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【摘 要】近年来,地基基础工程发展迅速,各种地基处理方法层出不穷。灰土桩法因实现了以土治土的目标而在各种地基处理方法中显得比较经济,得到了广泛应用。文章主要对灰土桩的加固效果、灰土桩桩周土的挤密效果、灰土挤密桩设计以及灰土挤密桩施工中注意事项进行了简单的分析。
【关键词】湿陷性黄土;灰土挤密桩;地基 在我国,湿陷性黄土广泛分布于华北、西北等地区,由于该类土具有较大的孔隙率和较小的干密度,受水浸湿后在自重压力或基底附加压力作用下会产生湿陷变形,对建筑物的危害相当大。近年来,灰土挤密桩在处理软弱地基方面,因其施工速度快,造价低廉,施工设备简单,技术可靠,大量使用工业废料,社会效益好和承载能力提高较快等特点,已日益成为经济有效的地基处理方法之一。而对于湿陷性黄土来说,除了消除其湿陷性外,灰土桩还与挤密土一起构成复合地基,提高地基强度,减小地基变形,改善黄土地基的工程特性。
灰土桩的材料主要是白灰和土,取材方便，适应范围广，可用于深层加密处理地基。常见的碾压或夯实方法,对土体沿竖向压实加密,一般适用于1m～3m浅层地基的处理。灰土挤密桩法则是对土体横向挤密,并向桩孔内填2∶8或3∶7灰土,地基一般无需开挖大量土方,适用于处理厚度较大的自重或非自重湿陷性黄土地基。民用建筑一般在6层以上宜采用灰土挤密桩法处理地基，尤其是对于施工场地狭窄、土方堆放困难的工程,灰土挤密桩法具有更大的优势。
１．灰土桩的加固效果分析
成桩后龄期达两年的灰土桩直径比设计值增大1.5cm左右，这主要是由于在冲击成桩过程中，桩孔周围的土体提供的侧向应力不能抵抗冲击荷载作用下灰土料发生侧向变形而产生侧向挤压和桩体后期吸水膨胀引起的。灰土桩的侧向膨胀量小于石灰桩的侧向膨胀量，这是由于石灰桩中的生石灰遇水发生膨胀:而灰土桩中的生石早已基本熟化，膨胀量可以忽咯不计。灰土桩与桩周土紧密地胶结在一起，在灰土桩周围形成一层坚硬致密的胶结层。石灰颗粒均匀的分布在灰土桩中的黄土颗粒中，部分石灰颗粒己与周围的土颗粒发生反应而生成坚硬的碳酸钙等胶结物质，并且与周围的土赖粒紧密地胶结成一体。
2.灰土桩桩周土的挤密效果分析
人工成孔挤挤密灰土桩由于成孔方便、使用机械简单、噪音小等特点而比较经济，在工程中应用越来越广泛。灰土桩对桩周土的挤密效果不明显，离灰土桩不同距离处其干密度差距不大，灰土的压缩性改善不太明显，桩间土的压缩系数要比天然土的小，压缩模量比天然土的大。桩间土的湿陷系数均小于0.015，灰土桩周围的桩间土的湿陷性都己完全消除，另外，桩间土的抗剪性比较大，具有良好的抗剪性。距离桩越近，桩间土的硬化现象越明显，相同周围压力下桩间土的抗剪强度越高。这是由于离桩越近，黄土被灰土桩挤密效果越好，经过挤密后土的原始结构被破坏，大孔隙缩小，土体变密，湿陷性消除，在剪切过程中发生剪缩，挤密强度增加，从而使地基承载力提高。
3.灰土挤密桩设计
3.1 施工工艺流程
开挖基坑→基底平整→定桩位放线→桩机就位→振动套管至略深于设计标高→(经试验桩施工、确定施工参数)提升内管露出投料口→经计量拌和后一次投料→下内管至灰土顶面→提套管使灰土推入土中→振动锤压实→达到设计强度→素土压顶。
3.2 桩孔直径
桩孔直径主要取决于施工机械的能力和地基土层的原始密实度。桩径过小,桩数增多,增加了打桩和回填工作量;桩径过大,桩间土挤密效果差,均匀性也差,不能完全消除黄土地基的湿陷性,同时要求成孔机械的能量也太大,振动过程对周围建筑物的影响也大。总之,选择桩径应对以上因素进行综合考虑,当前一般选用300～600mm的桩径。兖州一6层居民楼工程选用桩径600mm。
3.3 桩距估算
桩距设计的目的是为了使桩间土挤密后达到一定的密实度,从而消除黄土湿陷性满足承载力要求。如果桩距设计偏小,易造成缩颈,成孔困难等施工问题,使桩间土发生拱起,应力释放,还会提高工程造价。若桩距设计偏大,则对桩间土的挤密效果不明显,达不到规范的要求,使工程中存在隐患,甚至使整个工程失败。
桩距不同,灰土挤密桩的挤密效果也不同。设计时应充分考虑环境与施工等因素,估计桩距,并对其进行试验,以取得最佳桩距,得到最好的挤密效果。
3.4 桩孔深度
桩孔深度应根据工程结构物对地基的要求、地基的湿陷类型、湿陷等级、湿陷性黄土层厚度及打桩机械的条件综合考虑决定。对非自重湿陷性黄土地基,其处治厚度应为基础下土的湿陷起始压力小于附加压力和上覆土的饱和自重压力之和的所有黄土层,或为附加压力等于土自重压力25%的深度处,桩长从基础算起一般不宜小于3m。当处治深度过小时,采用土桩挤密是不经济的,桩孔深度目前施工可达12～15m。
4.灰土挤密桩施工注意事项
在挤密桩施工中由于机械振动危及周围建筑物的现象是很有限的,对一般砖混结构几乎没有影响,但对部分旧土坯建筑和简易房屋有时会出现掉皮或墙体开裂现象,影响的因素不单纯与距离有关。另外在挤密成孔施工时应防止漏孔或错孔,在成孔后及时进行其施工质量检查,认真做好记录,当沉管成孔和拔管有困难时,在桩尖与桩管连接处可加设宽5cm,厚1.2cm左右环箍,能减轻沉管和拔管的困难。第三还要严格灰土的配合比,配合比应符合设计要求,成熟的石灰粉、土都应过筛,灰土应拌和均匀至颜色一致后,及时回填夯实,不宜隔日使用。最后桩孔填料的夯实,一定要认真负责,施工时可通过夯填试验,确定合理的分次填料数量和夯击次数,确保夯填质量。
【参考文献】
［１］余莉娜,张淑珍.湿陷性黄土地基处理方案的优选与应用[J].陕西建筑,2009,12．
［２］李刚.灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的应用[J]. 路基工程,2010,1．
［３］邹忠.灰土挤密桩法在处理湿陷性黄土地基中的应用[J].山西建筑,2010,4．
［４］王雪浪,朱彦鹏.灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基理论分析及试验[J].西安建筑科技大学学报,2010,4．
【关键词】湿陷性黄土;灰土挤密桩;地基 在我国,湿陷性黄土广泛分布于华北、西北等地区,由于该类土具有较大的孔隙率和较小的干密度,受水浸湿后在自重压力或基底附加压力作用下会产生湿陷变形,对建筑物的危害相当大。近年来,灰土挤密桩在处理软弱地基方面,因其施工速度快,造价低廉,施工设备简单,技术可靠,大量使用工业废料,社会效益好和承载能力提高较快等特点,已日益成为经济有效的地基处理方法之一。而对于湿陷性黄土来说,除了消除其湿陷性外,灰土桩还与挤密土一起构成复合地基,提高地基强度,减小地基变形,改善黄土地基的工程特性。
灰土桩的材料主要是白灰和土,取材方便，适应范围广，可用于深层加密处理地基。常见的碾压或夯实方法,对土体沿竖向压实加密,一般适用于1m～3m浅层地基的处理。灰土挤密桩法则是对土体横向挤密,并向桩孔内填2∶8或3∶7灰土,地基一般无需开挖大量土方,适用于处理厚度较大的自重或非自重湿陷性黄土地基。民用建筑一般在6层以上宜采用灰土挤密桩法处理地基，尤其是对于施工场地狭窄、土方堆放困难的工程,灰土挤密桩法具有更大的优势。
１．灰土桩的加固效果分析
成桩后龄期达两年的灰土桩直径比设计值增大1.5cm左右，这主要是由于在冲击成桩过程中，桩孔周围的土体提供的侧向应力不能抵抗冲击荷载作用下灰土料发生侧向变形而产生侧向挤压和桩体后期吸水膨胀引起的。灰土桩的侧向膨胀量小于石灰桩的侧向膨胀量，这是由于石灰桩中的生石灰遇水发生膨胀:而灰土桩中的生石早已基本熟化，膨胀量可以忽咯不计。灰土桩与桩周土紧密地胶结在一起，在灰土桩周围形成一层坚硬致密的胶结层。石灰颗粒均匀的分布在灰土桩中的黄土颗粒中，部分石灰颗粒己与周围的土颗粒发生反应而生成坚硬的碳酸钙等胶结物质，并且与周围的土赖粒紧密地胶结成一体。
2.灰土桩桩周土的挤密效果分析
人工成孔挤挤密灰土桩由于成孔方便、使用机械简单、噪音小等特点而比较经济，在工程中应用越来越广泛。灰土桩对桩周土的挤密效果不明显，离灰土桩不同距离处其干密度差距不大，灰土的压缩性改善不太明显，桩间土的压缩系数要比天然土的小，压缩模量比天然土的大。桩间土的湿陷系数均小于0.015，灰土桩周围的桩间土的湿陷性都己完全消除，另外，桩间土的抗剪性比较大，具有良好的抗剪性。距离桩越近，桩间土的硬化现象越明显，相同周围压力下桩间土的抗剪强度越高。这是由于离桩越近，黄土被灰土桩挤密效果越好，经过挤密后土的原始结构被破坏，大孔隙缩小，土体变密，湿陷性消除，在剪切过程中发生剪缩，挤密强度增加，从而使地基承载力提高。
3.灰土挤密桩设计
3.1 施工工艺流程
开挖基坑→基底平整→定桩位放线→桩机就位→振动套管至略深于设计标高→(经试验桩施工、确定施工参数)提升内管露出投料口→经计量拌和后一次投料→下内管至灰土顶面→提套管使灰土推入土中→振动锤压实→达到设计强度→素土压顶。
3.2 桩孔直径
桩孔直径主要取决于施工机械的能力和地基土层的原始密实度。桩径过小,桩数增多,增加了打桩和回填工作量;桩径过大,桩间土挤密效果差,均匀性也差,不能完全消除黄土地基的湿陷性,同时要求成孔机械的能量也太大,振动过程对周围建筑物的影响也大。总之,选择桩径应对以上因素进行综合考虑,当前一般选用300～600mm的桩径。兖州一6层居民楼工程选用桩径600mm。
3.3 桩距估算
桩距设计的目的是为了使桩间土挤密后达到一定的密实度,从而消除黄土湿陷性满足承载力要求。如果桩距设计偏小,易造成缩颈,成孔困难等施工问题,使桩间土发生拱起,应力释放,还会提高工程造价。若桩距设计偏大,则对桩间土的挤密效果不明显,达不到规范的要求,使工程中存在隐患,甚至使整个工程失败。
桩距不同,灰土挤密桩的挤密效果也不同。设计时应充分考虑环境与施工等因素,估计桩距,并对其进行试验,以取得最佳桩距,得到最好的挤密效果。
3.4 桩孔深度
桩孔深度应根据工程结构物对地基的要求、地基的湿陷类型、湿陷等级、湿陷性黄土层厚度及打桩机械的条件综合考虑决定。对非自重湿陷性黄土地基,其处治厚度应为基础下土的湿陷起始压力小于附加压力和上覆土的饱和自重压力之和的所有黄土层,或为附加压力等于土自重压力25%的深度处,桩长从基础算起一般不宜小于3m。当处治深度过小时,采用土桩挤密是不经济的,桩孔深度目前施工可达12～15m。
4.灰土挤密桩施工注意事项
在挤密桩施工中由于机械振动危及周围建筑物的现象是很有限的,对一般砖混结构几乎没有影响,但对部分旧土坯建筑和简易房屋有时会出现掉皮或墙体开裂现象,影响的因素不单纯与距离有关。另外在挤密成孔施工时应防止漏孔或错孔,在成孔后及时进行其施工质量检查,认真做好记录,当沉管成孔和拔管有困难时,在桩尖与桩管连接处可加设宽5cm,厚1.2cm左右环箍,能减轻沉管和拔管的困难。第三还要严格灰土的配合比,配合比应符合设计要求,成熟的石灰粉、土都应过筛,灰土应拌和均匀至颜色一致后,及时回填夯实,不宜隔日使用。最后桩孔填料的夯实,一定要认真负责,施工时可通过夯填试验,确定合理的分次填料数量和夯击次数,确保夯填质量。
【参考文献】
［１］余莉娜,张淑珍.湿陷性黄土地基处理方案的优选与应用[J].陕西建筑,2009,12．
［２］李刚.灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的应用[J]. 路基工程,2010,1．
［３］邹忠.灰土挤密桩法在处理湿陷性黄土地基中的应用[J].山西建筑,2010,4．
［４］王雪浪,朱彦鹏.灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基理论分析及试验[J].西安建筑科技大学学报,2010,4．