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摘要：湿陷性黄土是西北地区最为常见的一处不良工程地质土体，在西北地区有着广泛的分布。文章通过一工程实例，对采用素土挤密桩处理湿陷性黄土的进行了详细的分析。通过现场及室內测试结果表明，经素土桩处理后的中等湿陷性场地其湿陷性已基本消除，桩间土承载力明显提高，处理后场地承载力达设计要求。素土挤密桩是加固湿陷性黄土地基的一种经济、有效可行处理方法。
关键词：湿陷性黄土;素土挤密桩;湿陷系数;压缩系数
中图分类号：P642.13 文献标识码： A
湿陷性黄土在我国有着广泛的分布，特别是在我国西北地区，分布更为广泛。由于湿陷性黄土具有遇水湿陷显著沉降的特征，因此在工程建设中往往需对这土体进行加固处理。目前工程中对于湿陷性黄土的处理方法较多，常用的有预浸水法、强夯法、换填法、灰土（素土）挤密法等各种处理方法。不同的处理方法有着各自的优点及其适用条件，在设计中往往需根据具体的工程地质条件及周边环境条件选择合适的方法进行加固处理。
本文以西北地区某一实际工程为例，该拟建工程场地为中等湿陷性黄土，通过对场地湿陷性黄土物理力学性质、工程地质条件进行了详细分析，对其具体的处理方法进行论证，并通过对处理后的湿陷性黄土进行现场及室内试验，分析其加固处理的效果，为今后的工程建设提供可借鉴的工程经验。
1、工程概况
该建筑场地位于青海省西宁市东北侧，场地拟建职工生活用房，建筑呈L形，长为70.00m、宽为14.00-33.00m，高4层，局部为1层，设计±0.00标高为2169.75m：场地经工程勘察，地基土自上而下由：①压实填土（Q4ml）；②层马兰黄土（Q3al）、③层卵石（Q3al+pl）组成。地基土岩性特征如下：
①层压实填土(湿陷性): 该填土属素土，属回填压实后的填土，厚度大，呈土黄色，以粉粒为主，次为黏粒，层内偶含石膏和砾石颗粒，含少量的植物根系，土质较均匀，从现场人工探井的可挖性分析，井壁的直立性较好，未出现井壁坍塌现象，但掘进过程发现分层回填垫层的均匀性一般，可用铁锹掘进。回填时间大于20年，该土层在上部荷载和自身固结作用下，具有湿陷和压缩变形的特点。
②层马兰黄土：土黄色-棕红色，以粉粒为主，次为黏粒。层内夹有薄层的砾砂、粗砂层，偶含卵石。针状孔隙发育，摇震反应中等，无光泽反应，干强度及韧性低，稍湿，中密，中压缩性，局部分析，层厚0.60m。
③层卵石：杂色，粒径大于20mm的颗粒质量占总质量的50%以上，一般粒径20-60mm，最大粒径120mm，母岩成份以石英变质岩为主，颗粒骨架间由各砂类和粉土充填，偶含漂石，分选性差，颗粒级配良好，磨圆度较好，大多呈亚圆形，稍湿，中密。该层未穿透，控制厚度为6.00-7.10m，在场地中均有分布。
经现场取样进行室内试验，对于第一层回填压实土，其湿陷系数0.015—0.089，湿陷性黄土的湿陷程度属轻微～强烈，湿陷量的计算值为228--672mm；自重湿陷系数0.015—0.087，自重湿陷量的计算值为186--615mm ，湿陷深度为5.50-16.50m。场地由I级（轻微）非自重、Ⅱ级(中等)自重和Ⅳ级(很严重)自重湿陷组成。
主要物理力学性质指标值的确定表1
图1未处理前湿陷性黄土湿陷性系数随深度变化
由场地湿陷系数可知，场地中13m以上的土体基本上具有显著的湿陷性，在些地基上拟建设多层建筑，地基必须进行加固处理，否则该地基一旦遇水则会出现明显沉降。根据地基土层的分布情况，拟建场地湿陷性黄土处理深度差异较大，最大处理深度为12-13m，最浅处理深度为8.0m。
2、地基处理方案分析
根据场地具体情况，湿陷性黄土的深度分布很不均匀，处理的深度不一，处理深度局部需达13m左右，采用换填法难以实现，如采用强夯法来处理，对于强夯参数的调整较频繁，而且局部较深的地方强夯处理难以实现。经过对现场实际工程地质条件的进一步核对，决定采用素土挤密桩进行加固处理。素土挤密桩通过在成桩过程中对桩间土体的侧向挤密，同时在孔中回填素土，重锤夯实，夯实的素土起到桩体的作用，桩与挤密后的桩间土体形成复合地基，该处理工法不但可以消除黄土的湿陷性，又可提高地基的承载力。
采用素土挤密桩在处理湿陷性黄土，由于素土可就地取材、价格低，同时在处理过程中可根据具体情况调整桩体的处理深度，调整处理位置及范围。因此采用该处理工法处理该场地，具有处理方法成本低，施工方法简便灵活易行，技术手段可靠及处理效果明显等显著的特点。
3、处理方案及具体施工参数
素土桩设计桩长由具体工程地质条件来确定，针对不同的位置，根据成孔的难易程度来确定最终的处理深度。要求处理深度到达第三层的卵石层。桩长在9-13m之间，成孔采用细长的重锤冲击挤密成孔，锤长为2.5m，直径为0.5m，重量约40kN，锤底为半圆形，在成孔过程中，采用长度为3.0m的钢管作为导向管。素土桩采用等边三角形布置，桩间距为1.0m。成孔后，在孔中分层灌入素土，灌入每层素土的高度在0.4-0.5m后，再提升重锤高度为 2.0m对素土进行夯实。
经素土桩处理处理后，要求桩间土湿陷性消除，桩间土的压实系数不小于0.93，桩体的压实系数不小于0.97，复合地基承载力不小于180kPa。
4、处理效果检验
通过以上的处理方案对拟建场地进行了素土桩施工，处理后为进一步验证处理的效果，对处理后的桩间土以及素土桩身进行了以下的现场及室内检测。
（１）桩体的压实系数、桩间土的挤密系数。
处理后选取了三要素土桩进行了桩芯取原状样以及对桩间土取原状样的，从地表沿桩身每间隔一米取一个原状样，桩间土也是每间隔一米取一原状样，测定桩体的压实系数以及桩间土的挤密系数。
为桩身土体分层夯实的平均干密度
为桩身土体通过击实试验求得的最大干
加固处理后桩体压实系数及桩间土挤密系数表2
由试验结果可以看到，经素土桩加固处理后，桩间土体的挤密系数均大于0.93，满足设计要求，桩体压实系数也均大于0.96，桩体的压实度得到保证，对复合地基承载力的提高起到决定性的作用。
（２）桩间土的湿陷性和压缩性
未加固处理前，场地土体大部分为中等自重湿陷性黄土，经素土桩加固处理后，桩间土体的湿陷性明显降低，湿陷系数均小于0.015，桩间土湿陷性已消除。桩间土的压缩系数比未处理前降低30%-50%，压缩模量明显增加，承载力有较大幅度的提高。
不同深度下的压缩系数及湿陷系数表3
图2 素土桩加固处理后桩间土湿陷性随深度变化曲线
（３）静载测试
对素土桩处理后的复合地基进行静力载荷试验，试验为单桩复合地基载荷试验，承压板面积为方形，边长为1.5m，承压板下铺设50～150mm中砂垫层。
静载试验根据规范要求进行，试验装置如图3所示，在场地随机选取三处进行三组载荷试验，试验结果如图4所示。
图3平板载荷试验设备安装示意图
图4 静载荷试验曲线图
由图4可知，经素土挤密桩加固处理后，该拟建场地地基土体承载力达180kPa，满足设计要求。
5、结论及建议
通过以上工程实例分析可知，对于素土挤密桩处理湿陷性黄土场，可得到如下结论：
（1）素土桩处理湿陷性黄土具有灵活、快速的处理特点，能根据场地不同处理深度进行灵活的调整，对处理深度差异较大的场地有着显著的优点。
（2）素土桩在成桩过程中，由于对桩间土体的侧向挤压，对桩间土体有着明显的挤密作用，对桩间土体的承载力有着明显的改善作用。
（3）素土桩处理具有经济、高效的优点。
参考文献
[1] 牛绍卿, 李汇丽, 魏建明.素土挤密桩处理湿陷性黄土地基效果检验].工程勘察，2007, No.11, P22-25.
[2] 李华伟.夯扩素土挤密桩处理湿陷性黄土地基试验研究[J].铁道建筑，2008,(2).
[3] 杨洪昌.素土挤密桩－钻孔灌注桩在自重湿陷性黄土中的应用 [J]. 西部探矿工程，2008，（9）
[4] 中华人民共和国行业标准. 建筑地基处理技术规范 ( JGJ79 -2002) [ S] . 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
关键词：湿陷性黄土;素土挤密桩;湿陷系数;压缩系数
中图分类号：P642.13 文献标识码： A
湿陷性黄土在我国有着广泛的分布，特别是在我国西北地区，分布更为广泛。由于湿陷性黄土具有遇水湿陷显著沉降的特征，因此在工程建设中往往需对这土体进行加固处理。目前工程中对于湿陷性黄土的处理方法较多，常用的有预浸水法、强夯法、换填法、灰土（素土）挤密法等各种处理方法。不同的处理方法有着各自的优点及其适用条件，在设计中往往需根据具体的工程地质条件及周边环境条件选择合适的方法进行加固处理。
本文以西北地区某一实际工程为例，该拟建工程场地为中等湿陷性黄土，通过对场地湿陷性黄土物理力学性质、工程地质条件进行了详细分析，对其具体的处理方法进行论证，并通过对处理后的湿陷性黄土进行现场及室内试验，分析其加固处理的效果，为今后的工程建设提供可借鉴的工程经验。
1、工程概况
该建筑场地位于青海省西宁市东北侧，场地拟建职工生活用房，建筑呈L形，长为70.00m、宽为14.00-33.00m，高4层，局部为1层，设计±0.00标高为2169.75m：场地经工程勘察，地基土自上而下由：①压实填土（Q4ml）；②层马兰黄土（Q3al）、③层卵石（Q3al+pl）组成。地基土岩性特征如下：
①层压实填土(湿陷性): 该填土属素土，属回填压实后的填土，厚度大，呈土黄色，以粉粒为主，次为黏粒，层内偶含石膏和砾石颗粒，含少量的植物根系，土质较均匀，从现场人工探井的可挖性分析，井壁的直立性较好，未出现井壁坍塌现象，但掘进过程发现分层回填垫层的均匀性一般，可用铁锹掘进。回填时间大于20年，该土层在上部荷载和自身固结作用下，具有湿陷和压缩变形的特点。
②层马兰黄土：土黄色-棕红色，以粉粒为主，次为黏粒。层内夹有薄层的砾砂、粗砂层，偶含卵石。针状孔隙发育，摇震反应中等，无光泽反应，干强度及韧性低，稍湿，中密，中压缩性，局部分析，层厚0.60m。
③层卵石：杂色，粒径大于20mm的颗粒质量占总质量的50%以上，一般粒径20-60mm，最大粒径120mm，母岩成份以石英变质岩为主，颗粒骨架间由各砂类和粉土充填，偶含漂石，分选性差，颗粒级配良好，磨圆度较好，大多呈亚圆形，稍湿，中密。该层未穿透，控制厚度为6.00-7.10m，在场地中均有分布。
经现场取样进行室内试验，对于第一层回填压实土，其湿陷系数0.015—0.089，湿陷性黄土的湿陷程度属轻微～强烈，湿陷量的计算值为228--672mm；自重湿陷系数0.015—0.087，自重湿陷量的计算值为186--615mm ，湿陷深度为5.50-16.50m。场地由I级（轻微）非自重、Ⅱ级(中等)自重和Ⅳ级(很严重)自重湿陷组成。
主要物理力学性质指标值的确定表1
图1未处理前湿陷性黄土湿陷性系数随深度变化
由场地湿陷系数可知，场地中13m以上的土体基本上具有显著的湿陷性，在些地基上拟建设多层建筑，地基必须进行加固处理，否则该地基一旦遇水则会出现明显沉降。根据地基土层的分布情况，拟建场地湿陷性黄土处理深度差异较大，最大处理深度为12-13m，最浅处理深度为8.0m。
2、地基处理方案分析
根据场地具体情况，湿陷性黄土的深度分布很不均匀，处理的深度不一，处理深度局部需达13m左右，采用换填法难以实现，如采用强夯法来处理，对于强夯参数的调整较频繁，而且局部较深的地方强夯处理难以实现。经过对现场实际工程地质条件的进一步核对，决定采用素土挤密桩进行加固处理。素土挤密桩通过在成桩过程中对桩间土体的侧向挤密，同时在孔中回填素土，重锤夯实，夯实的素土起到桩体的作用，桩与挤密后的桩间土体形成复合地基，该处理工法不但可以消除黄土的湿陷性，又可提高地基的承载力。
采用素土挤密桩在处理湿陷性黄土，由于素土可就地取材、价格低，同时在处理过程中可根据具体情况调整桩体的处理深度，调整处理位置及范围。因此采用该处理工法处理该场地，具有处理方法成本低，施工方法简便灵活易行，技术手段可靠及处理效果明显等显著的特点。
3、处理方案及具体施工参数
素土桩设计桩长由具体工程地质条件来确定，针对不同的位置，根据成孔的难易程度来确定最终的处理深度。要求处理深度到达第三层的卵石层。桩长在9-13m之间，成孔采用细长的重锤冲击挤密成孔，锤长为2.5m，直径为0.5m，重量约40kN，锤底为半圆形，在成孔过程中，采用长度为3.0m的钢管作为导向管。素土桩采用等边三角形布置，桩间距为1.0m。成孔后，在孔中分层灌入素土，灌入每层素土的高度在0.4-0.5m后，再提升重锤高度为 2.0m对素土进行夯实。
经素土桩处理处理后，要求桩间土湿陷性消除，桩间土的压实系数不小于0.93，桩体的压实系数不小于0.97，复合地基承载力不小于180kPa。
4、处理效果检验
通过以上的处理方案对拟建场地进行了素土桩施工，处理后为进一步验证处理的效果，对处理后的桩间土以及素土桩身进行了以下的现场及室内检测。
（１）桩体的压实系数、桩间土的挤密系数。
处理后选取了三要素土桩进行了桩芯取原状样以及对桩间土取原状样的，从地表沿桩身每间隔一米取一个原状样，桩间土也是每间隔一米取一原状样，测定桩体的压实系数以及桩间土的挤密系数。
为桩身土体分层夯实的平均干密度
为桩身土体通过击实试验求得的最大干
加固处理后桩体压实系数及桩间土挤密系数表2
由试验结果可以看到，经素土桩加固处理后，桩间土体的挤密系数均大于0.93，满足设计要求，桩体压实系数也均大于0.96，桩体的压实度得到保证，对复合地基承载力的提高起到决定性的作用。
（２）桩间土的湿陷性和压缩性
未加固处理前，场地土体大部分为中等自重湿陷性黄土，经素土桩加固处理后，桩间土体的湿陷性明显降低，湿陷系数均小于0.015，桩间土湿陷性已消除。桩间土的压缩系数比未处理前降低30%-50%，压缩模量明显增加，承载力有较大幅度的提高。
不同深度下的压缩系数及湿陷系数表3
图2 素土桩加固处理后桩间土湿陷性随深度变化曲线
（３）静载测试
对素土桩处理后的复合地基进行静力载荷试验，试验为单桩复合地基载荷试验，承压板面积为方形，边长为1.5m，承压板下铺设50～150mm中砂垫层。
静载试验根据规范要求进行，试验装置如图3所示，在场地随机选取三处进行三组载荷试验，试验结果如图4所示。
图3平板载荷试验设备安装示意图
图4 静载荷试验曲线图
由图4可知，经素土挤密桩加固处理后，该拟建场地地基土体承载力达180kPa，满足设计要求。
5、结论及建议
通过以上工程实例分析可知，对于素土挤密桩处理湿陷性黄土场，可得到如下结论：
（1）素土桩处理湿陷性黄土具有灵活、快速的处理特点，能根据场地不同处理深度进行灵活的调整，对处理深度差异较大的场地有着显著的优点。
（2）素土桩在成桩过程中，由于对桩间土体的侧向挤压，对桩间土体有着明显的挤密作用，对桩间土体的承载力有着明显的改善作用。
（3）素土桩处理具有经济、高效的优点。
参考文献
[1] 牛绍卿, 李汇丽, 魏建明.素土挤密桩处理湿陷性黄土地基效果检验].工程勘察，2007, No.11, P22-25.
[2] 李华伟.夯扩素土挤密桩处理湿陷性黄土地基试验研究[J].铁道建筑，2008,(2).
[3] 杨洪昌.素土挤密桩－钻孔灌注桩在自重湿陷性黄土中的应用 [J]. 西部探矿工程，2008，（9）
[4] 中华人民共和国行业标准. 建筑地基处理技术规范 ( JGJ79 -2002) [ S] . 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.