前言

素土挤密桩法由苏联阿别列夫教授于1934年发明，是俄罗斯和东欧国家深层处理湿陷性黄土地基的一种主要方法。我国自20世纪50年代中期开始，在西北黄土地区多次进行土桩挤密地基的试验研究和应用。钻孔灌注桩桩端后注浆施工是近年推广的提高桩承载力、减少桩的变形的有效方法，桩端后注浆技术对持力层为卵砾石层最为有效，其注浆后比注浆前单桩竖向极限承载力可提高3%左右。对粉砂土持力层亦有效，其单桩竖向极限承载力可提高2%左右。在粘土持力层中注浆主要对沉渣和桩端土层固结有效，亦即主要对桩的变形控制有效。对持力层为基岩的桩，若岩性裂隙发育或沉渣处理难保证则桩端后注浆的主要作用是注浆后桩的变形均匀且沉降量少。

某项目（锦绣华苑）处于大厚度湿陷性黄土地区，地基承载力无法满足设计要求，全部采用后注浆灌注桩，成本非常高，工期较长；如果全部采用素土挤密桩，处理后的地基承载力达不到设计要求。本工程利用素土挤密桩和后压浆灌注桩两者的优点，将两者有机结的合起来，先施工素土挤密桩，再进行后注浆灌注桩的施工，在满足安全质量的前提下，最大限度的节约了成本，缩短了工期。

1素土挤密桩+后注浆灌注桩复合地基处理工艺原理

素土挤密桩法属于一种柔性桩复合地基，它是通过夯实的桩身和挤密的桩间土达到提高地基土强度和消除地基土湿陷性的目的，同时该方法具有施工简单、工期短、质量易控制、工程造价低等优点^[1]。后压浆灌注桩其原理是钻孔灌注桩在成桩后，通过预埋的注浆通道用注浆泵将一定压力的水泥浆压入桩端，使浆液对桩端沉渣和桩端土层及桩周泥土起到渗透、填充、压密、劈裂、固结等作用，从而来提高桩承载力、减少变形量的一项技术措施。本工程将素土挤密桩与后注浆灌注桩有机的结合起来，形成复合桩基。在满足施工质量要求的前提下，既节约了施工工期，又能够节省地基的处理成本。

2工程概况

某项目总建筑面积约43.23万平米，一标段两个地块：B地块建筑面积约6.95万平米，C地块建筑面积约12.63万平米，总建筑面积19.58万平米；二标段为A地块，建筑面积约23.64万平米，结构形式为框架剪力墙结构。项目总投资约8.70亿元，合同总工期913日历天。设计文件要求，桩基部分采用素土挤密桩+后注浆灌注桩。

3素土挤密桩施工工艺

素土挤密桩法用冲击或振动方法，把圆柱形钢质桩管打入原地基，拔出后形成桩孔，然后进行素土回填和夯实，从而达到形成增大直径的桩体，并同原地基一起形成复合地基。特点在于不取土，挤压原地基成孔；回填物料时，夯实物料进一步扩孔。属于横向挤密，可达到所要求加密处理后的最大干密度的指标，降低了大气污染及噪声污染，满足环保要求。

3.1成孔

素土、水泥土挤密桩采用沉管法施工，施工前先对桩进行编号，调整和检查机械后开始成孔，此时要注意桩位的偏差。根据现场情况，宜从里（或中间）向外间隔1～2孔进行，采取分段施工。以确保桩间的挤密效果。成孔施工顺序宜按间隔法进行如图所示，施工顺序为：①-②-③-④如图1所示。

图1成孔施工顺序

桩机安装就位后，使其平整稳固，然后吊起桩管，对准桩位，使桩管、桩尖、桩锤于同一锤线上，桩孔中心点的偏差应为桩径的±40%。柴油打桩机将桩管打入土中至设计深度后，慢慢拔出桩管，形成桩孔。在成孔过程中，发现桩倾斜，应随时调整，确保成孔垂直度，其垂直度不宜大于1%^[2]。

成孔后孔底夯实、夯平，夯实次数不少于8击，成孔后进行孔中心位移、垂直度、孔径、孔深检查，合格后进行下道工序施工或用盖板盖住孔口防止杂物落入。如偏差值过大，需重新按回填夯实一定位一钻孔一检查一下道工序顺序进行。

成孔注意事项：

①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。

②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，以免摩阻力增大后拔管困难。

③拔管成孔后，由专人检查桩孔的质量，观测孔径、深度是否符合要求，如发现缩孔、回淤等情况，可用洛阳铲扩桩至设计值，如情况严重甚至无法成孔时在局部地段可采用桩管内灌入砂砾的方法成孔。

④如地基土质与勘查资料不符，应及时上报，采取有效的处理措施。

3.2拌料回填

夯机整平稳固并对准桩孔中心→底夯→填料→夯实填料→至设计桩顶标高→夯机移位。回填采用高架夯实机，夯实机调整就位后先夯孔底，孔底夯实次数不少于8次。然后每次填料虚铺厚度为900mm，夯击次数为一轻九重，落锤高度不低于4m，夯实厚度为43cm。其压实系数≥0.97。施工前应注意清除孔内的杂物或积水，开始填料前先将孔底夯实，次数不少于8击，并检查桩孔的直径、深度和垂直度。施工过程中经常测土的含水量，以保证含水量接近最优。当含水量超过最优含水量2%左右，应洒水湿润或晾晒。回填时应分层夯筑，每层投料量不得大于试验确定的数量，每层的夯击次数必须大于试验确定的次数，不容许用送料车直接倒料入孔。夹杆式带料斗并自带自动输送皮带夯填锤每次填料虚铺厚度为30cm，输送皮带的落料端正对夹杆锤夯填机下方的桩孔内，夯填采取“锤击4次”的原则夯填，夯锤的落距应不小于0.5m，观察夯锤下落接触夯层的瞬间是否有力，每层检查水泥土密实度并填好原始记录。填料、夯击交替进行，均匀夯击至设计标高以上50cm时。

4后注浆灌注桩施工工艺

后注浆灌注桩钻机设备体积较小，维修方便，可钻深孔，成孔精度和效率高质量好，扩孔率低，施工无噪声、无振动，钻进速度快，劳动强度低。钻孔灌注桩后压浆技术，具有注浆处理所需时间短、功效高的特点，同时使桩端周边土层凝结变硬，从而有效增加桩的承载力、减少变形量，改善桩周的边界条件，大幅度提高单桩承载力，减少桩基沉降量，因而可以通过减少布桩，缩小桩长或桩径来达到节约投资的目的。

4.1成孔

一般采用正循环回转钻进方法，钻头选用单腰带三翼锥形钻头。施工中应根据地层情况合理选择钻进参数，一般开孔宜轻压慢转，正常钻进时钻进速度控制在10m/h以内，临近终孔前放慢钻速以便及时排出钻屑，减少孔内沉渣。通过泥浆泵将循环池内的泥浆泵入钻杆内，从钻头返出，钻头切削土体形成的泥浆从钻杆与孔壁的环状间隙内上返至孔口，再通过排污泵排入循环池，从而形成泥浆循环系统。为防止相邻桩串孔或影响邻桩的成桩质量，相邻桩的成孔施工以满足4d或不少于36小时为宜^[3]，因此，对不满足要求的桩进行跳打施工。

4.2桩孔验收

桩孔终孔后，应对终孔深度、孔底沉渣、泥浆性能指标等进行验收。终孔深度以钻杆总长度结合终孔时井上余尺计算。沉渣厚度用测绳吊测锤下至孔底，反复轻提判断孔底沉渣厚度是否符合要求，验收合格后填表做好记录工作。

4.3吊装钢筋笼

钢筋笼应经验收合格后方可安装。钢筋笼在起吊、运输和安装中应采取措施防止变形，起吊吊点宜设在加强筋位置。钢筋笼采用双点起吊，吊放入孔时对准钻孔中心缓慢下放，应防止碰撞孔壁。钢筋笼全部入孔后，按设计要求检查安放位置标高并做好记录，符合要求后，将笼固定，防止因笼子下落或灌注砼时上下串动造成错位。钢筋笼安装深度应符合设计要求。在钢筋笼上焊2根吊筋固定在孔口机架上，使钢筋笼准确地安放在桩孔标高中心位置上。

为了防止钢筋笼上浮，需要采用下述措施：

①利用与机架固定的两根吊筋；②在混凝土浇至钢筋笼底标高位置时，应适当放慢浇灌速度，以免混凝土顶升造成钢筋笼上浮；③钢筋笼主筋不得向内弯折，同时提拔导管应慢慢垂直进行，以免提拔导管时钩带钢筋笼。

4.4设立导管

每根桩按轴心对称布置2根桩端注浆管，注浆管为内径25m钢管，出浆管上部露出自然地面300mm，注浆管最上面的一个接头距自然地面不小于5m。下部喷口钻5排Φ6注浆孔，并由防水胶布、橡皮圈等组成单向阀，用20#铁丝绑牢，使之能防止管外水泥浆（或泥浆）进入管内而造成堵管。注浆管内壁应光滑平整，连接竖直，连接后垂直度应＜管长0.7%，注浆管每隔1000mm用管箍与钢筋笼竖筋焊接连接，确保不移位。所有注浆管必须进行0.6～1.0Mpa水压试压，试压合格后才可使用。下放钢筋笼过程中一并下放两根注浆管，每节注浆管采用管箍焊接连接，且注满清水，以防止泥浆漏入。

4.5后压浆混凝土灌注桩

灌注桩混凝土使用商品混凝土，混凝土水平运输采用混凝土罐车运至现场各桩位处直接入仓进行灌注。确保混凝土连续供应，以便连续施工。

混凝土灌注前应对钢筋笼位置、标高，混凝土原材料储备量、现场道路、灌注设备等情况进行再次检查，确保各项工作准备就绪后方可开始灌注。桩身混凝土采用C30，由混凝土拌合站集中拌制，混凝土罐车运送到施工现场进行灌注。每个作业队灌注前应进行详细的现场技术交底和安全技术交底。混凝土配合比应通过试验确定；塌落度宜为180-220mm。浇筑前，混凝土配合比试验报告及商混原材料合格的检验报告经监理工程师批准后方可使用。混凝土浇筑首批灌量应使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，混凝土灌注过程中，当孔内混凝土面接近钢筋笼的底端时，要防止钢筋笼上浮。当灌注混凝土面接近设计标高时，要注意混凝土面使其符合设计要求，每次拆下的导管应及时冲洗干净^[4]。当灌注完后必须及时冲洗漏斗、储浆斗及其它专用工具。灌注工作必须连续进行，严禁中途停工。

混凝土灌注完成后对桩头混凝土进行充分振捣避免空心桩。灌注过程须详细记录。每浇筑50m³留置1组（每组3块）试块。在灌注将近结束时，核对混凝土的灌入数量，核对混凝土充盈系数，确定所测混凝土的灌注高度是否正确。按设计要求桩顶标高要高出设计50cm。

注浆材料为PC42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比不超过0.55，外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝等作用的材料。注浆压力值控制在0.8-2.5Mpa。桩径700的桩，每根桩的桩端注浆量（水泥重量）为1.8T，桩径1000的桩，每根桩的桩端注浆量（水泥重量）为3.2T。

注浆以同一承台下的桩为一组，同一承台下的最后一根桩桩身混凝土灌注5天后开始注浆，注浆时首先采用低压（低挡）压入水灰比不超过0.55的水泥浆，然后逐步加压、采用水灰比不超过0.55的水泥浆。水泥浆搅拌后必须过滤才能进入注浆管，由专人填写各时段注浆数量和相应的压力，以及总注浆量和终止压力。

5质量控制

5.1素土挤密桩

1. 施工前应检查素土、灰土土料、石灰或水泥等配合比及灰土的拌合均匀性

2. 施工中应检查分层铺设的厚度、夯实时的加水量、夯压遍数及压实系数。

3. 施工结束后，应进行地基承载力检验。

4. 素土地基的质量检验标准应符合表 7.1.4-1 的规定

5.填料至地面高程待试验结束后将表层挤松的土分层夯实。

5.2后注浆灌注桩

1.严格按照工艺及规范要求制作注浆管底端的单向阀注浆器。

3.认真检查每根注浆管的安放位置是否恰当、是否沉放到孔底、注浆管对接部位是否牢固、无漏气、漏水，上下管口是否封堵严实。

4.按照先小后大、缓慢加压的原则，控制好注浆压力。

5.严格按照设计要求的水灰比调制浆液，若需调整浆液水灰比，及时通报监理联系设计确认是否调整。

6.采取一切科学可行的措施，确保单桩注浆量大于等于百分之七十五的设计要求。

7.施工前对施工班组进行后注浆工艺质量交底；提高工人质量意识。

8.对每根桩的注浆情况、现场施工情况及时做好详细记录，发现问题及时处理。

9.以注浆量控制为主，注浆压力为辅，若遇特殊情况，及时与监理和设计进行沟通协商解决。

6工艺效益分析

6.1经济效益

由于素土挤密桩本身施工的特点，相同面积的地基处理成本较传统灌注桩等低很多。先施工素土挤密桩，再进行灌注桩的施工，将灌注桩与素土挤密桩有机结合起来形成一种复合地基，将会大大降低灌注桩的使用数量。进而降低施工成本，缩短工期，加快建设速度，一般工期可缩短20%以上。根据高层建筑桩基工程采用后注浆的经济效益统计分析，灌注桩与素土挤密桩有机结合起来形成一种复合地基施工方法，使桩数减少或桩长减短，工程量减少，节约投资41万元。

6.2社会效益

本施工工法在本工程的成功应用得到甲方、监理以及土建等各单位一致认可，提高了公司知名度。既保障了施工质量与安全，又显著减少了工期，且极大地节约了人工的目的。为公司承接新的工程及与本工程业主建立长期的战略合作伙伴关系奠定了良好的基础。

结语

综上所述，通过本文的研究，成功验证了在大厚度湿陷性黄土地区应用了素土挤密桩+后注浆灌注桩复合地基处理工艺的处理效果，该工艺不仅提高了地基的承载力和稳定性，而且在实际应用中取得了显著的经济效益和社会效益，能够为类似工程提供参考借鉴。

参考文献

[1]刘春龙.素土挤密桩在处理湿陷性黄土中的质量控制[J].中国住宅设施,2023,(07):43-45.

[2]代伟.湿陷性黄土地区增湿型素土挤密桩施工技术[J].石材,2023,(05):60-62.

[3]刘君鸿.灌注桩后注浆施工技术在建筑工程施工中运用分析[J].四川建材,2022,48(06):118-119.

[4]王聪.后注浆灌注桩在地基施工中应用[J].居舍,2019,(17):75.