夯扩水泥土挤密桩在工程中的应用

夯扩水泥土挤密桩在工程中的应用

刘杨晋

（山西国辰建设工程勘察设计有限公司，山西阳泉045000）

【摘 要】近年来，随着我国建筑行业的高速发展，人们对建筑工程的质量要求也越来越高，针对不同场区岩土层分布及物理特性的不同，对地基土处理的方法也截然不同。论文通过工程实例，介绍夯扩水泥土挤密桩在工程中的应用及处理效果。

【关键词】地基处理；夯扩水泥土挤密桩

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.04.110

1 作用机理

夯扩水泥土挤密桩是用重锤夯击成孔，选用相对单一的土质材料与水泥按一定配比，在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土桩。桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。夯扩水泥土挤密桩作为中等黏结强度桩，适用于地下水位以上素填土、粉土、粉质黏土等地基的加固，同时对消除黄土的湿陷性也是行之有效的一种方法。夯扩通过两方面作用使地基强度提高：（1）成桩过程中对桩间土侧向加压挤密，使桩间土强度有一定程度的提高并消除湿陷性；（2）桩体中水泥与土混合后可产生离子交换等物理化学反应，使桩体本身有较高的强度，并具有水硬性。处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高。

2 工程概况

拟建的山西某职工住宅楼小区4#住宅楼为11层剪力墙结构，拟采用钢筋混凝土筏板基础，基础埋深-5.70m，设计要求地基承载力特征值≥230kPa。

3 地基土构成及岩性特征

对场地地基土由上至下依次分别描述如下：

①-1层素填土：褐黄色，稍密～中密，稍湿，主要由粉土及粉质黏土组成，含少量植物根系，为2015年冬季整平场地时回填并经分层碾压而成，分层碾压压实系数要求大于0.93，层厚5.60～11.60m；

①-2层素填土：褐黄色，松散，稍湿～湿，主要由耕土、新近堆积未彻底处理的粉土及粉质黏土组成，结构松散，岩芯采取率低，有轻微湿陷性，层厚0.90～11.60m；

③层粉质黏土：褐色～棕红色，湿，可塑，土质较均匀，摇震无反应，干强度较高，韧性较高，下部含大量强风化砂泥岩与石灰岩岩块、圆砾及角砾，局部强风化灰岩及泥岩碎块含量较大，含量在45%～50%，层厚0.0～17.5m；

④层泥岩：灰色，上部1.5～2.2m强风化，岩芯破碎，下部中等风化，含铁质结核，俗称“山西式铁矿”，软岩，较破碎，最大揭露厚度7.00m；

⑤层石灰岩：深灰色，致密，厚层～巨厚层状分布，上部1.3～2.0m为强风化，下部中等风化，坚硬岩，较破碎，最大揭露层厚15.4m；

4 地基处理设计

根据《岩土工程勘察报告》可知，场地内第①-2层填土具轻微湿陷性，湿陷土层厚度约0.70～9.80m；且第①-2层填土层为欠固结土层，承载力特征值不满足设计要求。因此，采用天然地基不满足设计要求，应进行地基处理。

通过分析，本次设计采用夯扩水泥土挤密桩复合地基，重锤夯击成孔，桩径400mm，桩距1.20m，梅花形布设。施工时先开挖基坑至桩顶施工标高（即有效桩顶标高以上1.2m）后再进行桩体的施工；桩体施工完成后，截去桩头至灰土垫层底标高处，铺设300mm厚2∶8灰土褥垫层至设计基底标高，灰土垫层压实系数不应小于0.95[1]。桩长完全穿透①-2素填土层，桩端置于下伏基岩或进入粉质黏土层不少于3.0m，选用P.C 32.5级的复合硅酸盐水泥，用量为30kg/m。土料选用塑性指数大于9.0的粉土或粉质黏土,有机质含量不应超过5%，且不得含有冻土、渣土、垃圾及垃圾土，土粒径不应大于15mm。桩体填料的平均压实系数不小于0.97，其中压实系数最小值不低于0.93。桩体充盈系数不小于1.40。

处理范围：基础外缘外扩湿陷土层厚度的1/2,并不低于2.0m。

（施工前应进行试桩，确定重锤夯击能大小，同时根据击实试验确定水泥土的最优含水量和最大干密度）。

5 检测

5.1 检测工作量

探井取土3个点，静载荷试验3个点。

5.2 试验方法

试验方法详述如下：（1）探井采用人工挖掘，人工坑壁取Ⅰ级土样，检验处理深度范围内桩间土的湿陷性及挤密系数，桩间土从有效桩顶向下0.5m处取第1组（2点）土样，即：桩孔外100mm处1点，两桩孔之间的中心（S/2）处1点，以下每1m不少于1组；（2）桩体取样，在距孔心的2/3孔半径处取样，取样深度同桩间土，检验桩体的压实系数及桩体强度是否达到设计要求；（3）室内土工试验：试验项目为含水量、干密度、湿陷性、压缩模量等物理力学指标；（4）静载荷试验：根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2012)附录B“复合地基静载荷试验要点”规定，采用慢速维持荷载法。

6 检测结果及分析

1）桩体质量：桩长（9.5m）范围内填料平均压实系数为0.97。

2）桩间土的处理效果：处理深度范围内桩间土的湿陷性已消除；桩间土在桩长范围内平均挤密系数为0.95。桩体、桩间土主要指标统计如表1所示。

表1 桩体、桩间土主要指标统计表

探井编号 统计项目 样本数量n 界线值 平均值变异系数δ T1～T3桩间土平均挤密系数η桩体平均压实系数λc桩间土湿陷系数60 30 30 0.86～1.00 0.95～1.00 0～0.014 0.95 0.97—0.045 0.014—

3）桩体土强度（见表2）

表2 桩体土强度

检测编号 桩长/m 样本数量/n 界限值/MPa 代表值/MPa 1# 2# 3# 9.5 9.5 9.5 10 10 10 5.55～11.1 5.45～8.33 5.87～11.1 6.64 6.65 7.12

4）地基静载荷试验结果分析

试验点P1～P3在试验的过程中，随着荷载的逐级增加，压板的沉降量逐渐递增，在各级荷载的作用下沉降均能达到稳定标准。加载至最大加载压力506kPa时，各试验点的最终沉降量分别为：11.57mm、6.24mm、4.94mm，未达到承载力极限状态，P1～P3试验点的P-S曲线均为平缓的光滑曲线，没有出现陡降段的起始点。复合地基载荷试验结果汇总如表3所示。

表3 复合地基载荷试验结果汇总表

试验点编号 P1 P2 P3设计复合地基承载力特征值最大加载压力/kPa最大沉降量/mm s/d=0.01所对应的承载力值/kPa复合地基承载力特征值/kPa卸载后残余沉降量/mm沉降回弹量/mm沉降回弹率/% 506 11.57＞506 253 8.23 3.34 28.9 230 506 6.24＞506 253 3.68 2.56 41.0 506 4.94＞506 253 3.24 1.70 34.4

7 检测结论

桩间土、桩体土平均压实系数满足设计要求；处理深度范围内陆基土的湿陷性已全部消除；复合地基承载力特征值、水泥土芯样无侧限抗压平均强度均满足设计要求。

8 结语

使用夯扩水泥土挤密桩对软弱、湿陷地基进行处理是一种很好的方法，它通过成孔过程中的挤压以及桩体与土体的摩擦等作用使桩体及挤密后的桩间土共同发挥作用，显著提高了地基的承载力和抗变形能力，同时施工方法简单，易操作，效率高，质量易于控制，经济效益显著。

【参考文献】

【1】程晓辉.夯实水泥土桩复合地基设计与应用[J].河北软件职业技术学院学报,2006(4):63-65.

The Application of Rammed Soil-Cement Compaction Pile in Engineering

LIU Yang-jin
(Shanxi Guochen Construction Engineering Survey and Design Co.Ltd.,Yangquan 045000,China)

【Abstract】In recent years,with the rapid development of China's construction industry,people's quality requirements for construction projects are getting higher and higher.There are different foundation soil countermeasures according to the different geological layers distribution and its physical properties.In this paper,the application of rammed soil-cement compaction pile in engineering and the treatment effect are introduced through engineering examples.

【Keywords】foundation treatment;rammed soil-cement compaction pile

【中图分类号】TU472

【文献标志码】B

【文章编号】1007-9467（2017）04-0021-02

【收稿日期】2016-12-20

【作者简介】刘杨晋（1983～），男，山西晋城人，工程师，从事岩土工程勘察设计与研究。