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摘 要：本工程拟建建筑物基底以下均为黄土状粉土，湿陷程度为湿陷性轻微-强烈；湿陷类型为自重湿陷性场地，采用灰土挤密桩消除其湿陷性，采用CFG桩提高地基承载力。
关键词：湿陷性黄土；灰土挤密桩；CFG桩
前言
湿陷性黄土是一种常见的特殊性地基土，一般分为自重湿陷性和非自重湿陷性，在工程建设中对湿陷性黄土地基采用不同的处理方法，以满足工程建设的需要，本文介绍的工程案例是采用灰土挤密桩消除地基的湿陷性，然后用CFG桩提高地基的承载力，满足建筑物承载力要求的一种复合地基处理方案。
1 工程概况
1）拟建建筑物基底以下均为黄土状粉土，粉土层厚度3.0-18.0m，湿陷程度为湿陷性轻微-强烈；湿陷类型为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅱ（中等）-Ⅲ（严重），须进行地基处理。
2）5#、7#、9#、10#楼为高层建筑，本工程最初的设计是采用强夯法消除黄土状粉土的湿陷性，然后再采用钻孔灌注桩基础。由于施工场地邻近学校，强夯施工产生的噪音过大及震动过于强烈，所以将设计方案改为先进行灰土挤密桩施工消除基底粉土湿陷后再进行CFG桩施工的复合地基处理方案，CFG桩复合地基承载力≥300Kpa，并经测算造价低于强夯和钻孔灌注桩的组合方案。
1.1 灰土挤密桩处理要求
本工程整片地基消除湿陷处理采用沉管挤密成孔工艺，桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数不小于0.93；处理后地基承载力特征值不小于200kpa，且下部未处理的湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。
1.2 CFG桩复合地基处理要求：
CFG桩直径600mm，呈正方形布置，5#、7#、9#楼桩间距为2.60m，桩长为6-7m；10号楼桩间距为2.8m，桩长为13-18m，桩端持力层为第三层卵石，复合地基承载力不小于300 Kpa。
2 灰土挤密处理方案
2.1 灰土挤密桩设计参数
1）本工程整片地基处理采用挤密成孔工艺，按地下车库基底标高不同，将灰土挤密桩处理区域划分为5个区域，依次为一区至五区。
2）灰土挤密桩桩孔直径0.4m，桩孔按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离为1.0m，有效设计桩长为6.0-7.0m；桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数不小于0.93；处理后地基承载力特征值不小于200kpa，且下部未处理的湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。灰土挤密桩的桩间距及桩径应根据现场的实际情况及施工机械的能力进行设计，桩径一般设计为300-600mm为宜，桩径过大或过小都会给施工带来难度或增加工程的造价。
3）孔底在填料前应进行夯实，桩孔内填料选用灰土，其消石灰与土的体积配合比为2：8；土料宜选用粉质黏土，土料的有机质含量不应超过5%，且不得含有冻土、渣土垃圾，其颗粒不应大于15mm。石灰选用新鲜的消石灰或生石灰粉，粒径不应大于5mm。填料含水量宜控制在最优含水量±2%；填料时宜分层回填夯实，填料的压实系数不应低于0.97。
4）灰土垫层
①宽度：各边褥垫层铺设宽度应每边比基础底边缘宽出500mm；②厚度：300mm；③材料：采用2：8灰土，具体要求同桩孔内填料；压实系数不应低于0.95。灰土垫层位于基础垫层下部。④CFG桩部分不做灰土垫层，只做级配砂石褥垫层。
2.2 灰土挤密桩施工要求
1）场地施工前，应根据本方案进行成孔挤密试验，依据检测结果最终确定各项参数。
2）待检测试验各项检测结果达到规范要求后，方可进行大面施工。
3）施工时应按照从里（或中间）向外间隔1-2孔的顺序进行施工，桩施工后应将表层挤松的土挖出或分层夯压挤密。
4）成孔挤密，应间隔分批进行，成孔后应及时夯填。成孔时，地基土宜接近最优含水量，当土的含水量低于12%时，对拟处理范围内的土层进行增湿。
5）土方开挖时桩顶标高以上应预留松动土层，厚度宜为0.5m，在铺设灰土垫层前，应按设计要求将桩顶标高以上的预留松动土层全部挖除。
6）成桩时预留高度为500mm灰土桩体作为保护桩头，铺设褥垫层之前截除。500mm的保护土层采用人工开挖，施工时，严格控制标高，严禁超挖。
7）灰土挤密桩具体施工要求要符合《建筑地基处理技术规范》第7.5.3条及《湿陷性黄土地区建筑规范》第6.4条规定。
8）待灰土挤密桩所有试验验收合格后，方可进行CFG桩的施工。
2.3 灰土挤密桩质量检验
1）孔内填料的夯实质量，应及时抽样检查，其数量不得少于总孔数的2%，每台班不应少于1孔，在全部孔深内，每1m取土样测定干密度，检测点的位置应在距孔心2/3孔半径处。孔内填料的夯实质量，也可通过现场试验测定。检测合格后可将上部500mm高的桩头挖除。
2）应抽样 验处理深度范围内桩间土的平均挤密系数，检测探井数不应少于总桩数0.3%，且不得少于3个。
3）对桩间土的湿陷性按《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）进行试验，土工常规试验（现场取样室内试验）要求取样深度为黄土状粉土范围深度内，每隔0.5～1.0m取原状样一件，测定内容：含水量、孔隙比、压缩系数、干密度、湿陷系数等。
4）对该工程尚应进行现场浸水静载荷实验，实验方法应符合《湿陷性黄土地区建筑规范》的规定。
5）承载力检验应在成桩后14d-28d后进行，检测数量不应少于总桩数1%，且每项单体工程复合地基静载荷实验不应少于3点。
6）竣工验收时，灰土挤密桩复合地基的承载力检验应采用复合地基静载荷试验。
7）施工及检测应严格按照《建筑地基处理技术规范》、《湿陷性黄土地区建筑规范》、《復合地基技术规范》的相关要求进行。其他说明中未尽事宜均参照以上规范。 2.4 合格标准
1）土工试验合格标准：处理深度范围内土层湿陷系数小于0.015。
2）载荷试验合格标准：整个处理区域载荷试验承载力特征值不小于200KPa。
3）灰土挤密桩孔内填料的夯实质量：分层压实系数不小于0.97。
4）桩间土的平均挤密系数：平均挤密系数不小于0.93。
3 CFG桩地基处理方案
3.1 CFG桩设计参数
待灰土挤密桩所有试验验收合格后，方可进行CFG桩地基处理，施工采用机械成孔复合地基（CFG桩），设计要求处理后复合地基承载力特征值fspk见表；本工程CFG桩复合地基布桩方式采用正方形或矩形布桩，桩位布置详见《CFG桩桩位平面布置图》，各设计参数详见下表：
在设计桩顶标高以上设置300mm厚褥垫层，每边超出基础筏板外边线500mm，褥垫层采用级配良好的砂石，最大粒径≤30mm；桩体材料采用C25混凝土。
3.2 CFG桩施工要求
1）采用机械成孔、孔内灌注混凝土成桩工艺，必须采取相应的安全保证措施；
2）施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，当施工作业面高出桩顶设计标高较大时，宜增加混凝土灌注量；清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土；
3）桩施工垂直度偏差不应大于1%；桩位偏差不应大于0.4倍桩径；
4）褥垫层可采用静压夯实，夯填度不得大于0.90；
5）5#、7#、9#楼桩端持力层为第③层卵石；10#楼桩端持力层为第⑤层泥质粉砂岩。
4 施工质量控制
4.1 材料准备
在施工前先对石灰、原土及二八灰土（体积比）进行送样检测，原土的含水率为12.1%，二八灰土的最大干密度为17.2，最优含水率为16.3%。原土含水率与最优含水率相差较大，为保证施工质量，采用大型雾炮机对灰土进行增湿，使其达到最优含水率的±2%，石灰和土料按2：8体积比进行均匀拌合，达到颜色一致，并做到当天拌合料当天用完，严禁隔天使用。
4.2 机械准备
成孔采用履带式柴油锤沉管桩机，灰土拌合机采用150型国产拌合机，夯实机械采用偏心轮夹杆式夯实机，夯锤总质量不小于200kg。
4.3 施工参数
在大面积开工前，先根据设计要求及施工机械的施工能力选择最优的施工参数。经现场反复测试，下土时间2秒，夯锤夯击次数12击为最佳。
4.4 施工质量控制
4.4.1成孔后要及时对桩孔进行检查验收。检查的内容有：桩径、孔深、垂直度、有无塌孔等现象。
4.4.2夯填
① 清底夯：灰土夯填前，应先对桩孔清底夯实，使拔锤过程中的塌落土得到充分夯实，夯击次数一般不小于12击，直到听到清脆声为止。
② 孔内夯实：填料为自动下料，下料时间为2秒，夯锤落距不小于0.5米，顶部落距不小于0.3米。
③ 要严格按试验所确定的参数进行夯填，下料速度和锤击次数要相匹配，确保压实系数≥0.97。
④ 灰土拌合均匀，颜色一致，严格控制好含水量，含水量根据击实报告确定的最优含水量控制在±2%范围内。
⑤ 夯锤落距要经常检查，确保落距500～600mm之间，夯锤直径应比桩孔直径小60～120mm。
⑥ 随机技术人员应对夯填的每个孔的拌合土进行含水量的检查，对含水量较高或较低的土拒绝使用。
⑦ 由专人负责填料，要做到填料均匀，避免回填速度过快，夯击次数不够。
⑧ 隨机抽检。
⑨ 对不合格桩要求现场立即处理，用桩机重新成孔，重新夯填，以确保每根桩的成桩质量。
5 质量检测
孔内填料的夯实质量，应及时抽样检查，其数量不得少于总孔数的2%，每台班不应少于1孔，在全部孔深内，每1m取土样测定干密度，检测点的位置应在距孔心2/3孔半径处，孔内填料的夯实质量，通过现场试验测定，检测合格后可将上部高度为500mm的桩头挖除；应抽样检验处理深度范围内桩间土的平均挤密系数，检测探井数不应少于总桩数0.3%，且不得少于3个；承载力检验应在成桩后14d～28d后进行，检测数量不应少于总桩数1%，且每项单体工程复合地基静载荷实验不应少于3点。
6 检测结果
施工完成后，对地基进行检测，经检测承载力满足设计要求，灰土桩的压实系数平均值大于0.97，桩间土挤密系数平均值大于0.93。CFG桩和灰土桩的共同作用的复合地基承载力大于300kpa，各项指标均能满足设计要求。
7 结束语
处理湿陷性黄土地基，选用灰土挤密桩法，处理深度较大，通过挤密作用能够有效的消除地基土的湿陷性。灰土桩经检测合格后再采用CFG桩复合地基，承载力大大提高，单独采用灰土桩复合地基承载力一般不大于200kpa，而采用两者组合后承载力可以提高到300kpa以上。两者相结合取得了良好的工程效果和经济效益。在施工过程中尤其是灰土桩一定要控制成孔的垂直度并在夯填时保持夯锤位于桩孔的中心位置，这样才能保证桩身灰土的密实性，使工程质量达到如期的效果。
参考文献
[1]《建筑地基处理技术与规范》.JGJ79-2012
[2]《湿陷性黄土地区建筑规范》.GB50025-2004
[3]《复合地基技术规范》.GB/T50783-2012
[4]孟俊毅.《灰土挤密桩在特殊地基中的应用》.2017
作者简介：
余鸿喜，男，山西·太原，1981年生，本科工程师，从事岩土工程勘察、设计及施工相关。
马建新，男，新疆·伊犁，1990年生，本科工程师，主要从事岩土工程施工及设计相关。
关键词：湿陷性黄土；灰土挤密桩；CFG桩
前言
湿陷性黄土是一种常见的特殊性地基土，一般分为自重湿陷性和非自重湿陷性，在工程建设中对湿陷性黄土地基采用不同的处理方法，以满足工程建设的需要，本文介绍的工程案例是采用灰土挤密桩消除地基的湿陷性，然后用CFG桩提高地基的承载力，满足建筑物承载力要求的一种复合地基处理方案。
1 工程概况
1）拟建建筑物基底以下均为黄土状粉土，粉土层厚度3.0-18.0m，湿陷程度为湿陷性轻微-强烈；湿陷类型为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅱ（中等）-Ⅲ（严重），须进行地基处理。
2）5#、7#、9#、10#楼为高层建筑，本工程最初的设计是采用强夯法消除黄土状粉土的湿陷性，然后再采用钻孔灌注桩基础。由于施工场地邻近学校，强夯施工产生的噪音过大及震动过于强烈，所以将设计方案改为先进行灰土挤密桩施工消除基底粉土湿陷后再进行CFG桩施工的复合地基处理方案，CFG桩复合地基承载力≥300Kpa，并经测算造价低于强夯和钻孔灌注桩的组合方案。
1.1 灰土挤密桩处理要求
本工程整片地基消除湿陷处理采用沉管挤密成孔工艺，桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数不小于0.93；处理后地基承载力特征值不小于200kpa，且下部未处理的湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。
1.2 CFG桩复合地基处理要求：
CFG桩直径600mm，呈正方形布置，5#、7#、9#楼桩间距为2.60m，桩长为6-7m；10号楼桩间距为2.8m，桩长为13-18m，桩端持力层为第三层卵石，复合地基承载力不小于300 Kpa。
2 灰土挤密处理方案
2.1 灰土挤密桩设计参数
1）本工程整片地基处理采用挤密成孔工艺，按地下车库基底标高不同，将灰土挤密桩处理区域划分为5个区域，依次为一区至五区。
2）灰土挤密桩桩孔直径0.4m，桩孔按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离为1.0m，有效设计桩长为6.0-7.0m；桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数不小于0.93；处理后地基承载力特征值不小于200kpa，且下部未处理的湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。灰土挤密桩的桩间距及桩径应根据现场的实际情况及施工机械的能力进行设计，桩径一般设计为300-600mm为宜，桩径过大或过小都会给施工带来难度或增加工程的造价。
3）孔底在填料前应进行夯实，桩孔内填料选用灰土，其消石灰与土的体积配合比为2：8；土料宜选用粉质黏土，土料的有机质含量不应超过5%，且不得含有冻土、渣土垃圾，其颗粒不应大于15mm。石灰选用新鲜的消石灰或生石灰粉，粒径不应大于5mm。填料含水量宜控制在最优含水量±2%；填料时宜分层回填夯实，填料的压实系数不应低于0.97。
4）灰土垫层
①宽度：各边褥垫层铺设宽度应每边比基础底边缘宽出500mm；②厚度：300mm；③材料：采用2：8灰土，具体要求同桩孔内填料；压实系数不应低于0.95。灰土垫层位于基础垫层下部。④CFG桩部分不做灰土垫层，只做级配砂石褥垫层。
2.2 灰土挤密桩施工要求
1）场地施工前，应根据本方案进行成孔挤密试验，依据检测结果最终确定各项参数。
2）待检测试验各项检测结果达到规范要求后，方可进行大面施工。
3）施工时应按照从里（或中间）向外间隔1-2孔的顺序进行施工，桩施工后应将表层挤松的土挖出或分层夯压挤密。
4）成孔挤密，应间隔分批进行，成孔后应及时夯填。成孔时，地基土宜接近最优含水量，当土的含水量低于12%时，对拟处理范围内的土层进行增湿。
5）土方开挖时桩顶标高以上应预留松动土层，厚度宜为0.5m，在铺设灰土垫层前，应按设计要求将桩顶标高以上的预留松动土层全部挖除。
6）成桩时预留高度为500mm灰土桩体作为保护桩头，铺设褥垫层之前截除。500mm的保护土层采用人工开挖，施工时，严格控制标高，严禁超挖。
7）灰土挤密桩具体施工要求要符合《建筑地基处理技术规范》第7.5.3条及《湿陷性黄土地区建筑规范》第6.4条规定。
8）待灰土挤密桩所有试验验收合格后，方可进行CFG桩的施工。
2.3 灰土挤密桩质量检验
1）孔内填料的夯实质量，应及时抽样检查，其数量不得少于总孔数的2%，每台班不应少于1孔，在全部孔深内，每1m取土样测定干密度，检测点的位置应在距孔心2/3孔半径处。孔内填料的夯实质量，也可通过现场试验测定。检测合格后可将上部500mm高的桩头挖除。
2）应抽样 验处理深度范围内桩间土的平均挤密系数，检测探井数不应少于总桩数0.3%，且不得少于3个。
3）对桩间土的湿陷性按《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）进行试验，土工常规试验（现场取样室内试验）要求取样深度为黄土状粉土范围深度内，每隔0.5～1.0m取原状样一件，测定内容：含水量、孔隙比、压缩系数、干密度、湿陷系数等。
4）对该工程尚应进行现场浸水静载荷实验，实验方法应符合《湿陷性黄土地区建筑规范》的规定。
5）承载力检验应在成桩后14d-28d后进行，检测数量不应少于总桩数1%，且每项单体工程复合地基静载荷实验不应少于3点。
6）竣工验收时，灰土挤密桩复合地基的承载力检验应采用复合地基静载荷试验。
7）施工及检测应严格按照《建筑地基处理技术规范》、《湿陷性黄土地区建筑规范》、《復合地基技术规范》的相关要求进行。其他说明中未尽事宜均参照以上规范。 2.4 合格标准
1）土工试验合格标准：处理深度范围内土层湿陷系数小于0.015。
2）载荷试验合格标准：整个处理区域载荷试验承载力特征值不小于200KPa。
3）灰土挤密桩孔内填料的夯实质量：分层压实系数不小于0.97。
4）桩间土的平均挤密系数：平均挤密系数不小于0.93。
3 CFG桩地基处理方案
3.1 CFG桩设计参数
待灰土挤密桩所有试验验收合格后，方可进行CFG桩地基处理，施工采用机械成孔复合地基（CFG桩），设计要求处理后复合地基承载力特征值fspk见表；本工程CFG桩复合地基布桩方式采用正方形或矩形布桩，桩位布置详见《CFG桩桩位平面布置图》，各设计参数详见下表：
在设计桩顶标高以上设置300mm厚褥垫层，每边超出基础筏板外边线500mm，褥垫层采用级配良好的砂石，最大粒径≤30mm；桩体材料采用C25混凝土。
3.2 CFG桩施工要求
1）采用机械成孔、孔内灌注混凝土成桩工艺，必须采取相应的安全保证措施；
2）施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，当施工作业面高出桩顶设计标高较大时，宜增加混凝土灌注量；清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土；
3）桩施工垂直度偏差不应大于1%；桩位偏差不应大于0.4倍桩径；
4）褥垫层可采用静压夯实，夯填度不得大于0.90；
5）5#、7#、9#楼桩端持力层为第③层卵石；10#楼桩端持力层为第⑤层泥质粉砂岩。
4 施工质量控制
4.1 材料准备
在施工前先对石灰、原土及二八灰土（体积比）进行送样检测，原土的含水率为12.1%，二八灰土的最大干密度为17.2，最优含水率为16.3%。原土含水率与最优含水率相差较大，为保证施工质量，采用大型雾炮机对灰土进行增湿，使其达到最优含水率的±2%，石灰和土料按2：8体积比进行均匀拌合，达到颜色一致，并做到当天拌合料当天用完，严禁隔天使用。
4.2 机械准备
成孔采用履带式柴油锤沉管桩机，灰土拌合机采用150型国产拌合机，夯实机械采用偏心轮夹杆式夯实机，夯锤总质量不小于200kg。
4.3 施工参数
在大面积开工前，先根据设计要求及施工机械的施工能力选择最优的施工参数。经现场反复测试，下土时间2秒，夯锤夯击次数12击为最佳。
4.4 施工质量控制
4.4.1成孔后要及时对桩孔进行检查验收。检查的内容有：桩径、孔深、垂直度、有无塌孔等现象。
4.4.2夯填
① 清底夯：灰土夯填前，应先对桩孔清底夯实，使拔锤过程中的塌落土得到充分夯实，夯击次数一般不小于12击，直到听到清脆声为止。
② 孔内夯实：填料为自动下料，下料时间为2秒，夯锤落距不小于0.5米，顶部落距不小于0.3米。
③ 要严格按试验所确定的参数进行夯填，下料速度和锤击次数要相匹配，确保压实系数≥0.97。
④ 灰土拌合均匀，颜色一致，严格控制好含水量，含水量根据击实报告确定的最优含水量控制在±2%范围内。
⑤ 夯锤落距要经常检查，确保落距500～600mm之间，夯锤直径应比桩孔直径小60～120mm。
⑥ 随机技术人员应对夯填的每个孔的拌合土进行含水量的检查，对含水量较高或较低的土拒绝使用。
⑦ 由专人负责填料，要做到填料均匀，避免回填速度过快，夯击次数不够。
⑧ 隨机抽检。
⑨ 对不合格桩要求现场立即处理，用桩机重新成孔，重新夯填，以确保每根桩的成桩质量。
5 质量检测
孔内填料的夯实质量，应及时抽样检查，其数量不得少于总孔数的2%，每台班不应少于1孔，在全部孔深内，每1m取土样测定干密度，检测点的位置应在距孔心2/3孔半径处，孔内填料的夯实质量，通过现场试验测定，检测合格后可将上部高度为500mm的桩头挖除；应抽样检验处理深度范围内桩间土的平均挤密系数，检测探井数不应少于总桩数0.3%，且不得少于3个；承载力检验应在成桩后14d～28d后进行，检测数量不应少于总桩数1%，且每项单体工程复合地基静载荷实验不应少于3点。
6 检测结果
施工完成后，对地基进行检测，经检测承载力满足设计要求，灰土桩的压实系数平均值大于0.97，桩间土挤密系数平均值大于0.93。CFG桩和灰土桩的共同作用的复合地基承载力大于300kpa，各项指标均能满足设计要求。
7 结束语
处理湿陷性黄土地基，选用灰土挤密桩法，处理深度较大，通过挤密作用能够有效的消除地基土的湿陷性。灰土桩经检测合格后再采用CFG桩复合地基，承载力大大提高，单独采用灰土桩复合地基承载力一般不大于200kpa，而采用两者组合后承载力可以提高到300kpa以上。两者相结合取得了良好的工程效果和经济效益。在施工过程中尤其是灰土桩一定要控制成孔的垂直度并在夯填时保持夯锤位于桩孔的中心位置，这样才能保证桩身灰土的密实性，使工程质量达到如期的效果。
参考文献
[1]《建筑地基处理技术与规范》.JGJ79-2012
[2]《湿陷性黄土地区建筑规范》.GB50025-2004
[3]《复合地基技术规范》.GB/T50783-2012
[4]孟俊毅.《灰土挤密桩在特殊地基中的应用》.2017
作者简介：
余鸿喜，男，山西·太原，1981年生，本科工程师，从事岩土工程勘察、设计及施工相关。
马建新，男，新疆·伊犁，1990年生，本科工程师，主要从事岩土工程施工及设计相关。