素土挤密桩与素混凝土桩相结合复合地基的设计与应用
简述了素混凝土樁和素土挤密桩结合处理湿陷性地基的方法，并通过工程实例分析了采用素混凝土桩和素土挤密桩结合处理湿陷性地基的优点。
标签：湿陷性 地基处理 素混凝土桩 素土挤密桩
素土挤密桩和素混凝土桩均已作为成熟的地基处理工艺在我国得到广泛的推广和应用，并取得了良好的效果。但在我国的西北、华北等地区，地基土均存在不同程度的湿陷性。由于湿陷性土遇水产生湿陷，地面建筑物易造成沉降过大、倾斜、开裂等，其危害较大。对于大型、重要的工程项目，既要消除或者最大可能降低其湿陷性，又要满足建筑物对地基基础承载力的要求。针对这一问题，我们在河南省巩义市东区采取素土挤密桩消除黄土层的湿陷性，素混凝土桩提高地基承载力相结合的复合地基，取得较好的效果。
1、工程概况
工程位于巩义市东部，地貌单元区域上属黄土丘陵缓坡冲洪积地貌，地貌单一，地基土主要为第四系冲洪积形成的黄土状土地层，地层分布较为稳定，地基土物理力学性质差异不大。上部土层具有Ⅰ级（轻微） 湿陷性。该住宅楼24层，剪力墙结构，3层地下室，基础埋深9.3米，基底压力480kPa，地基所需承受荷载较大，需要较高的地基承载力。
2、复合地基的设计
2.1 素土挤密桩设计
桩间距一经确定，素土挤密桩设计也即完成，素混凝土桩的置换率也就确定。因此桩间距的选择是本设计能否成功的关键。合理的桩间距既要保证桩间土能达到一定的密实度以消除湿陷性，又要保证后续施工的素混凝土桩能达到建筑物要求的承载力。
场地按等边三角形布置桩孔，桩间距用下式计算：
式中： D—挤密填料孔直径（m）；
—预钻孔直径（m）；
—地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度（ /cm3）；
—击实试验确定的最大干密度（ /cm3）；取室内击实实验值1.70g/cm3
—挤密填孔（达到D）后，3个孔之间土的平均挤密系数不宜小于0.93。
2.2 素混凝土桩设计
采用素土挤密桩和素混凝土桩组合型复合地基进行地基处理，素土挤密桩是为了消除地基土的湿陷性.地基承载力主要由素混凝土桩复合地基承受。根据下面公式计算复合地基承载力：
式中： —复合地基承载力特征值（kPa）；取480kPa
—面积置换率；
—桩的截面积（m2）；
—处理后桩间土承载力特征值（kPa）；
—桩间土承载力折减系数，取0.85；
—单桩竖向承载力特征值（kN）。
根据素土挤密桩计算的桩间距可得到面积置换率m，把fspk、fsk及按素混凝土桩桩端持力层确定的初步桩长计算得到的Ra带入公式，再结合素土挤密桩桩间距计算公式，反复计算得到即经济又合理的桩间距。
2.3 桩位布置
素土挤密桩施工采用机械洛阳铲引孔，引孔直径0.4m，成桩直径不小于0.58m，桩间距1.2m，桩长9.5m，等边三角形布桩，桩身填料为粉土或粉质黏土。素混凝土桩采用长螺旋成孔管内泵压混凝土成桩工艺，桩径0.4m，桩间距1.2m，桩长15.8m，等边三角形布桩，桩端持力层为粉质黏土，桩身混凝土强度等级C20。素混凝土桩和素土挤密桩间隔布置，先施作素土挤密桩再施作素混凝土桩。桩位布置如下图所示：
桩位布置图
3、地基处理效果
3.1素土挤密桩处理效果
施工完毕后，采用环刀在处理深度内按场地总孔数的2%进行桩孔夯填土及桩间土抽样检验，测定干密度，根据室内土工实验的结果，对挤密后桩间土控制指标进行了统计计算，并计算了桩间土的平均挤密系数和桩身素填土的平均压实系数，其中最大干密度取室内击实实验值1.70g/cm3。
平均值 1.65 0.97 1.59 0.935
由表中可知桩间土挤密系数 ≥0.93，桩身土的压实系数 ≥0.97，达到规范和设计的要求，湿陷性基本消除。
3.2素混凝土桩处理效果
素混凝土桩施工完毕后，抽取了4根桩进行单桩复合地基静载荷实验，实验结果复合地基承载力特征值为480 kPa，由于素土挤密桩的主要作用是消除土的湿陷性，在复合地基承载力计算时只考虑了素混凝土桩复合地基的作用，没有考虑素土挤密桩对桩间土的挤密作用，因此实际复合地基承载力特征值要大于480 kPa，地基处理达到了良好的效果。
4 结论
1）素混凝土桩和素土挤密桩相结合处理湿陷性地基，效果良好.既有效发挥了素混凝土桩承载力高的特点，又发挥了素土挤密桩对桩问土的挤密作用。
2）计算复合地基承载力时，素混凝土桩可作为主要承载桩，素土挤密桩作为辅助桩，不考虑素土挤密桩对地基承载力的提高作用.结果偏于安全。
3）选用两种桩来处理地基土是综合考虑施工场地的地质条件和设计承载力要求，两种桩发挥了各自的优点，达到了良好的处理效果。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准.建筑地基处理技术规程（JGJ79一2002）[s].北京：中国建筑工业出版社.2002.
[2]中华人民共和国国家标准.湿陷性黄土地区建筑规范（GB 50025-2004）[S].北京：中国建筑工业出版社.2004.
[3]工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社.2007.
