素土挤密桩在荥阳市某住宅工程中的应用

素土挤密桩在荥阳市某住宅工程中的应用

                  王刘明张凯阳 刘振宇

（上海宝冶集团有限公司）

摘要：素土挤密桩是以锤击桩管的方式，使桩管侧向挤压土体成孔，使得桩间土密实。待成孔后，在桩孔中分层回填素土至设计高度，使得桩内回填素土与桩间土组成复合地基，消除黄土湿陷性。本文依托荥阳市某住宅工程，对施工方法进行详细研究，确定了素土挤密桩的施工方案及检测方案。本研究成果可为荥阳地区素土挤密桩建设提供基础资料，用于非自重湿陷性黄土场地 I 级(轻微)素土挤密桩的施工。

关键词：素土挤密桩；湿陷性黄土；地基处理

1  引言

随着我国人民生活水平的不断提高，越来越多的人民选择到城市生活，人口聚集明显，这也就促使了大批高层建筑的新建，以缓解城镇的住房压力。高层建筑的上部荷载较大，相对于低层建筑来说，对地基承载能力有很高的要求。由于全国各地地质条件不同，地基承载力也不同，针对不同地质条件，对地基处理方式也不同。目前很多新建楼盘都处于湿陷性黄土地区。湿陷性黄土结构较为疏松，当受到雨水浸泡且存在一定压力时，土结构会迅速破坏，强度迅速降低并产生明显沉降，给建筑物带来巨大危害。湿陷性黄土地基处理的主要目的是消除基础土的湿陷性，提高基础承载力，本文主要从素土挤密桩如何消除基础土的湿陷性及素土挤密桩实施方法展开讨论。

素土挤密桩优势表现在：成桩时桩杆对土体进行横向挤密，使土体的干密度指标达到最大值，达到基础处理所需，降低土的湿陷性，从而提高土体结构强度，减少可压缩性。素土挤密桩处理深度最大达到12~15m；回填土可就地取材，回填材料可以做到零成本，减少了工程造价；素土挤密桩设备简易，施工方法简单，施工效率高。适合加固在地下水位以上、天然含水率为百分之十二~百分之二十五、厚5~15m的新填土、杂填土、湿陷性黄土，及含水量变化大的软弱土壤。

2  工程概况

荥阳市某住宅工程占地面积约17.5万㎡，总建筑面积约45万㎡，分东、西两个地块，共有36栋主楼。所有主楼的基础均为板式筏形基础。由于其现场土质为湿陷性黄土，故该工程采用素土挤密桩来消除基础土的湿陷性。桩孔布置成三角形，桩距为1.2m。施工范围为整片处理，处理范围为主楼筏板边外扩4m的区域。素土挤密桩桩径为400mm，且主楼筏板内有效桩长l=9.3m，主楼筏板外有效桩长l=10m。

3 场区地质条件

根据《岩土工程勘察报告(详勘)》场地土类别为Ⅲ类，无地下水。场地为非自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为 I 级(轻微)；该场地地基为非液化，场地未发现不良地质现象，场地较稳定。地层情况详见下表：

4 素土挤密桩施工方案

4.1 施工工艺

主要工序分为：施工准备、成孔挤密、素土桩孔夯填和质量检测等项，其中质检工作需在各工序后分次进行。施工工艺流程见下：

为复核地质资料及采用的设备、施工工艺等与现场情况是否适宜，施工现场通过试桩来确定施工参数(落距、单层回填厚度、锤重和锤击数)。试桩为三角形布置，试桩成孔直径为400mm，桩距1200mm。

4.2  关键部位施工方案

4.2.1  成孔挤密

施工前，场地进行平整，基底标高为桩顶标高向上0.5m。根据业主提供的定位坐标系，测放楼栋的定位轴线及素土挤密桩的桩位，并做标记。根据施工图纸，编制《素土挤密桩桩位编号图》。

成孔方法考虑设计条件、技术要求、施工地质和环境等条件，采用锤击式沉管成孔技术，施工机具则采用柴油锤桩机。基础桩身成孔施工的基本步骤如图所示。主要流程为1、桩机就位；2、沉管挤土；3、拔管成孔；4、桩孔夯填。

锤击式沉管成孔技术分为打桩机的就位、沉管、拔管、移位等四个环节。其特点如下：柴油锤桩机桩机安装完毕之后，首先使其保持稳定，接着将桩管吊起，然后将桩尖对准桩孔位，在夯锤与桩管之间铺设缓冲材料，调整桩机使夯锤、桩管、桩尖处于同一垂线上。借夯锤的自重与桩管的自重，将桩尖压进土内。用柴油锤沉桩至设计深度后，立即关闭油门，及时匀速拔出桩管，桩管不得沉入土内时间过长，以防在拔管时压力加大，造成桩孔破坏。

成孔顺序由建筑物一端向另一端逐步推进，隔排隔行跳打。

成孔之后应由专职质检人员检验桩孔的质量，并检查孔径、孔深和垂直角度是否符合图纸设计要求。现场成孔后，发现桩孔中间位置存在缩颈、塌陷等情况，针对以上情况，我项目部要求施工班组对出现此类情况的桩孔，进行复打，直至达到成孔要求。

4.2.2  填料配置

素土挤密桩的土料选择应满足下列要求：

填土料应采用就地挖出的净黄土或一般粘性土，且需保证土壤在最佳含水率，判断土壤最佳含水率的方法为“手握成团，落地开花”。过筛后土块不大于15mm。同时，填土料中不得夹有大块土块、生活垃圾等除素土外其他杂质。

4.2.3  桩孔夯填

填料和夯实施工都使用机械进行，因此此道工序的施工必须保证填料和夯实机械的协调性。夯填质量事故主要原因：填料过快或者过多。填料过快过多会导致夯实达不到施工要求。因此夯填施工一定要严格按以下要求进行。

夹杆锤就位，调整夹杆式夯填机使其保持平稳状态，夹杆锤与桩孔相互对中，使夯锤可自由下落至孔底。

回填采用夹杆式夯填机均匀填料及夯实，通过对机械的设定，保证每次回填土高度在25-40cm，其中夹杆锤质量为250Kg，在夯实的时候将夹杆锤提升60cm 以上，每填料一次，都应夯实 8-10次直到夹杆锤发出响声，进行再一次填料夯实，以此工序逐步施工至设计桩顶标高，并预留 0.5m 厚余量。待此道工序完全结束后，将表层杂土挖除。

由于成孔与夯实有间隔时间，且后成孔桩施工时产生的振动可能会对已施工桩孔造成破坏，因此在夯实前，需再次检查孔径、孔深等是否存在缩颈、坍塌等问题；查看孔内是否有落土、杂土、杂物或进行清理之后在进行夯填，并保证在最优状态下进行定量、分层回填。

素土桩成孔速度远大于夯填速度，且机械作业时必须保证安全距离（20m），所以当桩身成孔10根以上时，才进行桩孔回填。

为保证施工进度，每台柴油锤桩机配两台夹杆式夯填机、一辆铲车。采用铲车进行上料，夹杆式夯填机自动填料夯实。

为保证质量，规定填料用量、填充次数、填料拌和质量、含水量、夯击次数、夯击时间由专人操作、记录、管理，以上项目按总桩数的2%随机抽样，每班抽样检查次数不少于2次，利用项目部编制的素土桩编号图逐一核对点位、排号。 发现问题，找到问题，采取措施立即改正。

桩孔回填夯实是完成素土挤密桩施工的关键环节，素土含水率控制及桩孔夯填均由专人负责，及时检查监督，每个桩孔回填夯实都必须做好记录。

5  质量检验及标准

素土挤密桩的主要验收及标准包含以下几项：

1、素土挤密桩施工前把回填土原材送至试验室，对土的物理性质、界限含水率、压缩性、黄土湿陷系数、颗粒组成、剪切试验进行试验，并得出相应的数据。素土桩成孔之前，应用全站仪或者GPS配合钢卷尺对桩位进行复核，以保证素土挤密桩位置无误。

2、施工中应设专人旁站，待成孔之后利用卷尺，对桩孔直径进行测量；利用卷尺配合吊锤对桩孔深度进行测量进行测量，测量过程中配合手电筒观察桩孔是否存在缩颈、塌陷等问题，观察桩孔底部是否存在遗落物、垃圾等情况。旁站人员对每次填料之后夯击次数进行计数，查看是否满足要求。旁站人员应检查回填土的含水率，依据“手握成团，落地开花”的方法来判断是否达到要求。

成桩之后，利用探井取土，分别在1m-1.2m、2-2.2m以此类推直至9m-9.2m进行分层取样，通过试验来判断桩间土挤密系数是否满足图纸设计0.93的要求。成桩之后，利用环刀取样，通过试验来确定压实系数是否满足图纸设计0.97的要求。

6  结语

经对荥阳市某住宅工程中的素土挤密桩地基处理分析表明，在素土挤密桩施工时，应根据现场情况及具体施工工艺，制定可靠的施工方案，确保工程质量，其施工工艺是保证地基处理施工顺利的关键。本项目在合理的施工方案以及正确的施工工艺下，采用素土挤密桩对湿陷性黄土进行处理，使项目得以顺利进行，顺利消除黄土湿陷性，地基承载力得到提高，同时也使地基刚度得到提高，地基变形得到改善。

参考文献：

[1]JGJ/T 72-2017  高层建筑岩土工程勘察标准 [S].北京:中国建筑工业出版社,2017.

[2]JGJ 79-2012  建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3]GB 50007-2011  建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2017.