灰土挤密桩成孔困难解决办法

灰土挤密桩成孔困难解决办法

摘要：本文针对陕西省渭南市蒲城地区灰土挤密桩采用导杆式柴油打桩机成孔困难的原因进行了分析，提出切实可行的施工方案，并对方案采取的措施进行精确计算。经验证，达到处理前的期望值，为今后类似工程施工提供了参考经验。

关键词：灰土挤密桩柴油打桩机成孔困难解决方案

1 概述

灰土挤密桩是加固地下水位以上湿陷性黄土地基的一种方法。它是利用打入钢套管，或震动沉管，或炸药爆扩等方法，在土中形成桩孔，然后再空中分层填入灰土并夯实而成。在成孔和夯实过程中，原处于桩孔部位的土全部挤入周围土层中，使距桩周一定距离内的天然土得到挤密，从而消除桩间土的湿陷性并提高承载力。

2 灰土挤密桩成孔困难原因及解决办法

土的天然含水量对挤密效果和成桩难易程度有着直接的影响，在施工时应将含水量控制在最优含水量左右，以期用最小的能量获得最好的挤密度。当天然含水量在最优含水量的干侧（即小于最优含水量）时，土的结构具有凝聚结构特点，强度高、较脆硬、不易挤密，但浸水是容易产生附加沉降。当天然含水量在最优含水量湿侧（即大于最优含水量）时，土具有分散结构的特征，这种土体的可塑性大、变形能力强，但强度较低，且具有不等向性。

当天然含水量在0.6倍液限含水量范围内时，为最优含水量，此时成孔难度最小，挤密程度最佳；当天然含水量大于25%时，挤

密效果较差，拔管后容易形成缩颈；当含水量小于14%时，则钢管不易打入，造成施工困难。这时应将地基土预先浸润，使其含水量提高到最优含水量时再施工。

3 工程实例

3.1 工程概况

该工程位于蒲城县延安路西段，地上为18层剪力墙结构，基础形式为箱形基础，地基处理方式为12.5m灰土挤密桩。地质情况根据《岩土工程勘察报告》，场地湿陷类型为自重湿陷性场地；地基湿陷等级为ⅱ级（中等）。

3.2 存在问题

灰土挤密桩成孔采用3.2t导杆式柴油打桩机。在拟建场地西片区域施工时，成孔锤击次数最大为717锤，远大于东片区域200-300锤左右的锤击次数，成孔困难，对机械损耗及成孔费用都在期望值之外。对该难成孔场地，施工队伍曾变更方案，采用机械洛阳铲成孔一组，随后灰土回填夯实。经静载荷试验后得出结论，该变更措施未能消除桩间土的湿陷性，需另寻方案。

3.3 原因分析及解决方案

施工队伍采取的机械洛阳铲成孔方案，只是将孔内土进行换填，对挤密桩间土未达到挤密以消除湿陷性的目的，故不可行。解决办法，只能从降低锤击次数的方面着手。

根据《岩土工程勘察报告》土工试验成果报告表中1，5号探孔试验数据，探点以下6.15m土层范围内，含水量偏低，该土层范围

内含水量加权平均值为12.38%，而该土层的经验最优含水量为液限含水量的60%，即17.76%。依据《湿陷性黄土地基》中关于灰土挤密桩施工问题处理办法，当土的含水量低于14%时，将使沉管困难，这点与现场施工情况相符。其余各探点含水量均大于14%这个界限，理论上易于成孔，这点也和现场情况相符。因此，对该片场地处理方案为，预先加水浸湿含水量偏低的土层范围，使其达到最优含水量即可。

具体做法为：由于该含水量偏低土层，经开挖后，剩余量约为3m左右，深度不大，可采用人工洛阳铲按1.0-1.5m间距掏浸水孔（孔径约8cm），孔深达到需浸水土层深度以上0.5m，孔中放入小石子（防止塌孔），其深度为预计浸水深度的3/4，然后筑埂放水，浸后1-3天即可施工，每孔浸润影响半径约为1.25m。浸水量计算如下：

w=kωγd0v（ωy-ω0）=1.1×1.358×π×1.252×2×（0.296×0.6-0.1238）=0.79m3

（式中各符号含义为：损耗系数；土层处理深度范围内干容重加权平均值；浸水影响土体体积；土层处理深度范围内最优含水量加权平均值；土层处理深度范围内含水量加权平均值。）

3.4 施工操作。

3.4.1 首次实施存在不足和经验总结。

在具体实施过程中，存在以下三个方面问题：①施工队伍采用人工洛阳铲，由于施工器具原因，成孔孔径在5cm左右，这样每个

孔渗水面积约为0.47m2，减少了0.28m2，减少率为37%；②成孔后注水量和石子填入量不够，造成注水后有塌孔现象，使得渗水深度和影响范围受到一定影响；③孔距为2.5m，大于要求的1-1.5m范围。

经过三天浸润，7月1日下午打桩机先后在孔间和孔上做试打孔三个。第一、二次成孔在孔间，次数分别为550锤、520锤；第三次在孔上，次数为420锤。较之处理以前717锤击次数，都有大幅度减少，对所成三孔进行检查，拔管后未见塌孔和缩孔等不良现象，孔壁光滑平整。得出结论，只要提高3m左右土层含水量至最优含水量，即：液限含水量的60%，即可提高打桩效率，节省费用，该方案可行。

由于存在上述三个方面不足，使得孔间土浸湿量和深度都不够，土层处理后没有达到最佳效果，故还需再次处理。

3.4.2 二次实施过程和结论

本次实施继续采用人工洛阳铲成孔，具体做法为：①在原孔上重新掏孔，同时将孔径扩大到8cm左右；②在原孔间继续掏孔，使间距达到1-1.5m范围内；③继续按量注水，加入石子防止塌孔。

施工队依照处理方案对注水孔进行加密施工，成孔后加入足够量的碎石，防止塌孔。碎石全部添加到位后按设计量向孔内注水。经4天浸润，于7月11日下午4点再在难打桩区域打试桩三根，锤数分别为240、180和220。拔管后检查，未见塌孔和缩孔等不良

现象，孔壁依然光滑平整。施工队安排7月12日该片区域灰土挤密桩正式开始施工。

经过再次严格按设计施工后，对该片区域土层处理后锤击次数与东边易打桩区域次数基本相当，处理效果达到期望值。同时也证明了对该土层打桩困难的问题原因分析正确，方案采取得当，处理深度及注水量计算合理。

4 结论

灰土挤密桩采用导杆式柴油打桩机成孔困难问题处理方案，在大幅度减少了打桩锤击次数的基础上，节约了打桩费用和打桩机械损耗，同时在一定程度上也消除了原土层的湿陷性。

参考文献：

[1]中华人民共和国建设部标准《湿陷性黄土地区建筑规范》gb

50025-2004，中国建筑工业出版社，2004.

[2]西安建筑科技大学《湿陷性黄土地基》，中国建筑工业出版社，46页.

[3]陈仲颐，周景星，王洪谨《土力学》.清华大学出版社，2001，38页.