賈淑敏，曹竹良

（1.河北省水利科學研究院，石家莊050057；2.河北省水利工程局，石家莊050000）

土擠密樁法首創(chuàng)于前蘇聯(lián)，主要用于消除黃土地基的濕陷性，至今仍是俄羅斯和東歐諸國處理濕陷性黃土的主要方法之一。

我國自20世紀50年代中期在西北黃土地區(qū)開始試驗應用，長期以來，逐步在陜、甘、晉、豫等省區(qū)推廣應用，取得了顯著的技術經濟效益，已是我國工程領域處理軟弱地基和濕陷性黃土地基的主要方法。

1 基本原理

土擠密樁法是利用沉管、沖擊或爆擴等方法在地基中擠土成孔，然后向孔內夯填素土成樁，通過成孔過程中的側向擠壓作用，樁孔內的土被擠向周圍，使得樁間土得以擠密，然后將備好的素土分層填入孔內，并夯實，形成的樁體稱為土擠密樁。

用土擠密樁加固地基是一種人工復合地基，屬于深層加固處理地基的方法，主要作用是提高地基承載力，降低地基壓縮性。用于濕陷性黃土，則可以部分或全部消除黃土的濕陷性，這種施工方法可以就地取材，以土治土，原位處理，深層加固，并且費用較低，在西北及華北地區(qū)有比較廣泛的應用。

2 設計與計算

2.1 采用土擠密樁法消除黃土濕陷性

宜按正三角形布樁，根據GB50025—2004《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的有關規(guī)定，孔心距可以按式（1）計算：

式中S為孔心距（m）；D為擠密填料孔直徑（m）；d為預鉆孔直徑（m）；ρdo為地基擠密前壓縮層范圍內各層土的平均干密度（g/cm3）；ρdmax為擊實試驗確定的最大干密度（g/cm3）；η軍c為擠密填孔（達到D）后，3個孔之間土的平均擠密系數不宜小于0.93。

2.2 成孔方法

考慮施工方便，處理深度不超過12m時，宜直接成孔，不宜預鉆孔，擠密孔直徑宜為0.35～0.45m，當擠密處理深度超過12m時，可以預鉆孔，其直徑宜為0.25～0.3m，擠密填料孔直徑宜為0.5～0.6m。

2.3 最小擠密系數的計算

正三角形中心孔間土的最小擠密系數，可以按式（2）計算：

式中ηdmin為土的最小擠密系數：甲、乙類建筑不宜小于0.88，丙類建筑不宜小于0.84；ρdo為擠密填孔后，3個孔之間形心點部位土的干密度（g/cm3）。

2.4 孔內填土的壓實系數

壓實系數不宜小于0.97。

3 工程實例

南水北調中線工程永年縣段，樁號74+500～75+095段屬于Ⅰ（輕微）級～Ⅱ（中等）級濕陷性場地，需進行處理，由于該渠段距離村莊很近，采用強夯法處理，可能會給附近的民居造成一定的破壞，所以初步選擇土擠密樁法進行加固處理，處理范圍一般至堤身外坡腳外側5m。為達到設計文件和技術規(guī)范的質量要求，在渠道地基進行素土擠密樁施工前，在樁號74+500～75+095段內先選200m長的渠段，進行了施工試驗。

3.1 試驗目的

根據現(xiàn)場的地質情況、工程的使用要求、施工設備能力及經驗，通過現(xiàn)場試驗，判定擠密樁加固地基能否滿足設計要求，以及正確選取擠密樁施工參數，為施工提供可靠的依據。

3.2 工程地質情況

3.2.1 樁號74+500～74+700段

3.2.2 樁號74+700～75+055段

3.2.3 樁號75+055～75+095段

Q4壤土（局部夾粘土、砂壤土），地表至深度5.3～11.2m具有濕陷性，自重濕陷系數001～0.062，濕陷系數0.001～0.119，無～強濕陷性。渠道中部挖除后，該段場地自重濕陷量27～170 mm，濕陷量46～669 mm，屬于Ⅰ（輕微）級非自重濕陷性場地～Ⅱ（中等）級自重濕陷性場地，濕陷性土主要分布于地表至深度5.3～8.5m。

3.2.4 試驗區(qū)選擇

由于樁號75+055～75+095段擠密樁范圍較小不具有代表性；樁號74+700～75+055段濕陷系數小，不能代表其他段；樁號74+500～74+700段避免了以上兩段的弊端；共布置2個試驗區(qū)。左堤內坡為A試驗區(qū)，樁號74+660～74+700；右堤內坡為B試驗區(qū)，樁號74+660～74+700。

3.3 試樁選擇位置

A試驗區(qū)選擇左堤內坡74+660～74+700段渠道內坡，B試驗區(qū)選擇右堤內坡74+660～74+700段，渠道內坡設置2段試驗區(qū)，由于該段已填筑至渠頂高程，在試樁前先搭設打樁施工平臺，平臺搭設與頂樁齊平，平臺頂寬7m。施工完畢后將平臺土拆除移至外坡搭建施工平臺，再進行渠底段擠密樁施工。

3.4 試驗布樁參數的選取

3.4.1 孔間距的選取

孔間距是土擠密樁設計的最主要參數，孔間距直接決定了擠密效果的大小。在黃土的各個試驗參數之間，濕陷系數和干重度、孔隙比、壓縮模量之間的關系比較密切，相關性很好，在樁號段310個勘察階段原狀土樣的實驗結果分析中，177個樣本具有濕陷性，平均干重度14.56g/cm3，平均孔隙比0.821，平均壓縮模量4.12MPa-1，平均濕陷系數0.0373，133個樣本不具濕陷性；平均干重度15.08g/cm3，平均孔隙比0.768，平均壓縮模量10.48MPa-1，平均濕陷系數0.0075。本渠段用強夯法（3000kN·m）和翻壓法處理后的土體的平均干重度要求在17.0g/cm3以上，處理后的土體不再具有濕陷性?？梢钥闯鎏幚硪院蟮姆菨裣菪酝翗拥钠骄芍囟缺染哂袧裣菪缘脑翗拥钠骄芍囟雀叱?7%，理論上講，通過擠密施工，如果能讓孔間土的干重度提高17%以上，就可以消除其濕陷性，根據GB50025—2004《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的有關規(guī)定，以ρdo=1.45和帶入公式中，可以求得設計樁間距為0.99m，試驗施工時取1.0m。

試驗時，選擇樁間距1.3m和1.0m2種布置方式。

3.4.2 A試驗區(qū)

A試驗區(qū)試樁根數為270根，樁直徑0.4m，平面呈正三角形布置，樁間距為1.3m，沉管成孔方法擠密成樁，分兩序施工。

3.4.3 B試驗區(qū)

B試驗區(qū)試樁根數為418根，樁直徑0.4m，平面呈正三角形布置，樁間距為1.0m，沉管成孔方法擠密成樁，分兩序施工。

3.4.4 孔內填土

孔內填土分層夯實，壓實系數不小于0.97。

4 試驗檢測

4.1 檢測內容

688根土擠密樁試驗施工完成后，在土擠密樁形成強度7d后進行檢測。從處理面起至設計高程深度內每隔1m取樣進行室內土工試驗，檢測項目有：土的含水量、密度、比重、飽和度、孔隙比、液限、塑限、塑性指數、壓縮系數、壓縮模量、抗剪強度、濕陷系數。

4.2 主要參數檢測結果分析

4.2.1 A試驗區(qū)

4.2.1.1 施工前的主要參數

4.2.1.2 施工后的主要參數

樁間土擠密后處理深度范圍內濕陷性黃土濕陷系數0.001～0.028，部分大于0.015的界限值，依據GB50025—2004《濕陷性黃土地區(qū)的建筑規(guī)范》有關規(guī)定，該土層未消除濕陷性；樁間土平均擠密系數均小于0.93 的界限值，不滿足JGJ79—2002《建筑地基處理技術規(guī)范》要求；該試驗區(qū)樁體，夯填壓實系數均不小于0.97。該試驗區(qū)不合格。

4.2.2 B試驗區(qū)

4.2.2.1 施工前的主要參數

4.2.2.2 施工后的主要參數

樁間土擠密后處理深度范圍內濕陷性黃土濕陷系數0.001～0.013，均小于0.015的界限值，依據GB50025—2004《濕陷性黃土地區(qū)的建筑規(guī)范》有關規(guī)定，該土層已不具濕陷性；樁間土平均擠密系數均不小于0.93的界限值，滿足JGJ79—2002《建筑地基處理技術規(guī)范》的要求。該試驗區(qū)樁體，夯填壓實系數均不小于0.97。樁距為1.0m×1.0m的擠密樁滿足設計及規(guī)范要求。

4.2.2.3 現(xiàn)場試樁和室內試驗對比

樁直徑0.4m、平面呈正三角形布置、樁間距為1.3m布樁未能消除黃土狀壤土地基的濕陷性；樁直徑0.4m、平面呈正三角形布置、樁間距1.0m布樁可消除黃土狀壤土地基的濕陷性，可不再進行減小樁間距試樁。因此施工過程中采用樁直徑0.4m、平面呈正三角形布置、樁間距1.0m布樁控制施工參數。

5 結語

擠密樁處理濕陷性黃土地基的深度大，施工速度快。擠密樁施工對附近已有建筑物的影響小，因此擠密樁施工適用范圍大，施工干擾小。但其施工費用相對較高，因此在施工或設計前，在現(xiàn)場進行試樁、原位測試和室內試驗，總結取得試驗成果，根據試驗成果，在滿足地基處理要求的前提下選擇合理的施工或設計參數，可將擠密樁施工費用降至最低。

［1］GB50025—2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］.

［2］JGJ79—2002，建筑地基處理技術規(guī)范［S］.

［3］《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊（第四版）［K］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［4］河北省水利水電第二勘測設計研究院.南水北調中線漳古段SG3標濕陷性黃土處理技術要求［R］.2011.

［5］河北省水利工程局.SG3標濕陷性黃土土擠密樁試驗報告［R］.2012.

［6］GB/T50123—1999，土工試驗方法標準［S］.