湿陷性黄土地基的处理方法其主要目的在于消除黄土的湿陷性同时提高地基承载力，常用的处理方法有：换填法、重锤夯实法、强夯法、灰土挤密桩法、桩基础、浸水预压法等。灰土桩是利用打桩机或振动器将钢套管打入地基土层预定深度后随之拔出，在地基中挤土形成桩孔，然后在桩孔中分层填入灰土，夯实成桩。通过成孔过程中沉管对桩周土的侧向挤密作用来达到消除湿陷性的目的。

　　1、工程实例

　　1.1、工程概况

　　拟建工程位于陕西省西安市长安区，计划建设高层建筑3栋，框剪构造，地上有20层，地下1层，以钢筋混凝土筏板作为基础。地层的土质情况主要依据岩土工程勘察报告，其主要的岩性特点是：第一，杂填土，Q4ml其主要成分是粘性土，并且含有少量植物根系，土层厚度约为（0.4～7.6）m，层底深度是（0.4～7.6）m；第二，黄土Q3eol，黄褐色，大孔结构，并且含有钙质条纹，土层很均匀，是硬塑状态，土层厚度约为（1.6～6.8）m，深度约为（2.0～7.3）m；第三，古土壤，是红褐色，团粒状，含有少量的白条钙质条纹和钙质结核，其底部富含钙质结核。土层厚度约为（0.8～2.4）m，深度约为（3.5～8.8）m；第四，黄土，黄褐色～褐黄色，是大孔结构，偶尔也会出现虫孔，土质非常均匀，含有钙质结核，是硬塑状态，每层厚度约为（2.3～5.6）m，深度约为（14.3～19.7）m，湿陷性黄土土层厚度通常>20m，其湿陷性等级是II级。

　　1.2、地基基础设计要求

　　依据土层湿陷的厚度，以及相应的湿陷量计算，设计出灰土挤密桩的长度约为20m，剩下的湿陷量是190mm，同时处理范围需要超过建筑外墙基础边缘的宽度，每一条边的宽度约为（8.2～8.5）m，桩径假设为400mm，依照正三角形布桩，当前我国国内的灰土挤密桩桩心距大多是（1.76～3）d，（注：d是桩径），而在西北地方多是（2～2.5）d，根据目前的规程可知桩心距的计算公式：

　　在上述公式中，s表示桩间距离，d表示桩孔直径，西北地区通常取d=0.4m，λc为地基土挤密系数，ρdmax—桩间土最大干密度g/cm3，由击实试验确定.ρd—地基挤密前各层土平均干密度g/cm3，将各项数值代入上述公式就可以计算出桩孔的中心距离。根据西安地区湿陷性经验，一般施工期间桩间距取0.9m。

　　2、湿陷性黄土地基处理原则

　　2.1、消除地基的全部湿陷量，这种方法对于湿陷性黄土厚度较小时才容易达到。常用的方法有垫层法、强夯法、挤密法等，常用于甲类建筑。

　　2.2、采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层，或将基础设置在非湿陷性土层上，且这种方法也常用于甲类建筑。

　　2.3、消除地基的部分湿陷量，根据建筑物重要性等级，限定最小处理厚度，严格控制剩余湿陷量。如采用换土垫层、强夯、灰土挤密等，主要用于乙、丙类建筑。

　　2.4、湿陷是在充分浸水饱和的情况下产生的，因此地基处理的过程中应特别注意做好建筑物基础的防水和排水，避免地表水进入地基。

　　3、灰土挤密桩的工程特点

　　首先，灰土挤密桩通过冲击成孔、桩体夯击回填可以对地基土体形成有效挤密。其次，桩体中生石灰在水化过程中可以显著降低土体中的水分，水化膨胀过程也可以对桩间土产生巨大的挤压力，再次对地基进行挤密。水化胶凝过程、离子交换和碳化作用可以使桩体周围形成强度较高的硬壳层。

　　最后，灰土桩施工本身可以置换一部分软弱的土，形成复合地基以提高地基承载力和改善变形特性。大量的工程实践表明，经过灰土挤密桩的地基处理，其湿陷性消除且处理范围内土体干密度均匀得到增加，干密度可增加15%~25%，处理后复合地基承载力能够得到显著提高。

　　4、灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的施工方法

　　4.1、桩孔定位

　　在施工之前，应对施工场地进行彻底清理，保证场地的干净平整，然后采用经纬仪或全站仪施测角点控制桩(定位桩)，同时将建筑轴线悉数放出，进而根据施工进度逐一施放各桩孔位。桩孔位置一定要准确，将偏差值控制在桩距的5%以内。打桩顺序可由外向内，也可由内而外，应根据具体的贯入度大小来选择，当桩管入土的速度超过lm/s时，尽量由外而内，否则，就由内而外。在打桩时，机械振动可能会影响到邻孔，致使其桩孔出现缩颈现象，为避免这种情况，经常采用隔排跳打的方法，如下图示：

　　4.2、成孔

　　4.2.1、沉管成孔

　　锤击沉管原理是借助汽锤或柴油锤打桩机将钢管打入土中，而后由机械本身的动力进行拔管工作。以柴油锤打桩机为例，其规格主要包括600kg、1200kg和1800kg几种，对直径为34cm-58cm的桩管都比较适用，打孔的深度一般小于15m，其不足之处在于工作时振动大，会产生很高的噪音，而且施工慢，适合在空旷无人的地方使用。为了减少对环境的污染，目前西安市内基本已无柴油锤成孔施工。

　　4.2.2、螺旋钻机成孔

　　成孔设备采用长螺旋钻机，钻机成孔原理是利用动力将钻杆钻入土中，提钻过程中将土体旋转带出，达到成孔目的，而后由重锤进行锤击夯填。这种施工工艺对环境污染小，成孔快，目前在施工中应用较多。

　　1）成孔施工步骤：

　　钻机就位→钻机整平并使塔架竖直→钻头对准桩位中心→钻至规定深度→提升钻头→封堵孔口→钻机移位。

　　2）成孔质量要求及控制措施：

　　A桩孔垂直度偏差不大于1.5%；在钻机塔架相互垂直的两个方向分别悬挂线锤，钻机操作人员按线锤指示方向调平钻机机架，保证钻孔垂直度符合要求。

　　B孔径偏差不超过±50mm；定期量测钻头直径，及时进行修补。

　　C对点偏差不大于50mm；开钻前进行桩位校核，钻头对准桩位，经现场技术员校验后方可开钻。

　　D成孔深度偏差不大于0.5m。按设计深度在钻杆上做出鲜明标记，地面指挥员及钻机操作员注意观察，钻至规定深度后及时停机、提钻。

　　4.3、桩孔夯填

　　4.3.1、夯填机械

　　从上面介绍的方法中可知，沉管成孔法能够借助本身对填料进行夯实，其他方法都需要夯填机械，较为常用的有两种，一是卷扬机提升式，其夯锤的质量至少为300kg，所以深度很大，土料填入量较大，其不足之处在于质量过重，不方便移动；二是偏心轮夹管式，多由拖拉机改装而成，夯锤的重量通常控制在150kg左右，方便移动，效率很高，但填料量较少，若过多的话，会影响到夯实质量。

　　4.3.2、夯锤

　　夯实效果受夯锤形状的影响，在设计夯锤时，上端经常是呈弧形，下端多采用锥形，这样能够扩大夯实面积。为方便填料的顺利下落，夯锤直径要比孔径小10cm左右。一般而言，夯锤的重量越大越好，在减少填料次数的同时，也能够保证夯实质量。

　　5、质量控制要点

　　为了加强湿陷性黄土地基的质量控制工作，相关施工人员应从以下几个方面入手：一是严格控制土中超颗粒含量，这是灰土拌合均匀性的基础；二是严格控制生石灰的质量及灰土剂量，是保证桩体强度的关键环节；三是成孔设备要求准确平稳，在施工过程中机架不应发生位移或倾斜；四是成孔机械上设置醒目牢固的尺度标志，可保证桩长深度满足设计要求；五是机械进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；六是拔钻成孔后，由专人检查桩孔深度，孔径大小是否符合要求，如发现缩颈、回淤等情况，可用机械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。

　　结束语

　　总之，由于灰土挤密桩地基处理操作简便、成本较低、经济效益良好等优点，在各类建筑工程地基处理中得到较为广泛的应用。灰土挤密桩能够对黄土地基的湿陷性进行有效的消除，提高了地基的承载力和抗变形性，使得建筑工程地基施工质量和稳定性有所保障，在建筑工程湿陷性黄土地基中具有较好的应用价值。

　　参考文献：

　　[1]安静亭.灰土挤密桩在湿陷性黄土地区应用及质量控制[J].中国新技术新产品，2014，04：72-73.

　　[2]李敏杰.灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的加固机理和施工方法[J].门窗，2013，12：206+209.