翁高峰
（正阳县国土资源执法监察大队，河南 驻马店 463600）
随着社会经济的快速发展，城市建设力度越来越大，进而推动了建筑行业的快速发展。湿陷性黄土地基作为建筑工程的常见地基类型，在该区域施工工程建设难度大,且对地基承载力的要求较高,为了消除或降低湿陷性黄土地基在施工后因过大荷载导致不均匀沉降问题,就必须加强地基承载力处理。灰土挤密桩通过挤密作用，不仅使湿陷性黄土达到了最大干密度指标，还消除了黄土路基的湿陷性，提高了地基的承载能力，确保了整个工程的质量。同时，灰土挤密桩施工无需开挖回填，能够缩短施工工期，并且填孔材料能够就地取材，施工成本较低。因此，灰土挤密桩在我国湿陷性黄土路基处理中得到了广泛的应用，并取得了良好的成效。
黄土是一种黄红色、含钙质的粘性土，其特性为渗透性、湿陷性等，不利于路基稳定。于公路建设来讲，最关键在于是否存在湿陷性。在一定压力作用下，黄土被水浸湿后，将迅速破坏土结构，并产生严重沉陷问题，这种情况下，被认为是湿陷性黄土。根据湿陷系数的大小，可确定黄土是非湿陷性黄土，还是湿陷性黄土。当湿陷系数＜0.015时，可认定为非湿陷性黄土；
当湿陷系统≥0.015时，则认定为湿陷性黄土。由宏观角度分析，湿陷性黄土的基本特征主要包括以下几点：1）湿陷性黄土的基本色调为“黄色”，可分为黄色、灰黄、棕黄等。2）湿陷性黄土含盐成分高，尤其是碳酸盐。3）石英、黏土矿物等均为湿陷性黄土的矿物成分，伊利石为黏土矿物的主要成分，化学成分中含量偏高的为剑突金属铝、镁等。4）湿陷性黄土内存在大量粉土颗粒，甚至高达60%左右。5）湿陷性黄土孔隙比大，一般为1.0，基本上均为松散结构状态。
从微观层面来讲，结构单元、孔隙及胶结构为构成黄土的主要部分，黄土内粗粒粉偏多，大于0.05mm的砂颗粒含量很少，因此黄土的骨架构成主要为粗粉粒，在砂颗粒的表面附着有大量胶结物质，从而具备微结构特性。
本文以某建筑工程为例，该工程为高层住宅楼，地下一层作为停车场，总建筑面积为8856.33㎡。在施工以前，设计人员通过实地勘察，得知该区域属于湿陷性黄土地基，地基的抗变形和强度性能无法满足建筑物的实际需求。通过科学论证后，设计出灰土挤密桩复合地基处理方案，设计桩长4.5m，桩中心距1200mm，边缘超出2m作为每边处理宽度，按照正方形布置灰土挤密桩，预计需要布置4900根左右。通过调查分析得知地层为以下结构：第一层含有次生姜石、砖末植物根须及杂色土柱等，属于黄土状粉质黏土，空隙较大且分布众多针孔，厚度在大于0.5m且小于3.5m范围内；
第二层含有铁锰质斑，属于黄土状粉质黏土，具有较高的韧性和干强度，具有较少的针孔，厚度在大于1.2m且小于3.6m范围内；
第三层含有铁锰质斑，属于含姜石粉质黏土，承载力特征值为270Kpa，厚度在大于4m且小于7.5m范围内。复合地基承载力在处理以后必须超过220kpa，压实系数超过0.97。
19世纪30年俄罗斯首次使用素土桩法消除黄土湿陷性，主要采用桩体挤密原理，通过研究与改进逐步演变成灰土挤密桩。此项技术是从上世纪60年代开始在软基加固中应用。灰土挤密桩是指在成孔过程中，通过横向挤压周围土层，促使桩孔内土向周围挤压，从而增强桩间土的密实性，随后向桩孔内装入备好的灰土，并一层一层振捣压实，直到满足设计标高，并由此形成复合地基，全面提升地基承载力。灰土挤密桩的作用主要如下：
1）桩体作用。灰土挤密桩形成的复合地基中，桩体具有较大刚度。在刚性基础荷载作用下极易出现变形，并集中作用于桩体，相比之下，桩间土所承担的荷载略少，减小原地基土的承载负荷，进而提升复合地基承载力，降低沉降。2）垫层作用。桩和桩间土之间可形成一个复合土层，通过复合地基和上部垫层的相互作用，可构成一个双层地基，从而同时承担竖向荷载，实现分散作用力的效果。3）排水固结作用。相比其他材料，灰土的抗渗能力强，当地表水浸湿垫层后，在灰土垫层的作用下，可避免下部土层受水浸湿。同时，在超孔隙水压力作用下，利用桩体，可加快地基固结沉降速度。4）挤密作用。灰土桩属于挤密成孔类型，在成孔时，桩体原位土将被挤压到侧向，进一步减小颗粒之间的孔隙，提高密实度，加强桩间土的挤密作用。
1）布点。桩位平面布置选取正三角形（尺寸为80×80cm），纵轴以路线走向为主、横轴为路基横断面，根据设计桩数、详细编号等在计算机CAD内进行桩位布设图的绘制，且在实地内放样布点。2）消解生石灰。熟石灰为灰土桩所需的石灰材料，因该工程需大量石灰材料，如以传统人工方式消解石灰，则存在诸多缺点，如较大占地面积、较低消解施工效率及极大污染等，为此应选取专用石灰粉碎消解机进行施工。3）成孔。沉管成孔为灰土挤密桩施工成孔的主要方式，要求利用履带式灰土打桩机（2.5t锤头重量）把桩管向土层内打入，其深度应与设计深度相符，随后将桩管拔出，随即成孔。该方式成孔形状极为规整，极易掌握其挤密效果与施工工艺，其缺点为因桩架高度问题成孔深度极易受限。在成孔施工中，其顺序为由外侧到里面，一排需间隔1到2个孔进行施工，防止由于振动挤压等问题，导致相近孔出现坍塌等现象。4）夯实。回填灰土桩桩体施工前期，要求按照夯实机配置情况等进行压实度试验，以此对虚填厚度、夯击次数等加以准确确定。要求将检测后的压实度作为夯实施工的重要依据。（1）控制夯实机具。自动回填夹杆锤夯实机、人工回填夹杆锤夯实机为夯实机具的主要类型。在本次施工中，应确保其具有良好工作性能，且夯锤提升高度满足设计规定，要求夯击施工落体状态具有竖直、自由等特点。（2）控制夯实厚度及夯实遍数。根据10cm虚填应用的夯击次数进行夯实厚度的准确确定，具体施工环节回填施工以人工位置，虚填5cm为各次回填量，根据试验得出的结构进行夯击次数的有效控制。且按照试验进行自动回填灰土流量的确定，此时应焊牢自动回填机的出料口，防止因人为问题对灰土流量造成影响。5）工程质量检测。完成灰土挤密桩施工以后，需要严格检测成桩质量和地基承载力，确保其符合设计要求。在工程质量检测过程中，不仅要认真检测负荷地基承载力和桩体压实系数，而且要深入分析桩间土挤密效果桩间土的湿陷性，同时确保桩顶灰土垫层压实系数能够满足设计要求。本次工程共打灰土挤密桩4900根，灰土立方在13254m³左右，相比其他地基处理技术，灰土挤密桩处理技术不仅节约大量费用，而且具有较快的施工工期，且施工相对简单，具有良好效果。
综上所述，灰土挤密桩是一种高效、简便、成本低的加固技术，将其用于湿陷性黄土地基加固施工，可消除地基土的湿陷性，提高地基承载力。
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