1引言
灰土挤密桩法是利用横向挤压成孔设备在地基中成孔，通过“挤”压作用，使地基土得到加“密”，然后在孔中分层填入灰土后夯实而成灰土桩，它属于柔性桩，与桩间土共同组成复合地基。对经验比较成熟的地区可参照以往的工程进行设计施工，但对于缺乏建筑经验的地区和对不均匀沉降有严格限制的重要工程，施工前应按设计要求在现场不同地段分别进行试验，以检验地基处理方案和设计参数的合理性，确保地基处理质量和效果。
灰土挤密桩法处理地基的加固机理主要包括“土的侧向挤密作用”和“灰土桩体的作用”两方面。首先，灰土挤密桩挤压成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内的土层密实度提高，其挤密影响半径通常为1.5～2.0d（d为桩直径），相邻桩孔挤密区交界处挤密效果相互叠加；其次，灰土桩是用消石灰和土按一定体积比例（2：8或3：7）拌和，并在桩孔内夯实加密后形成的桩，这种材料在化学性能上具有气硬性和水硬性，由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随灰土龄期增长，土体固化作用提高，使土体逐渐增加强度。在力学性能上，可达到挤密地基效果，提高地基承载力，消除湿陷性，沉降均匀和减小沉降量。由于灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量（灰土的变形模量为EO=29～36MPa，相当于夯实素土的2～10倍），荷载向桩上产生应力集中，从而降低了基础底面以下一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素。
2工程概况
拟建工业厂房位于山西省境内，场地地形高差较大，地貌单元属山前斜坡地带。主体为钢筋混凝土框排架结构带吊车，对结构沉降敏感。根据地质勘探结果，在50.00m勘探深度范围内，场地土主要由填土、黄土、角砾、泥质粉砂岩组成，现自上而下分述：
①素填土（Q4ml）：黄褐色，以粘性土为主，含植物根系、结构松散，土质疏松不均。
②黄土（Q3eol）：褐黄色，以坚硬为主，个别可塑或硬塑，具有湿陷性，高压缩性，fak=120kPa。
③黄土（Q3eol）：褐黄色，硬塑，个别坚硬或可塑，具有湿陷性，土质均匀，fak=140kPa。
④古土壤（Q3eL）：褐黄、综红色，以可塑为主，个别坚硬或软塑。层位稳定连续，fak=170kPa。
⑤全风化泥质粉砂岩（J）：浅灰色。岩石的组织结构完全破坏，已崩解和分解成松散的土状，fak=190kPa。
⑥强风化～中风化泥质粉砂岩（J）：灰色。岩石的组织结构大部分已破坏，本次勘察未穿透，最大揭露厚度24.50m，fak=240kPa。
场地地下水属孔隙潜水类型。勘察期间，稳定水位埋深为16.20～24.50m，根据区域水文资料及调查结果，场地地下水位年平均变化幅度为2.00m。
黄土湿陷性评价：拟建场地属自重湿陷性黄土场地，地基土湿陷等级为Ⅲ级（严重）。
应按自重湿陷性黄土场地设计，湿陷性黄土层厚度为14～15m，基础底地基承载力为120kPa，黄土含水量W≤22%，饱和度Sr≤63%。
3地基处理方法
根据地基土的物理力学性质和拟建建筑类别及基底荷载情况，从湿陷处理效果与填土分布情况考虑，拟建建筑地基采用灰土挤密桩复合地基处理方案，可达到提高地基承载力，减少不均匀沉降，消除地基土湿陷性的效果。本地也曾采用23m长φ800混凝土灌注桩，桩体埋深13m以上为负摩阻区，单桩地基承载力特征值仅为1290kN，和挤密桩相比，灌注桩费用约增加40%，最大的缺点是无法保证地面上的设备安全。
灰土挤密桩复合地基处理方案：桩体采用3：7灰土，成孔直径400mm，夯扩后桩径为600mm，桩长约为15.00m，以完全穿透湿陷性黄土层为准。设计两组试桩，一组采用桩间距1200mm，排间距1050mm的等边三角形布桩，共23根桩；另一组采用桩间距1000mm，排间距866mm的等边三角形布桩，共23根桩。灰土挤密桩施工采用机械洛阳铲成孔，吊锤夯实机夯实。设计要求单桩复合地基承载力特征值fspk≥200kPa。桩体灰土压实系数≥0.97，桩间土的平均挤密系数≥0.93，消除处理范围内地基土的湿陷性，该人工地基持力层为：④层古土壤（Q3el）。
4检测结果
在现场进行静载荷试验，根据P-s曲线分析判断，当最大载荷加至400kPa时，2个试验点均未出现破坏迹象（未到达极限荷载），由试验结果综合判定，灰土挤密桩复合地基承载力特征值fspk≥200kPa，单桩复合地基承载力及加荷对应的沉降量见表1。
表1灰土挤密桩复合地基承载力统计表
试验
点号承载力特征值
（按最大加荷的一半取值）（kPa）承载力特征值
（按比例界限取值）（kPa）承载力特征值
（按相对变形s/d=0.01取值）（kPa）综合
取值
（kPa）最大加荷400kPa
对应沉降量（mm）承载力特征值200kPa对应沉降量（mm）
J-1≥200≥200200≥2009.012.83
J-2≥200≥200200≥2008.022.65
J-1：该试验点属于桩间距1200mm，排间距1050mm等边三角形布桩组。单桩复合地基载荷试验共进行10级，最大加载至400kPa时总沉降量为9.01mm，P-S曲线为缓变形曲线，未出现明显的陡降现象。因此，该试验点单桩复合地基极限承载力大于400kPa，若取安全系数K=2，则该试验点单桩复合地基承载力特征值大于200kPa。
J-2：该试验点属于桩间距1000mm，排间距866mm等边三角形布桩组。试验方法同J-1，该试验点单桩复合地基极限承载力大于400kPa，若取安全系数K=2，则该试验点单桩复合地基承载力特征值大于200kPa。
依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）附录J之规定，根据试验结果统计分析，J-1、J-2试验点灰土挤密桩复合地基承载力特征值均满足fspk≥200kPa的设计要求。
黄土湿陷性评价
（1）桩间距为1000mm等边三角形布桩组：13件土样中有2件桩间土的湿陷性未消除，其余土样湿陷性已消除。
（2）桩间距为1200mm等边三角形布桩组：14件土样中有13件14.00m以上桩间土的湿陷性未消除。
5结论及建议
复合地基承载力特征值满足fspk≥200kPa设计要求；湿陷性消除情况和桩间距有关，桩距越小，消除湿陷性效果越好。为完全消除湿陷性，以桩距900mm进行设计。本次试验土体并未破坏，建议类似工程可以按复合地基承载力特征值满足fspk≥200kPa进行设计。设计中桩距不宜过大，初估时可为桩孔直径的2.0～2.5倍，试桩应根据多种桩距比较确定。对于上部为新近回填土的场地，应特别注意最好先对回填土进行压实或强夯，再采用挤密桩或灌注桩效果更佳，且节约成本。将各种处理方法根据实际情况结合使用，充分发挥各自优点，是处理湿陷性黄土地基的最佳原则。
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