土和灰土挤密桩施工技术

1.概述

土和灰土挤密桩是利用沉管、冲击、爆扩等方法将钢管打入土中侧向挤密成孔，然后将备好的素土(粘性土)或灰土、石灰、粉煤灰混合物(简称二灰)分层填入孔中并夯实而成土桩、灰土桩或二灰桩，它们分别与挤密的桩间土共同组成复合地基———土和灰土挤密桩复合地基，承受上部荷载。该方法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土和杂填土的一种地基加固方法，在我国西北、华北地区应用较为广泛。一般以消除地基湿陷性为主时，宜选用土桩;以提高地基的承载力或水稳性、降低压缩性为主时，宜选用灰土桩或二灰桩。

土和灰土挤密桩与其他地基处理方法比较，有以下主要特点:

1)土和灰土挤密桩成桩时为横向挤密，但同样能达到所要求加密的处理后的最大干密度指标，可消除地基土的湿陷性，提高承载力，降低压缩性。

2)与换土垫层相比，不需大量开挖回填，可节省土方开挖和回填土方工程量，工期可缩短50%以上。

3)处理深度较大，可达12～15m。适于加固地下水位以上，天然含水量为12%～25%，厚度为5～15m的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基。当地基土含水量大于23%，以及饱和度大于0.65时，打管时成孔质量不好，且易对邻近已回填的桩体造成破坏，拔管后容易缩径，不宜采用土或灰土挤密桩。

4)可就地取材，应用廉价材料，降低工程造价2/3;二灰桩可利用工业废料(粉煤灰)，节省费用。

5)机具简单，施工方便，工效高。

2.施工参数选择

(1)桩孔直径

根据工程量、挤密效果、施工效果、施工设备、成孔方法等情况而定，一般选用300～600mm。

(2)桩长

根据土质、桩处理地基的深度、工程要求和成孔设备等因素确定，一般为5～15m。

(3)桩距和排距

桩孔一般按等边三角形布置，其间距可为桩孔直径的2.0～2.5倍，也可按《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)给定的公式估算，如图7-32所示。一般土桩不少于2排，灰土桩不少于3排。

(4)处理宽度

处理地基的宽度应大于基础的宽度。局部处理时，对非自重湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基，每边超出基础的宽度不应小于基础宽度(b)的1/4(图7-33)，且不应小于0.5m。对自重性黄土，地基不应小于基础宽度(b)的3/4，且不应小于1m。整片处理宜用于Ⅲ、Ⅳ级自重湿陷性黄土场地，每边超出建筑物外墙基础边缘的宽度不宜小于处理土层厚度的1/2，且不应小于2m。

(5)地基承载力

土或灰土挤密处理地基的承载力标准值，应通过原位测试或结合当地经验确定。当无经验资料时，对土挤密桩地基，不应大于处理前的1.4倍，且不应大于180kPa。

图7-32 间距和排距计算简图

图7-33 灰土挤密桩及灰土垫层布置图

(6)桩孔填料

桩孔内的填料应根据工程要求或处理地基的目的确定。要求土料一般采用素粘土，有机质含量不宜超过5%，使用前应过筛，使其粒径不大于20mm。石灰料要求采用新鲜的消石灰，粒径不大于5mm，且不得夹有未熟化的生石灰块，也不得含有过多的水分。消石灰与土的体积配合比宜为2∶8或3∶7。

桩体的夯实质量宜用平均压实系数控制。当桩孔内用灰土或素土分层回填、分层夯实时，桩体的平均压实系数不应小于0.96。如图7-33所示，桩顶标高以上应设置300～500mm厚的2∶8灰土垫层，其压实系数不应小于0.95。

3.施工工艺及施工要点

土或灰土(二灰)桩的施工应按设计要求和现场条件选用沉管(振动或锤击)、冲击或爆扩等方法进行成孔，使土向孔的周围挤密。

其施工要点主要有以下几点:

1)桩的成孔应按设计要求、成孔设备、现场土质和周围环境等情况，选用沉管法、爆扩法、冲击法或洛阳铲成孔法等，一般多采用0.6t或0.8t柴油打桩机将与桩周直径钢管打入土中，拔管成孔。桩管顶设桩帽，下端作成锥形约成60°，桩尖可以上下活动，以减少拔管阻力，避免塌孔。

2)桩顶设计标高以上的预留覆盖土层厚度宜符合要求:沉管(锤击、振动)成孔宜为0.50～0.70m;冲击成孔宜为1.20～1.50m。成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12%时，宜加水增湿至最优含水量。

3)成孔和孔内回填夯实的施工顺序，当整片处理时，宜从里(或中间)向外进行，同排内间隔1～2孔;对大型工程，可采取分段施工;当局部处理时，宜从外向里间隔1～2孔进行。成孔后应清底夯实、夯平，并立即夯填灰土。

4)向孔内填料前，孔底应夯实，并应抽样检查桩孔的直径、深度和垂直度。桩孔的垂直度偏差不宜大于1.5%。桩孔中心点的偏差不宜超过桩距设计值的5%。

5)经检验合格后，应按设计要求，向孔内分层填入筛好的素土、灰土或其他填料，并应分层夯实至设计标高。

6)桩孔应分层回填夯实，每次回填厚度为350～400mm。人工夯实用重25kg带长柄的混凝土锤;机械夯实用简易夯实机(图7-34)，一般落锤高不小于2m，每层夯击不少于10锤。桩顶高出设计标高15cm，挖土时，将高出部分铲除。铺设灰土垫层前，应按设计要求将桩顶标高以上的预留松动土层挖除或夯(压)密实。

桩孔填料夯实机有卷扬机提升式夯实机(图7-34)，沉管法所用桩管构造如图7-35所示。

4.质量检验

1)施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等作检查。施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等作检查。

2)施工结束后，应及时抽样检验成桩的质量及地基承载力。对一般工程，主要应检查施工记录、检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度。对重要工程，除检测上述内容外，还应测定全部处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性。

3)夯填质量的检验方法有下列几种:①轻便触探检验法:先通过试验夯填，求得“检定锤击数”，施工检验时以实际锤击数不小于检定锤击数为合格。②环刀取样检验法:先用洛阳铲在桩孔中心挖孔或通过开剖桩身，从基底算起沿深度方向每隔1.0～1.5m用带长把的小环刀分层取出原状夯实土样，测定其干密度。③载荷试验法:对重要的大型工程应进行现场载荷试验和浸水载荷试验，直接观测承载力和湿陷情况。轻便触探检验法和环刀取样检验法，对灰土桩应在桩孔夯填后48h内进行，对二灰桩应在36h内进行。否则，将由于灰土或二灰的胶凝强度的影响而无法进行检验。

4)抽样检验的数量，对一般工程不应少于桩总数的1%;对重要工程不应少于桩总数的1.5%。同时每台班至少应抽查一根。土和灰土挤密桩地基质量检验标准应符合表7-15的规定。

图7-34 卷扬机提升式夯实机

图7-35 桩管构造

表7-15 土和灰土挤密桩地基质量检验标准