前言

随着我国经济持续稳定的增长，城市化进程的进一步加快，我国在西北地区的建设工程需求量也在逐年增加。人们当前对工程质量意识逐年增强，加之我国西北地区土质多为湿陷性黄土，建筑地基挤密桩技术将在我国西北地区的房屋建设工程的施工中起到越来越重要的地位和作用。建筑地基采用挤密桩的发展必将向规范化、标准化、针对化的方向发展。不同的土质情况适用哪种地基处理形式。在我国经济高速增长的支持下，灰土挤密桩技术的发展及在西北地区的应用将面临前所未有的机遇，在加快引进国外先进技术的基本上，努力消化创新，加强研发和人才培养，其前景是非常乐观的。本工程通过对湿陷性黄土建筑地基挤密桩施工进行研究，总结出了一套快速、高效、满足质量和安全的湿陷性黄土地区建筑地基处理施工技术。

1施工技术创新的背景

由公司第三分局承建的西宁第八项目工程，项目共分为3个院区，有新建和整修改造。当地地质情况多为湿陷性黄土，湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，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^[1]。依据地质勘察报告及现场实际情况判断，项目新建工程1号院场地地质条件为IV级自重湿陷性场地，而在该院区中3-5号楼、4-2号楼、动力中心等建筑所在区域处湿陷性更严重，在采用原设计素土挤密桩施工时，塌孔缩孔严重，无法满足设计要求。故在满足地基承载力要求的同时为确保工程施工质量、安全、经济，经项目部研究，特选用灰土挤密桩施工技术进行施工。为保证灰土挤密桩施工工序的严谨，项目部就如何高质量、高标准、高要求完成任务，展开讨论。经多方讨论，各级领导引领，最终确定成立“湿陷性黄土建筑地基挤密桩施工关键技术研究”科研攻关小组，由于本人当时在该项目担任副总工，故由我本人兼任攻关小组组长。

2施工技术创新拟解决的问题

(1)土质属于含水率更大的湿陷性黄土，成孔后缩孔、塌孔、回淤情况严重，如何有效避免成孔后缩孔、塌孔、回淤情况的出现，保证后续施工工序的衔接，对施工成孔顺序及各项施工工序管控要求更高。

(2)针对沉管成孔的传统式挤密桩施工方法，面对缩孔塌孔回淤严重的地质，如何更好地保证成孔孔内的顺畅及垂直度，以利于后续灰土回填夯实施工。

(3)工期要求紧，如何在保证质量、安全的前提下，提高灰土挤密桩施工进度。

3湿陷性黄土建筑地基挤密桩施工技术创新的关键点分析

3.1技术创新研究内容

本工程为重要房建项目，任务重，工期紧，意义重大。为了保证工期正常进行，并保质保量、高效、快速地完成地基处理任务，确保工程主体施工进展顺利。项目通过对所有单体地质情况认证勘察了解，针对部分单体地质情况的严重性进行分析，方案对比筛选，选择了经济可靠的灰土挤密桩施工技术进行该处的地基处理。基于该施工方法，对此处地基灰土挤密桩施工方式及过程等各主要工序进行研究，找出各个环节的重难点，制定切实可行的措施，进行优化改进。主要研究开发内容如下：

(1)采取措施，避免成孔后缩孔及塌孔；

(2)对灰土挤密桩成孔过程中的主要施工机械及施工顺序进行优化，保证孔内垂直度并清查干净，为后续灰土夯填打下良好的基础；

(3)优化打孔的间隔顺序及回填配合，确保成孔后不被破坏，施工顺利进行；(4)优化施工过程旁站记录制度及影响资料收集，做到资源化、可视化施工；

(5)合理进行地基保护措施，防止地基处理完后受到破坏降低地基承载力；

(6)通过研究，合理进行回填灰土的配比，使得采用灰土挤密桩处理完地基后单桩挤密系数承载力和复合地基承载力均满足设计要求。

3.2技术原理

灰土挤密桩施工是经过试验研究后，采用合适的配比在回填土中掺入石灰，以此来产生离子交换和凝硬等反应，使土强度显著提高。成孔中先利用柴油锤沉管机成孔，当遇缩径、回淤的地方，继而采用长螺旋钻机进行清孔，随后用配比好的灰土对孔内分层回填夯实，使桩间土挤密，以达到设计要求的桩间土挤密系数、桩身土挤密系数与复合地基承载力要求^[2]。灰土挤密桩施工可更加有效的去除地基土的湿陷性，提升承载力、降低压缩性，有效解决了湿陷性黄土地基较难处理的难题。

3.3技术的主要创新点

(1)由于地质的特殊性复杂性，如何采用相对应的机械进行施工是成孔的主要创新点，灰土挤密桩施工时，柴油锤沉管机每台班配备3人，负责机械操作、指挥、沉管垂直度等；长螺旋钻机每台班配备2人，负责操作和指挥，对沉管成孔后孔内缩孔回淤的情形进行清孔；回填土夯填施工配备3人，负责拌料、运输、夯填机操作。施工时通过对人员和机械的合理安排，节省成孔及夯填等各工序转换时间。

(2)通过沉管成孔及长螺旋钻孔施工时，对孔内土质含水率等进行分析，对灰土进行适当的配比。对不同孔内进行灰土一次性分层夯填施工，通过灰土挤密桩自身的特性消除地基的湿陷性，使得成桩桩身挤密系数和承载力均满足设计要求。

(3)在成孔过程中，无论是采用柴油锤沉管成孔还是旋挖钻机成孔时，怎样能不出现桩孔倾斜、偏斜等现象，是施工的重点。首先在成孔过程中对桩采用激光校准技术对垂直度检测和检查，做到准确无误。其次对套管的顺直度检查和校正，施工前应在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正^[3]。最后就是纠偏问题，在成孔过程中如果垂直度偏差过大就要及时进行纠正。

4湿陷性黄土建筑地基挤密桩施工工艺分析

4.1人员机械配置计划

（1）主要作业人员：每班设备操作工6人、管理员2人。施工机具应由专人负责使用和维护，大、中型机械特殊机具需执证上岗，操作者须经培训后，执有效的合格证书可操作。主要作业人员经过安全培训，并接受施工安全、技术交底。

（2）打桩设备：2台长螺旋钻机、2台履带式沉管桩机、1.5T重的夯实机2台；

（3）运输设备：小铲车、ZL40装载机若干；

（4）其他：所有机械设备配置量根据现场工期及实际情况据实调整。

4.2施工原理

施工准备、成孔挤密、桩孔夯填和质量检验等项，其中质量检验需在各项工序后分次进行，填料配制应在夯填施工中及时配用。

利用柴油锤沉管机成孔，若遇缩径、回淤的地方，采用长螺旋钻机进行清孔，对孔内分层回填夯实灰土，并使桩间土挤密，以达到要求的桩间土密度、桩身土密度与复合地基承载力要求。

4.3桩机就位

桩机就位：桩位经过验收合格后，按照已放样完成的桩点位稳固安置机械，使沉管机桩尖中心对准桩孔中心。

4.4桩孔成孔

本工程采用柴油锤沉管冲击成孔，根据各单体楼图纸设计的桩长，在桩管上用红色油漆标记出桩长位置，以便确定成桩深度。每次桩机就位待桩管稳定垂直并保证桩尖对准标记的桩中心位置，方可开锤施工。施工过程中如发现桩管打偏，应及时停止，拔出桩管，对倾斜桩孔回填后，重新定位、成孔。桩机就位后，使沉管桩尖对准桩位，调平扩桩机架，使桩管保持垂直，用线锤吊线检查桩管垂直度，确保垂直度偏差不大于1.0%^[4]。利用机械动力成孔。在桩尖开始入土时，先低锤轻击，待沉入土中1～2m后且各方面都正常后，再用预定的速度、落距、锤击沉管至设计深度，如图1所示。

图1柴油锤沉管桩机成孔

4.5清孔

由于此次施工涉及的建筑物所在地质条件复杂，地下土质含水率较高。故采用灰土挤密桩进行地基处理，但在沉管成孔过程中，会遇到缩径或回淤的现象出现，若出现此情况后，采用长螺旋钻机进行清孔，如图2所示。将缩径、回淤部位的土清理干净，使整个孔径达到设计要求，保证在夯填过程中，夯锤能够正常下落及提升。

图2长螺旋钻机清孔

4.6填料夯击

(1)填料加水及运输：运输道路要坚实，循环畅通，并有回转余地。施工运输车辆必须严格遵守公路交通规则，文明、安全行驶。运输车辆应覆盖运输至施工现场。组织好材料的采购、运输和储备工作，保证施工用料。回填灰土的质量控制：

1)原材料控制

原材料石灰进场后送实验室进行检测。现场取土，确定原位土的土质及含水率是否适宜作灰土桩的混合料，现场原土需送检检测。土料中不得使用淤泥土、冻土、腐殖土和膨胀土。

2)拌制填料的控制

回填所选用灰土严格按设计要求的质量配合比进行拌制，熟石灰占混合料质量比为8% (磨细生石灰为6%)，现场采用的是熟石灰拌制灰土，则根据设计的质量比可简单换算体积为1:13(熟石灰：土料)，具体可根据试验室采集原料进行击实试验后确定的配合比来现场拌和配置灰土，施工过程中要严格控制灰土的配合比，施工中经常监督检查；石灰采用新鲜生石灰，颗粒粒径不大于5mm，不得夹有半熟化的生石灰块。土料采用黏性土为宜，土料塑性指数大于15，不得含有松软杂质，颗粒粒径不大于15mm。本工程采用装载机拌料及人工配合进行灰土拌和，灰土充分拌和至颜色均匀一致，拌和时需要加适量水时，应边搅拌边加水，以免形成土团，使拌和物含水量接近最优含水量。现场简易鉴定含水率的方法为“手握成团，落地开花”。

(2)成桩，采用分层夯填法对桩孔进行回填。

(3)成孔检验：夯填前测量成孔深度、孔径、垂直度是否符合设计及规范要求，并做好记录。

(4)夯机就位与清底：在进行长螺旋钻清孔后，孔底虚土可能较多，针对设计要求进行清底。待夯实机平稳就位后，使夯锤对准孔中，首先进行清底(在不填料的情况下，

先空夯6-8击，直到孔底发出清脆的咚咚声)，然后进行分层夯填。

(5)填料夯实：每次填料0.07m³-0.09m³(300mm-400mm)，首先提锤高度2米，轻击2次，然后提锤高度5米，夯击8次，依次填至桩顶。

4.7施工成孔及回填顺序

灰土挤密桩成孔和孔内回填夯实的施工顺序，当整片处理地基时，宜从中(或中间)向外间隔(1~2)孔一次进行，对大型工程，可采取分段施工；当局部处理地基时，宜从外向里间隔(1~2)孔依次进行。成孔后立即回填，以防止邻孔之间互相挤压造成相邻孔

缩孔或振动坍塌。当整片处理时宜由内向外进行，局部处理宜由外向内进行。

4.8沉管桩成孔夯填及注意事项

(1)桩机必须安放平稳，在施工过程中机架不得发生位移或倾斜。

(2)桩管上设置醒目牢固的尺度标志，沉管过程中注意桩管的垂直度和贯入速度，

发现反常现象及时分析原因并进行处理。

(3)桩管沉入设计深度后应及时拔出，不宜在土中搁置较长时间，以免摩阻力增大拔不出管。

(4)拔管成孔后，由质检人员负责检查桩孔的质量，量测孔径、孔深，如发现有缩径、回淤等情况，需扩孔至设计值。

(5)夯实就位要保持平稳、沉管垂直，夯锤对准桩位中心，确保夯锤能自由落入孔内。

5技术经济效益分析

5.1社会效益

针对湿陷性黄土区域建筑地基处理，采用灰土挤密桩能最大限度地减少成本，能够有效加快施工进度，满足本工程成本可控、质量高、工期紧的要求，并且有利于加大社会需求，同时提升企业的信誉度和知名度。

5.2节能减排及经济效益

地基处理采用灰土挤密桩施工技术改善了作业环境，减少了土方开挖或回填造成的扬尘污染，并且缩小施工面积，减少机械使用量，减少了机械噪音及油料对于人体和环境的污染伤害。灰土挤密桩施工方法与传统地基换填施工相比较，能最大限度地减少人工、材料、机械的投入成本，能够有效加快施工进度，缩短工期，满足本工程成本可控、质量高、工期紧的要求。为公司节约大量资金。

结语

通过对湿陷性黄土建筑地基挤密桩施工技术研究，对灰土挤密桩施工的机械组合配备、缩孔回淤严重的清孔施工、挤密夯填的灰土配合比及夯填工艺等进行研究，制定相关控制措施，形成一套更为完善的技术成果，具有显著的社会、经济效益，最大程度缩短施工工期，推广前景良好。

参考文献

[1]孙万虎.湿陷性黄土评价及处治方法研究[J].黑龙江交通科技,2023,46(09):26-28.

[2]韩晓宇.湿陷性黄土的分类及其地基的处理方法[J].中国住宅设施,2019,(11):72-73.

[3]王菊,师元,王浩.湿陷性黄土之灰土挤密桩地基处理案例分析[J].中国住宅设施,2019,(10):91-92.

[4]孙章平.水泥土挤密桩在大厚度湿陷性黄土地区渠道地基处理中的应用研究[J].水利规划与设计,2019,(08):123-127.