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摘要：本文以湿陷性黄土地区某水厂工程为背景，采用素土挤密桩的地基处理措施，并开展击实试验、地基载荷试验、湿陷性试验、动力触探试验检测地基处理效果，分析得出：（1）击实扰动样最大干密度约1.71g/cm3，最优含水率约15.0%；（2）素土挤密桩区域单桩复合地基承载力特征值为160～180kPa，满足设计要求；（3）桩体及桩间土的湿陷性试验结果表明，4.52%试验点具轻、中等湿陷性，地基处理深度内湿陷性已基本全部消除；（4）地基处理区域可判断为中密～密实。
关键词：挤密桩；湿陷性黄土；击实试验；地基荷载试验；湿陷性试验；动力触探试验
1 引言
湿陷性黄土结构疏松、孔隙发育，是一种特殊性质的土。当未受水浸湿时，其强度较高、压缩性较小；当在受水浸湿时，其结构会迅速破坏，产生较大下沉，强度迅速降低。在湿陷性黄土地区进行建设，应采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。湿陷性黄土地基处理是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力，常用处理方法有：换土垫层、强夯法、桩基础、挤密桩法等。近年来，挤密桩以其处理地基施工简便、速度快、效果好、造价低等优点，在湿陷性黄土地区得到广泛应用。对于素土挤密桩处理湿陷性黄土地基，可通过各种试验方法验证其处理效果。
针对素土挤密桩处理湿陷性黄土的效果检测分析，王小军等[1]将柱锤冲扩桩、水泥土挤密桩、强夯处理自重湿陷性黄土地基对比研究；杨校辉等[2]、赵文强等[3]、刘志伟等[4]开展浸水荷载试验来研究湿陷性评价等难题；柳教利[5]基于既有非饱和土理论开展湿陷性黄土地基处理试验研究；齐秀廷[6]通过现场原位测试，开展夯扩挤密桩的单桩强度、桩土应力比、桩土复合模量等研究；梅源[7]开展了黄土山区高填方沉降变形控制技术试验研究；米海珍等[8]在试验中通过考虑桩心距、处理深度、处理范围及桩孔填料等不同影响因素，来检验挤密桩处理湿陷性黄土地基的效果；胡长明等[9]进行了综合试验，研究表明，采用冲击沉管或振动沉管工艺施工素土挤密桩，工效不佳。
本文为评价素土挤密桩处理湿陷性黄土效果，进行湿陷性黄土试验数据分析，所得成果可为类似工程检测分析提供参考。
2 工程概况
某净水厂工程工程项目，其中一期规模75万m3/d，占地21.475公顷，约322.125亩，场地东西平均长约595m，南北平均宽约483m，基本呈长方形展布。考虑净水厂处理工艺对高程要求及场地整平土方平衡等因素控制，厂区建成后的竖向设计标高约为1600.40～1605.70m。回填土的压实系数不小于0.97，厂区内河沟的回填压实系数不小于0.94，厂区红线外两个深坑回填系数不小于0.90。水处理间土方开挖及素土挤密桩施工，并保证合理节约施工成本，减少场区内土方二次倒运，将开挖土方回填至河谷内。
从现有高程1595.5基坑开挖至1591.5，基坑开挖深度为4.0m，开挖后再进行素土挤密桩施工，桩长为15m，桩孔直径为DN400，桩布置为等边三角形，间距为900mm，桩底标高为1576.5。场地地质条件如表1。
3 试验结果分析
3.1 击实试验结果分析
在现场取击实扰动样进行标准击实试验，取其中代表性的五组绘制最大干密度与最优含水量曲线图，由图1可知，五组试样的最大干密度分别为1.71g/cm3、1.73g/cm3、1.71g/cm3、1.70g/cm3、1.70g/cm3，对应的最优含水率分别为15.0%、15.1%、15.0%、15.0%、17.3%。
图1 最大干密度与最优含水量曲线图
3.2 复合地基载荷试验结果分析
在不同区域分别进行素土挤密桩和素土换填垫层地基处理，绘制相应的荷载～沉降曲线（p～s曲线）。如图2所示，荷载点A1、A2、A3为素土挤密桩地基处理，荷载点B1、B2、B3为素土换填垫层地基处理，并按比例界限法和相对变形法（s/d=0.008）进行综合整理和分析，确定相应载荷试验点的承载力特征值。
载荷试验结果表明：素土挤密桩区域单桩复合地基3个检测位置承载力特征值为160～180kPa，均不小于设计要求的160kPa，承载力满足规范及设计要求。素土换填垫层地基3个检测位置承载力特征值为160～165kPa，均不小于设计要求的160kPa，承载力满足规范及设计要求。
素土挤密桩地基处理和素土换填垫层地基处理所得到的的承载力相差不大，但考虑到素土挤密桩的成本更低、施工方法更简单、施工工期更短，可判断前者更具有优势。
图2 荷载～沉降曲线
3.3 湿陷性试验结果分析
在素土挤密桩区域布置探井采取桩体及桩间土原状样进行室内湿陷性试验，试验结果见图3。
桩体及桩间土的湿陷性试验结果表明：
在素土挤密桩区域，在155件样品中，3件样品湿陷系数介于0.030～0.042之间，占总量的1.94%，具有中等湿陷性，7件样品湿陷系数介于0.015～0.030之间，占总量的4.52%，具有轻微湿陷性，且在水平和垂直方向具有不连续的湿陷性，其余样品湿陷性系数均小于0.015，不具有湿陷性。可以判断，素土挤密桩区域具湿陷性的地基土经挤密处理后，地基处理深度内湿陷性已基本全部消除。
图3 湿陷系数沿深度变化散点图
3.4 动力触探试验
为了解地基处理深度内下部分布有较多粗颗粒混合土的力学性质，评价其密实程度和强度，本次检测采用重型动力触探试验对其进行测试，试验成果详见表2。
根据施工单位提供的素土挤密桩地基处理桩位平面图，结合场地地形，该检测工作共布置6个动力触探试验点，其中3个试验点位于地基挤密处理范围内，3个试验点位于地基处理以外约25m的原始冲沟沟心回填处，以作为未进行地基处理的对比分析孔。从表2可以看出：
（1）土质均匀且未经处理区域，锤击数介于2~9击，平均锤击数6.1击；土质均匀且地基处理深度内，锤击数介于8~24击，平均锤击数15.5击，较未经挤密桩地基处理区域提高约2.54倍。
（2）土质较均匀但含零星粗颗粒混合土且未经处理区域，锤击数介于10~32击，平均锤击数14击；土质较均匀但含零星粗颗粒混合土且地基处理深度内，锤击数介于17~75击，平均锤击数41.7击，较未经挤密桩地基处理区域提高约2.98倍。
（3）含较多粗颗粒混合土且未经处理区域，锤击数介于1~10击，平均锤击数4.2击；含较多粗颗粒混合土且地基处理深度内，锤击数介于10~104击，平均锤击数56.8击，较未经挤密桩地基处理区域提高约13.52倍。
可判断挤密处理后土层密实度为为中密～密实。
4 结论
本文针对挤密桩处理湿陷性黄土地基，进行了处理效果的试验数据分析，得出如下分析结论：
（1）挤密后最大干密度约1.71g/cm3，最优含水率约15.0%；
（2）素土挤密桩区域单桩复合地基承载力特征值为160～180kPa，与换土垫层地基处理区域相比，地基承载力相差不大，都满足设计要求；
（3）桩体及桩间土的湿陷性试验结果表明，4.52%试验点具轻、中等湿陷性，地基处理深度内湿陷性已基本全部消除；
（4）地基处理区域可判断为中密～密实。
参考文献：
[1] 王小军，王文笛，李明，等.Ⅳ级自重湿陷性黄土区客运专线铁路路堤处理地基的现场试验研究[J].岩土力学，2013（s2）：318-324.
[2] 杨校辉，黄雪峰，朱彦鹏，等.大厚度自重湿陷性黄土地基处理深度和湿陷性评价试验研究[J].岩石力学与工程学报，2014，33（05）：1063-1074.
[3] 赵文强，黄志军.灰土挤密桩复合地基浸水载荷试验研究[J].路基工程，2014（05）：125-128.
[4] 刘志伟，申汝涛.钻孔挤密桩处理强湿陷性黄土地基试验研究[J].岩土力学，2009，30（s2）：339-343.
[5] 柳教利.高速铁路湿陷性黄土地基处理试验研究[D].中国铁道科学研究院，2012.
[6] 齐秀廷.夯扩挤密桩改良强湿陷性黄土地基试验研究[J].中外公路，2015，35（02）：57-60.
[7] 梅源.黄土山区高填方沉降变形控制技术试验研究[D].西安建筑科技大学，2010.
[8] 米海珍，杨鹏.挤密桩处理湿陷性黄土地基的现场试验研究[J].岩土力学，2012，33（07）：1951-1956.
[9] 胡长明，梅源，王雪艳，等.素土挤密桩处理超高填方下深厚湿陷性黄土地基的试验研究[J].安全与环境学报，2012（5）：201-203.
论文作者:陆基伟1,姚杰1,范永祥2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/10/1
标签：地基论文; 黄土论文; 区域论文; 承载力论文; 深度论文; 荷载论文; 系数论文; 《基层建设》2018年第25期论文;