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[摘要]结合工程实例，阐述灰土挤密桩消除黄土湿陷性原理，从填料选取、机械设备、施工工艺等方面介绍了地基处理的施工过程，并对其处理结果作了质量检测，结果显示各项指标均满足设计要求，处理效果良好。
[关键词]湿陷性 地基处理 灰土挤密桩
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0810070－01
一、前言
河口分输压气站是兰银输气管道工程中的首站，也是最大的场站，其自上而下共分为3个工程地质层：①素土层，②湿陷性黄土，③ 非湿陷性黄土。因湿陷性黄土具有湿陷性和高压缩性，属于非饱和的欠压密土，具有较大的孔隙率和较小的干密度。在自重压力和附加压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著下沉，对工程造成较大的危害，为了消除黄土中的湿陷性，选择了切实可行、经济合理的灰土挤密桩施工方法。
河口分输压气站灰土挤密桩桩直径400㎜，桩长分别为10m、12m、15m，桩间距为0.9m或1.0m，桩身上部1/2采用2：8灰土，下部1/2采用素土，桩顶500㎜厚的褥垫层采用2：8灰土。
经过灰土挤密桩处理，桩体和桩间土组成了复合地基，不仅可以消除地基中黄土的湿陷性，同时也能提高地基的承载力，改善地基的水稳性，达到了预期效果。
二、消除黄土湿陷性原理
灰土挤密桩消除黄土湿陷性共分两步：
（一）利用带立架的履带式打桩机，柴油锤锤击沉管，将带有通气桩尖的钢制桩管沉入土中，深度达到设计要求后，缓慢拔出桩管，在土中形成桩孔。在成孔时，桩孔部位的土被动侧向挤压，从而使桩间土得到加密。
（二）桩体是由石灰和土拌和成2:8灰土，逐层回填夯实而成。桩体内大部分带有负电荷的土颗粒与灰土中的钙离子Ca+发生交换吸附，能在土颗粒表面凝结成团块，从而改善土力学性能。随着土颗粒表面或邻近氧化钙微粒与水接触，氧化钙颗粒溶解，和水中胶质二氧化硅发生反应，生成硅酸钙水化物，使土颗粒缠绕在一起，产生胶结强度，这就是灰土加固、提高强度的主要原因。
通过对湿陷性黄土的加密、加固，全部消除地基中黄土的湿陷性，提高地基承载力，降低地基压缩性。
三、回填材料选取
素土应选用洁净的黄土，有机质含量不得超过5%，土料颗粒不得大于10mm。石灰应选用新鲜消石灰粉，其颗粒直
径≤5mm。石灰的质量选用Ⅲ级，活性CaO +MgO含量(按干容重计)不低于55%。
四、主要机械设备
成孔利用带立架履带式打桩机，柴油驱动夯锤，桩管采用直径Φ377mm，壁厚10mm的钢管焊接而成，桩尖部配有扩孔钢圈，钢圈直径Φ400mm，桩管长度因桩孔深度而定，一般比桩孔深度长0.5m。
夯实选用移动方便的两轮夯机，油滴状夯锤，夯锤底部呈圆锥形，以便夯击时向四周挤压，夯锤重150kg ，1台桩机需配置4～5台夯机。
2：8灰土用ZL50装载机拌和、运至回填现场；素土用斯太尔运输车拉运。
五、施工工艺
（一）施工准备
施工前应清除场内地上、地下构筑物、管线等障碍物（必要时进行现场探测），当施工对周围建筑物可能造成不利影响时，应协商采取拆除、防振等措施，对其进行必要的处理（或保护）后方可施工。
（二）试桩
在试桩区试打一部分挤密桩，通过载荷试验复核地基承载力，取土样测定处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性，检验处理深度内桩体和桩间土干密度，验证桩体平均压实系数和桩间土的挤密系数是否满足设计要求，从而进一步验证设计参数是否正确。此外试桩还能了解现场沉管的难易（有无硬夹层，并与勘察报告对比），桩孔回落土情况，以及对应的回填量与夯击次数等。
（三）含水率普查
施工前对现场土壤的含水率进行普查（洛阳铲取土），进行击实试验求得土体的最大干密度及最优含水率，并与勘察报告结果进行比较。当含水率低于12%时，桩管提升过程中，会产生大量的回落土，甚至造成塌孔，在灰土挤密桩施工前，必须对地基土进行增湿处理。
（四）增湿处理
增湿采用打砂砾井（渗水孔）深层浸水法进行处理，砂砾井（渗水孔）采用间距为1.0m的正三角形分布，孔径为Φ100mm，填料选用砾石（粒径≤20mm）或粗砂，孔口砾石堆成锥形。浸水采用满灌式，派专人负责，并及时补水，直到含水率与最佳含水率相差±3%时即完成该区域的增湿。
（五）场地平整
挤密桩施工前，对施工场地运用推土机、挖掘机进行清理、挖填，使处理场地达到设计标高，场地平整，以便大吨位桩机移机方便，同时保证桩管的垂直度。
（六）测量定位
根据施工图纸和控制桩点先进行处理区域的测量定位，然后进行每个桩位的测量定位。为保护桩位，在桩位处用直径为20mm的钢钎打上100 mm深的垂直孔，并在孔内灌满石灰粉作为标记，桩位偏差≤50mm，每个处理区域的桩位运用纵坐标和横坐标交叉，确定唯一编号，以便施工记录和检测查找桩位方便。
（七）灰料拌制
根据设计要求，桩体用2∶8 灰土(体积比)和素土夯填，灰土拌和均匀，每批回填的灰土和素土现场都做含水率试验，控制灰土和素土的含水率，当含水率低时，采用加水增湿，使含水率接近最优含水率。灰土要现配现用，当天用完。
（八）成孔
1．桩机就位：桩机就位要平稳，桩管与桩孔中心相互对中，桩管倾斜度不得大于1.5%H(H为桩长)，施工中桩架不应发生位移和倾斜。
2．成孔时机：成孔时，地基土的含水率应接近最优含水率并保持在12 %~23 %之间。当含水率大于23 % ，会发生桩孔缩颈，地基土应当晾晒至最优含水率，当含水率低于12 %时，应增湿至最优含水率。
3．施工顺序：确保挤密效果，且有效避免塌孔，先两边后中间，隔行单排跳打，三遍打完。
4．桩体成孔：桩管深度达到设计深度后，缓慢提升桩管，以防回落土太多。
5．成孔质量检查：成孔后应检查孔径、孔深是否符合设计要求，如发现缩颈、塌孔等情况，应作好记录并及时处理，桩孔深度应等于设计桩长和桩头之和。
（九）桩体填夯
1．夯机就位：夯机就位后应准确平稳，夯锤与桩孔对中，确保夯锤能自由下落至孔底。
2．回填前应将孔底回落土夯击4~8次，然后开始分层填料夯实。
3．填料：先用合格的素土夯填桩孔深度的一半，剩下的一半用预先
拌和合格的2∶8灰土夯填。为保证桩体压实度符合设计要求，夯填时采用“三锹四锤”，即人工填料三锹，机械夯击四锤，夯锤落高保持在2～3m。
4．素土加湿、灰土拌合和桩孔夯填均专人负责，及时检查监督，每个桩孔的填夯必须做好记录。
（十）褥垫层
褥垫层为2：8灰土，厚0.5m，分两层用压路机进行碾压，碾压遍数为4 遍，在边缘和接缝处增加了碾压遍数，压实系数控制在λc ≥0.95。灰土垫层经逐层抽样检验合格后,再铺碾第二层。
六、质量控制
1．灰土选料、配合比和含水率符合要求，拌和均匀，当日拌和当日用完。
2．成孔时控制桩管的垂直度，缓慢提升桩管，回落土控制在0.5m之内。
3．填料前控制空夯的次数，直到听到清脆声音为止。
4．夯填时严格遵守“三锹四锤”，控制素土的回填深度。
5．检测施工前要对所施工挤密桩全面清查一遍，以免有漏桩的现象。
6．施工时桩孔出现缩颈现象，采取向桩孔内填含水率较低的素土，稍等一段时间后，再重新成孔。
7．施工中出现塌孔现象，采取沿孔壁均匀缓慢注入一部分水，待水扩散稍等一段时间后，向桩孔内夯填含水率适当的素土或灰土，再重新成孔。
8．检测后的探井应按照挤密桩施工工艺进行夯填。
七、质量检测
检测主要内容包括：处理深度内桩体和桩间土的干密度；复合地基承载力试验。
（一）在桩体夯填过程中，桩体按不少于2 %随即抽检，即从桩孔底部每夯填1.0m， 用带有长把的专用环刀，在桩体中分层取出夯实土样，测定其干密度，经检测桩体平均压实系数≥0.96，均符合设计要求，且夯填均匀。
（二）7天后，随机抽取桩孔总数1%的桩开始挖探井进行桩体和桩间土干密度检验，经检测桩体平均压实系数≥0.96，桩间土平均挤密系数≥0.90，均符合设计要求。
（三）7天后，通过竖向静载荷试验来确立复合地基的承载力，随机抽取桩孔总数0.5%的点进行检测，试验结果表明灰土挤密桩的复合地基其承载力特征值为140kPa，满足设计要求。
（四）2∶8灰土褥垫层分两层回填，每层按检测要求随机采用环刀法进行检测，检测结果显示压实系数大于0.95，符合设计要求。
八、结论
从上述湿陷性黄土地基处理实例及检测结果可见，灰土挤密桩在处理湿陷性黄土地基的湿陷性中效果良好，同时可相应提高地基土承载力，增加了地基的水稳性，是经济有效的处理方法。
参考文献：
[1]孟祥斋、叶洵、时静伟，《灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的应用》《内蒙古科技与经济》2006年第7期，129-130.
[2]唐明兵、郭卫东，《灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的应用》《山西建筑》，2006年1月第32卷第1期，135-136.
[3]《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004.
[关键词]湿陷性 地基处理 灰土挤密桩
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0810070－01
一、前言
河口分输压气站是兰银输气管道工程中的首站，也是最大的场站，其自上而下共分为3个工程地质层：①素土层，②湿陷性黄土，③ 非湿陷性黄土。因湿陷性黄土具有湿陷性和高压缩性，属于非饱和的欠压密土，具有较大的孔隙率和较小的干密度。在自重压力和附加压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著下沉，对工程造成较大的危害，为了消除黄土中的湿陷性，选择了切实可行、经济合理的灰土挤密桩施工方法。
河口分输压气站灰土挤密桩桩直径400㎜，桩长分别为10m、12m、15m，桩间距为0.9m或1.0m，桩身上部1/2采用2：8灰土，下部1/2采用素土，桩顶500㎜厚的褥垫层采用2：8灰土。
经过灰土挤密桩处理，桩体和桩间土组成了复合地基，不仅可以消除地基中黄土的湿陷性，同时也能提高地基的承载力，改善地基的水稳性，达到了预期效果。
二、消除黄土湿陷性原理
灰土挤密桩消除黄土湿陷性共分两步：
（一）利用带立架的履带式打桩机，柴油锤锤击沉管，将带有通气桩尖的钢制桩管沉入土中，深度达到设计要求后，缓慢拔出桩管，在土中形成桩孔。在成孔时，桩孔部位的土被动侧向挤压，从而使桩间土得到加密。
（二）桩体是由石灰和土拌和成2:8灰土，逐层回填夯实而成。桩体内大部分带有负电荷的土颗粒与灰土中的钙离子Ca+发生交换吸附，能在土颗粒表面凝结成团块，从而改善土力学性能。随着土颗粒表面或邻近氧化钙微粒与水接触，氧化钙颗粒溶解，和水中胶质二氧化硅发生反应，生成硅酸钙水化物，使土颗粒缠绕在一起，产生胶结强度，这就是灰土加固、提高强度的主要原因。
通过对湿陷性黄土的加密、加固，全部消除地基中黄土的湿陷性，提高地基承载力，降低地基压缩性。
三、回填材料选取
素土应选用洁净的黄土，有机质含量不得超过5%，土料颗粒不得大于10mm。石灰应选用新鲜消石灰粉，其颗粒直
径≤5mm。石灰的质量选用Ⅲ级，活性CaO +MgO含量(按干容重计)不低于55%。
四、主要机械设备
成孔利用带立架履带式打桩机，柴油驱动夯锤，桩管采用直径Φ377mm，壁厚10mm的钢管焊接而成，桩尖部配有扩孔钢圈，钢圈直径Φ400mm，桩管长度因桩孔深度而定，一般比桩孔深度长0.5m。
夯实选用移动方便的两轮夯机，油滴状夯锤，夯锤底部呈圆锥形，以便夯击时向四周挤压，夯锤重150kg ，1台桩机需配置4～5台夯机。
2：8灰土用ZL50装载机拌和、运至回填现场；素土用斯太尔运输车拉运。
五、施工工艺
（一）施工准备
施工前应清除场内地上、地下构筑物、管线等障碍物（必要时进行现场探测），当施工对周围建筑物可能造成不利影响时，应协商采取拆除、防振等措施，对其进行必要的处理（或保护）后方可施工。
（二）试桩
在试桩区试打一部分挤密桩，通过载荷试验复核地基承载力，取土样测定处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性，检验处理深度内桩体和桩间土干密度，验证桩体平均压实系数和桩间土的挤密系数是否满足设计要求，从而进一步验证设计参数是否正确。此外试桩还能了解现场沉管的难易（有无硬夹层，并与勘察报告对比），桩孔回落土情况，以及对应的回填量与夯击次数等。
（三）含水率普查
施工前对现场土壤的含水率进行普查（洛阳铲取土），进行击实试验求得土体的最大干密度及最优含水率，并与勘察报告结果进行比较。当含水率低于12%时，桩管提升过程中，会产生大量的回落土，甚至造成塌孔，在灰土挤密桩施工前，必须对地基土进行增湿处理。
（四）增湿处理
增湿采用打砂砾井（渗水孔）深层浸水法进行处理，砂砾井（渗水孔）采用间距为1.0m的正三角形分布，孔径为Φ100mm，填料选用砾石（粒径≤20mm）或粗砂，孔口砾石堆成锥形。浸水采用满灌式，派专人负责，并及时补水，直到含水率与最佳含水率相差±3%时即完成该区域的增湿。
（五）场地平整
挤密桩施工前，对施工场地运用推土机、挖掘机进行清理、挖填，使处理场地达到设计标高，场地平整，以便大吨位桩机移机方便，同时保证桩管的垂直度。
（六）测量定位
根据施工图纸和控制桩点先进行处理区域的测量定位，然后进行每个桩位的测量定位。为保护桩位，在桩位处用直径为20mm的钢钎打上100 mm深的垂直孔，并在孔内灌满石灰粉作为标记，桩位偏差≤50mm，每个处理区域的桩位运用纵坐标和横坐标交叉，确定唯一编号，以便施工记录和检测查找桩位方便。
（七）灰料拌制
根据设计要求，桩体用2∶8 灰土(体积比)和素土夯填，灰土拌和均匀，每批回填的灰土和素土现场都做含水率试验，控制灰土和素土的含水率，当含水率低时，采用加水增湿，使含水率接近最优含水率。灰土要现配现用，当天用完。
（八）成孔
1．桩机就位：桩机就位要平稳，桩管与桩孔中心相互对中，桩管倾斜度不得大于1.5%H(H为桩长)，施工中桩架不应发生位移和倾斜。
2．成孔时机：成孔时，地基土的含水率应接近最优含水率并保持在12 %~23 %之间。当含水率大于23 % ，会发生桩孔缩颈，地基土应当晾晒至最优含水率，当含水率低于12 %时，应增湿至最优含水率。
3．施工顺序：确保挤密效果，且有效避免塌孔，先两边后中间，隔行单排跳打，三遍打完。
4．桩体成孔：桩管深度达到设计深度后，缓慢提升桩管，以防回落土太多。
5．成孔质量检查：成孔后应检查孔径、孔深是否符合设计要求，如发现缩颈、塌孔等情况，应作好记录并及时处理，桩孔深度应等于设计桩长和桩头之和。
（九）桩体填夯
1．夯机就位：夯机就位后应准确平稳，夯锤与桩孔对中，确保夯锤能自由下落至孔底。
2．回填前应将孔底回落土夯击4~8次，然后开始分层填料夯实。
3．填料：先用合格的素土夯填桩孔深度的一半，剩下的一半用预先
拌和合格的2∶8灰土夯填。为保证桩体压实度符合设计要求，夯填时采用“三锹四锤”，即人工填料三锹，机械夯击四锤，夯锤落高保持在2～3m。
4．素土加湿、灰土拌合和桩孔夯填均专人负责，及时检查监督，每个桩孔的填夯必须做好记录。
（十）褥垫层
褥垫层为2：8灰土，厚0.5m，分两层用压路机进行碾压，碾压遍数为4 遍，在边缘和接缝处增加了碾压遍数，压实系数控制在λc ≥0.95。灰土垫层经逐层抽样检验合格后,再铺碾第二层。
六、质量控制
1．灰土选料、配合比和含水率符合要求，拌和均匀，当日拌和当日用完。
2．成孔时控制桩管的垂直度，缓慢提升桩管，回落土控制在0.5m之内。
3．填料前控制空夯的次数，直到听到清脆声音为止。
4．夯填时严格遵守“三锹四锤”，控制素土的回填深度。
5．检测施工前要对所施工挤密桩全面清查一遍，以免有漏桩的现象。
6．施工时桩孔出现缩颈现象，采取向桩孔内填含水率较低的素土，稍等一段时间后，再重新成孔。
7．施工中出现塌孔现象，采取沿孔壁均匀缓慢注入一部分水，待水扩散稍等一段时间后，向桩孔内夯填含水率适当的素土或灰土，再重新成孔。
8．检测后的探井应按照挤密桩施工工艺进行夯填。
七、质量检测
检测主要内容包括：处理深度内桩体和桩间土的干密度；复合地基承载力试验。
（一）在桩体夯填过程中，桩体按不少于2 %随即抽检，即从桩孔底部每夯填1.0m， 用带有长把的专用环刀，在桩体中分层取出夯实土样，测定其干密度，经检测桩体平均压实系数≥0.96，均符合设计要求，且夯填均匀。
（二）7天后，随机抽取桩孔总数1%的桩开始挖探井进行桩体和桩间土干密度检验，经检测桩体平均压实系数≥0.96，桩间土平均挤密系数≥0.90，均符合设计要求。
（三）7天后，通过竖向静载荷试验来确立复合地基的承载力，随机抽取桩孔总数0.5%的点进行检测，试验结果表明灰土挤密桩的复合地基其承载力特征值为140kPa，满足设计要求。
（四）2∶8灰土褥垫层分两层回填，每层按检测要求随机采用环刀法进行检测，检测结果显示压实系数大于0.95，符合设计要求。
八、结论
从上述湿陷性黄土地基处理实例及检测结果可见，灰土挤密桩在处理湿陷性黄土地基的湿陷性中效果良好，同时可相应提高地基土承载力，增加了地基的水稳性，是经济有效的处理方法。
参考文献：
[1]孟祥斋、叶洵、时静伟，《灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的应用》《内蒙古科技与经济》2006年第7期，129-130.
[2]唐明兵、郭卫东，《灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的应用》《山西建筑》，2006年1月第32卷第1期，135-136.
[3]《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004.