一定比例)分层填入桩孔内,并分层捣实至设计标高。桩体与挤密的桩间土组成的复合地基,共同承受基础的上部荷载。经过大量的试验研究资料和工程实践表明,灰土挤密桩用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基,不论是消除土的湿陷性,还是提高地基的承载力都是有效的。灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，处理深度宜为5～15m。
2、工程概况
中电阳光新城清水湾IV标段2#、3#小高层住宅楼属于II类工程，由于场地属于湿陷性黄土不能满足建筑物对地基变形和强度要求，经论证后采用灰土挤密桩复合地基处理方案，桩布置呈正方形，设计桩长5.5m，桩中心距1100㎜，处理宽度为每边超出边缘1.5m，共布置灰土挤密桩4625根。
根据《中电阳光新城清水湾IV标段地质勘察报告》，建设场地位于洛阳市老城区中沟村，该场地地层结构如下：
第（1）层为黄土状粉质粘土，黄褐色，硬塑，具针孔及大孔隙，含有次生姜石、砖末、白色钙质、植物根须及碳末、杂色土柱，厚度0.5～3.40米左右，其中有0.3～0.5米的耕植土；第（2）层为黄土状粉质粘土，浅黄褐～黄褐色，可塑～硬塑，具针状孔及大孔隙，含有白色钙丝、棱角不明显的姜石多,厚度0.6～3.50米左右；第（3）层为黄土状粉质粘土，黄褐色（稍带红色），局部浅黄色，硬塑，具少量针状孔隙，含有铁锰质斑，略具块状结构，油脂光泽，干强度高，韧性较高，厚度1.2～3.60米左右；第（4）层为含姜石粉质粘土，浅棕黄色，可塑～硬塑，具针状孔隙，具少量针状孔隙，含有铁锰质斑，略具块状结构，油脂光泽，干强度高，韧性较高，厚度4.0～7.50米左右，承载力特征值为270Kpa。基础持力层选择在第4层含姜石粉质粘土。
要求处理后的复合地基承载力不低于220kpa、压实系数不小于0.97。
3、地基处理方案设计
本工程的地下水位埋深大于20 m,灰土挤密桩法可以处理地基的深度为5 m~15 m,不仅可以消除地基土的部分湿陷性,而且还可以提高地基土的承载力及其水稳定性,所以采用灰土挤密桩法进行整片地基处理最为适宜。
本工程灰土挤密桩设计为桩直径400 mm,排距为866 mm,桩中心距为1 000 mm,桩孔按等边三角形布置。灰土挤密桩打至卵石层上,桩长在5 m~15m之间。整片处理地基,处理的范围分别超出外墙基础底面外缘2.4 m~2.6 m。桩孔内的填料为3∶7灰土,桩体内的平均压实系数λ≥0.97。
4、地基处理方案施工
基坑开挖至-1.8 m后,对场地进行普探。对于坑内的杂填土、虚坑、墓坑、渗井予以挖除,并用素土进行回填,其压实系数不应小于0.95。然后施工灰土挤密桩,待全部成桩后(其间须进行试桩且合格,并通过人工复合地基的检测),挖除500 mm厚土层及桩头,再用3∶7灰土分层夯填500厚至-1.80 m。其压实系数λ≥0.95。灰土垫层的地基承载力特征值不应小于250 kPa,处理后复合地基承载力特征值不应小于220 kPa。3)根据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范的有关规定,部分成桩后要及时检验灰土挤密桩的质量,地基处理后桩间土的挤密效果及湿陷性的消除情况,并检测判定复合地基承载力是否满足设计要求。按抽样检验的数量不应少于桩总数1%及检验数量不应少于桩总数的0.5%的规定,本工程做单桩复合地基静载荷试验12处;探井开挖123 m/15个;取桩身灰土试样369件;桩间土试样114件;灰土试样密度试验369件;桩间土的常规和湿陷性试验114件。
灰土挤密桩的施工
1)施工采用2.5 t柴油锤锤击沉管成孔,夹杆式夯填机对桩孔进行回填夯实。
2)成孔顺序由内圈向外圈推进,按隔排、隔行跳打的方式进行。根据本工程的实际可分段进行,若局部出现小面积缩孔或回淤,则采用回填干土料或生石灰渣,反复打成孔。
3)桩机就位应平稳,桩管中心应准确对准桩位,从两个相互垂直的方向用线锤校准桩管的垂直度,避免造成成孔后垂直度超差。并在桩管上标记管长米数,以控制桩长符合设计要求。
4)桩孔回填前应空夯不少于5击,以听到孔底发出清脆的响声为止。回填应根据实验确定的填料量、夯击次数、夯锤提升高度等施工控制参数严格要求。
施工要求
灰土挤密桩施工应选择适当的成孔设备及冲击方法,成孔时地基土宜接近最优的含水量,需要时要对处理范围内的土层进行增湿。成孔和孔内回填夯实的施工顺序为整片处理,应从里向外隔排隔行跳打进行。施工中要有专人监督成孔及回填夯实的质量,并做好施工记录。
质量控制
1)成孔后应及时验收,并认真填写成孔记录,对验收不合格的孔应及时修整,以免影响后续工序。严禁漏孔或错位现象的发生。
2)用于填料的素土,不得含有杂质,过筛后粒径不得大于20 mm,熟石灰要符合三级以上的标准,过筛后粒径不大于5 mm。拌好的灰土颜色一致,含水率掌握在最优含水率的±2%。
3)成孔中心位移不大于50 mm,钢尺配合经纬仪或拉线检测,抽查数量不少于总桩数的5%。
4)成孔垂直度偏差不应大于1.5%,钢尺配合吊线锤检查,抽查数量不少于总桩数的5%。
5)桩径偏差不小于-20 mm,钢尺检查,抽查数量不少于总桩数的5%。
6)成孔深度只允许正偏差,尺量检查,抽查数量不少于总桩数的5%。
3灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基的效果
灰土挤密桩施工完毕后,经孟津县建设工程质量检测站的检测,出具检测报告,并报经市地基监测总站复核,其结果表明:该灰土挤密桩复合地基承载力特征值满足设计要求值220 kPa;该灰土挤密桩桩身灰土压实系数平均值为0.98,满足设计要求;桩间土的最小挤密系数在0.80~0.88之间,平均值为0.87,满足丙类建筑不小于0.84的要求;该灰土挤密桩复合地基在处理深度范围内土的湿陷性已基本消除,满足设计要求。
该工程共打灰土挤密桩4 625个,总延长米为36 450 m,灰土立方量为4 578 m3,工程造价为32万元,较之采用夯实扩桩法节约了50%的费用。
三 结束语
灰土挤密桩在中电阳光新城小区应用中,成功地达到了消除黄土湿陷性，提高地基承载力的目的，由于该方法是原位处理湿陷性黄土,无须挖出地基土,环保作用明显，而且处理地基较深(最深可达15m),回填材料价格低廉,施工机械简单,施工工艺简便,是经济与技术效果都较好的一种地基处理方法。
灰土挤密桩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,然后将备好的灰土(按一定比例)分层填入桩孔内,并分层捣实至设计标高。桩体与挤密的桩间土组成的复合地基,共同承受基础的上部荷载。经过大量的试验研究资料和工程实践表明,灰土挤密桩用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基,不论是消除土的湿陷性,还是提高地基的承载力都是有效的。灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，处理深度宜为5～15m。
2、工程概况
中电阳光新城清水湾IV标段2#、3#小高层住宅楼属于II类工程，由于场地属于湿陷性黄土不能满足建筑物对地基变形和强度要求，经论证后采用灰土挤密桩复合地基处理方案，桩布置呈正方形，设计桩长5.5m，桩中心距1100㎜，处理宽度为每边超出边缘1.5m，共布置灰土挤密桩4625根。
根据《中电阳光新城清水湾IV标段地质勘察报告》，建设场地位于洛阳市老城区中沟村，该场地地层结构如下：
第（1）层为黄土状粉质粘土，黄褐色，硬塑，具针孔及大孔隙，含有次生姜石、砖末、白色钙质、植物根须及碳末、杂色土柱，厚度0.5～3.40米左右，其中有0.3～0.5米的耕植土；第（2）层为黄土状粉质粘土，浅黄褐～黄褐色，可塑～硬塑，具针状孔及大孔隙，含有白色钙丝、棱角不明显的姜石多,厚度0.6～3.50米左右；第（3）层为黄土状粉质粘土，黄褐色（稍带红色），局部浅黄色，硬塑，具少量针状孔隙，含有铁锰质斑，略具块状结构，油脂光泽，干强度高，韧性较高，厚度1.2～3.60米左右；第（4）层为含姜石粉质粘土，浅棕黄色，可塑～硬塑，具针状孔隙，具少量针状孔隙，含有铁锰质斑，略具块状结构，油脂光泽，干强度高，韧性较高，厚度4.0～7.50米左右，承载力特征值为270Kpa。基础持力层选择在第4层含姜石粉质粘土。
要求处理后的复合地基承载力不低于220kpa、压实系数不小于0.97。
3、地基处理方案设计
本工程的地下水位埋深大于20 m,灰土挤密桩法可以处理地基的深度为5 m~15 m,不仅可以消除地基土的部分湿陷性,而且还可以提高地基土的承载力及其水稳定性,所以采用灰土挤密桩法进行整片地基处理最为适宜。
本工程灰土挤密桩设计为桩直径400 mm,排距为866 mm,桩中心距为1 000 mm,桩孔按等边三角形布置。灰土挤密桩打至卵石层上,桩长在5 m~15m之间。整片处理地基,处理的范围分别超出外墙基础底面外缘2.4 m~2.6 m。桩孔内的填料为3∶7灰土,桩体内的平均压实系数λ≥0.97。
4、地基处理方案施工
基坑开挖至-1.8 m后,对场地进行普探。对于坑内的杂填土、虚坑、墓坑、渗井予以挖除,并用素土进行回填,其压实系数不应小于0.95。然后施工灰土挤密桩,待全部成桩后(其间须进行试桩且合格,并通过人工复合地基的检测),挖除500 mm厚土层及桩头,再用3∶7灰土分层夯填500厚至-1.80 m。其压实系数λ≥0.95。灰土垫层的地基承载力特征值不应小于250 kPa,处理后复合地基承载力特征值不应小于220 kPa。3)根据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范的有关规定,部分成桩后要及时检验灰土挤密桩的质量,地基处理后桩间土的挤密效果及湿陷性的消除情况,并检测判定复合地基承载力是否满足设计要求。按抽样检验的数量不应少于桩总数1%及检验数量不应少于桩总数的0.5%的规定,本工程做单桩复合地基静载荷试验12处;探井开挖123 m/15个;取桩身灰土试样369件;桩间土试样114件;灰土试样密度试验369件;桩间土的常规和湿陷性试验114件。
灰土挤密桩的施工
1)施工采用2.5 t柴油锤锤击沉管成孔,夹杆式夯填机对桩孔进行回填夯实。
2)成孔顺序由内圈向外圈推进,按隔排、隔行跳打的方式进行。根据本工程的实际可分段进行,若局部出现小面积缩孔或回淤,则采用回填干土料或生石灰渣,反复打成孔。
3)桩机就位应平稳,桩管中心应准确对准桩位,从两个相互垂直的方向用线锤校准桩管的垂直度,避免造成成孔后垂直度超差。并在桩管上标记管长米数,以控制桩长符合设计要求。
4)桩孔回填前应空夯不少于5击,以听到孔底发出清脆的响声为止。回填应根据实验确定的填料量、夯击次数、夯锤提升高度等施工控制参数严格要求。
施工要求
灰土挤密桩施工应选择适当的成孔设备及冲击方法,成孔时地基土宜接近最优的含水量,需要时要对处理范围内的土层进行增湿。成孔和孔内回填夯实的施工顺序为整片处理,应从里向外隔排隔行跳打进行。施工中要有专人监督成孔及回填夯实的质量,并做好施工记录。
质量控制
1)成孔后应及时验收,并认真填写成孔记录,对验收不合格的孔应及时修整,以免影响后续工序。严禁漏孔或错位现象的发生。
2)用于填料的素土,不得含有杂质,过筛后粒径不得大于20 mm,熟石灰要符合三级以上的标准,过筛后粒径不大于5 mm。拌好的灰土颜色一致,含水率掌握在最优含水率的±2%。
3)成孔中心位移不大于50 mm,钢尺配合经纬仪或拉线检测,抽查数量不少于总桩数的5%。
4)成孔垂直度偏差不应大于1.5%,钢尺配合吊线锤检查,抽查数量不少于总桩数的5%。
5)桩径偏差不小于-20 mm,钢尺检查,抽查数量不少于总桩数的5%。
6)成孔深度只允许正偏差,尺量检查,抽查数量不少于总桩数的5%。
3灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基的效果
灰土挤密桩施工完毕后,经孟津县建设工程质量检测站的检测,出具检测报告,并报经市地基监测总站复核,其结果表明:该灰土挤密桩复合地基承载力特征值满足设计要求值220 kPa;该灰土挤密桩桩身灰土压实系数平均值为0.98,满足设计要求;桩间土的最小挤密系数在0.80~0.88之间,平均值为0.87,满足丙类建筑不小于0.84的要求;该灰土挤密桩复合地基在处理深度范围内土的湿陷性已基本消除,满足设计要求。
该工程共打灰土挤密桩4 625个,总延长米为36 450 m,灰土立方量为4 578 m3,工程造价为32万元,较之采用夯实扩桩法节约了50%的费用。
三 结束语
灰土挤密桩在中电阳光新城小区应用中,成功地达到了消除黄土湿陷性，提高地基承载力的目的，由于该方法是原位处理湿陷性黄土,无须挖出地基土,环保作用明显，而且处理地基较深(最深可达15m),回填材料价格低廉,施工机械简单,施工工艺简便,是经济与技术效果都较好的一种地基处理方法。