湿陷性黄土地基处理方案比选与设计
裴增壮，艾兵，阳佳林，吴宗华
（西北工业大学力学与土木建学院，710072、西安）
和适用范围，结合具体工程，分析比较几种地基处理方法的技术可行性、处理效果及经济合理性等，体现了地基 摘要：湿陷性黄土地基处理的方法有强夯法、换土垫层法、挤密桩法和桩基础等，每种方法各有优缺点处理方案比选中经济性的重要性
关键词：湿陷性黄土；地基处理；灰土挤密桩；DDC桩；载体桩
中图分类号：TU475 文献标志码：B 文章编号：(2014)
COMPARISON AND DESIGN OF COLLAPSIBLE LOESS FOUNDATION TREATMENT METHODS
PEI Zengzhuang. AI Bing YANG Jialin WU Zonghua
(School of Mechanics and Civil. & Architecture of Nortlwestem Polytechnical Usiversity 710072.Xi*an China)
Abstract: The collapsible loes ground treatment methods are consis of dynamic partion soilreplacement cushion method paction pile posite foundation pile foundation ete. Each method has its advantages and disadvantages. In this paper the collapsible loess foundation treatment methods would bepared from the technical and economic factors. The applicahbility of erery method is introduced in theprocess of selection and the importance of economic factor is expesed in the selection of foundation treatment methods.
Suaq ad ad uoedu osa en pun so aqsdeospuoaybase
湿陷性黄土具有湿陷性和高压缩性，属非饱和的欠压密土，具有较大的孔隙率和较小的干密度，在自重压力和附加压力作用下受水浸湿后结构会迅速破坏而发生显著下沉.为保证湿陷性黄土地区建筑物的安全 和正常使用，需进行地基处理.处理方法主要有强夯法、换土垫层法、挤密桩法和桩基础等，每种方法各有优缺点和适用范围，需结合工程具体情况分析比较，选取技术可行、经济合理的处理方案.
表1项目主要参数
建筑物名称 层数 建筑高塞/m 建筑物湿陷性分类1号楼（研发楼） 6 24.00 乙类2号楼（厂房） 3号楼（厂房） 4 5 18.60 18.10 丙类 丙类地下车库 4.00 丙类
注：结构类型均为框架，挂立基础，地下室1层，基础埋深6.50m，基硅设计等级为丙级.
性，初步选出几种可供考虑的方案分别从施工技术、处 确定地基处理方案的步骤一般为：根据实际可行理效果、工程造价及工期要求等方面进行分析比较，选出最佳方案.本文以某湿陷性黄土地区某具体工程为例，介绍处理方案的比选与设计过程.
表2土层分布及物理力学指标
土居 岩土的野外特征 层厚/ 天然 承载力特皖号 黄士：黄福色，大孔结 1.70 m 含水率/% 含水事/% 征值/P构，处于坚硬~可塑状态 10.50 20.9 18.7 150② 孔隙，处于坚硬~可整状 古土壤：福红色，具针状 3.20- 20 9 19.3 190态 粉质粘士：黄福色，处于 4.20坚硬~软塑状态，以可望 0.60 2.00 23.8 18.4 180状态为主 中砂：黄褐色，处于饱 该层① 和，密实状态 末穿语 320
1工程概况及地质条件
西安市高新区某工程由1栋研发楼、2座厂房和1个地下车库组成（表1）.据岩土工程勘察报告可知：拟建场地地貌单元属皂河二级阶地，场地地形平坦，地面高程介于415.850-416.280m.各土层分布及相应物理力 学指标见表2.
地基处理方案的初步比选
2
由岩土工程勘察报告知，拟建场地为自重湿陷性黄
2.1强夯法
2.2换土垫层法
2.3挤密桩法
2.3.1灰土挤密桩法
2.3.2孔内深层强夯法
2.4载体桩法
土地基，湿陷等级为Ⅱ级，主要处理目的是消除黄土的桩端载体填充料可采用建筑垃圾、辞石和工业废料等，湿陷性，提高地基承载力，湿陷性黄土地基常用处理方在降低造价的基础上，有利于环境保护.法有以下四种
法处理湿陷性黄土地基，土的天然含水量宜低于塑限虑使用载体桩基础.含水量1%-3%.本工程2层黄土天然含水量较其塑限含水量高，且本工程处于密集建筑区，强夯法施工噪声 较大，故不适合采用.
致护坡难度和处理成本增大，因此不适用.
层古土壤，地基土的天然含水量平均值为20.9%，塑限地地基采用灰土挤密桩法进行处理后，基底需设置 含水量平均值分别为18.7%和19.3%，适宜采用挤密桩0.50m厚的灰土垫层（图1）.法进行地基处理.
灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的粉土、粘性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土等地基，可处理地基的厚度宜为3-15㎡本工程地下水稳定水位埋深 为14.30-14.70m，其上分布有杂填土、粉土和湿陷性黄土等土层，可考虑采用灰土挤密桩法进行地基处理.
孔内深层强夯法文称DDC法，该法针对灰土挤密桩法采用夹杆锤夯实度小的缺点进行改进，在对桩孔 内灰土进行夯实时采用特制重锤进行夯击.这种重锤夯击能量大，不仅桩孔内灰土密实，桩间土体也得到强力挤密.DDC法不仅可消除黄土地基的湿陷性，且复合地基承载力较前者高.本工程也可考虑使用DDC法.
本工程桩基础考虑采用载体桩形式.载体桩是近年发展的新型桩基础，它由桩端复合载体和混凝土桩身两部分组成.桩端复合载体通过特殊设备对深层土土填料的压实系数不小于0.97时，复合地基承载力特体进行填料挤密而形成，呈球形分布：其结构上部荷载征值可达220kPa，复合地基承载力满足建筑荷载要由于桩端载体与深层土体接触面积较大，载体桩可获础的时间和费用：（2）因承台（梁）与框架结构底部柱体较易连接，比其他结构形式更适宜用于框架结构：（3）
本工程浅层土体内存在饱和密实的中砂层，承载适用于孔隙大面疏松的碎石土、砂土及建筑垃圾，时，通过夯击桩端载体填充料可使周围土体加固挤密 力较高，可选为桩端载体的持力层；且采用载体桩基础也适用于低饱和度的粉土、粘性土和湿陷性黄土等.该并消除湿陷性，达到地基处理的目的，因此本工程可考
3地基处理方案的技术性对比
经初步选择，该工程地基处理方案可在灰土挤密桩法、DDC法和载体桩法三种方案中进行选择.各方案
基处理，换填厚度宜为0.5-3.0m.本工程为满足承载力3.1灰土挤密桩法
要求，换填厚度均需在3m以上，基坑开挖深度较大，导3.1.1设计方案
采用灰土挤密桩法，设计桩长为4.5m，成孔桩径为400mm，桩孔内采用2:8灰土回填夯实.布桩方式为由岩土工程勘察报告可知：场地内①层黄土和②按等边三角形布置，桩中心距830mm，排距720mm.场
图1灰土挤密桩施工示意（x)新面：（(b）平面
3.1.2处理效果
当桩间土的平均挤密系数不小于0.93，桩孔内灰mm和200mm，满足规范要求.
得很高的单桩承载力.载体桩基础还具有以下特点：3.2DDC法
）
除采用重锤对桩孔内灰土进行深层夯实外，DDC法设计方案其他内容与灰土挤密桩法相同.
3.2.2处理效果
当桩间土的平均挤密系数不小于0.93，桩孔内灰土填料的压实系数不小于0.97时，复合地基承载力特征值可达到540kPa，复合地基承载力满足建筑荷载 要求：下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量小于150mm和200mm，满足规范“要求.
3.3载体桩法
3.3.1设计方案
设计桩长10.0m，桩径450mm.桩端填料量不大于1.8 采用载体桩基础，以④层中砂为桩端载体持力层，mr，桩端到达持力层控制其最后3击贯入度不大于10cm.桩身混凝土采用c35，桩身配筋为816（图2）.
(a) 织部面;(b)1-1部面 图2数体基示意
3.3.2处理效果
载体桩设计单桩承载力特征值为1200kN.根据《载体桩设计规程）（JGJ135-2007计算可知本方案载体桩单桩承载力特征值为1500kN，满足承载力要 求.另外，在湿陷性黄土地基中使用桩基础，一般情况下需考虑桩侧负摩阻的作用.但由于本方案设计桩长不大于10m，根据规程可知，计算单桩承载力时可不考虑桩侧阻力的作用.
4地基处理方案的经济性对比
由地基处理方案的初步设计可知，三种地基处理方案均可满足地基承载力要求并消除场地黄土地基的湿陷性，故进而对各地基处理方案进行造价与工期分析，讨论各方案的经济性.
4.1地基处理方案造价分析
各地基处理方案预算造价汇总见表3
（1）灰土挤密桩法由于处理范围需在基础范围外再外放一定程度，故基坑开挖面积比载体桩法大，费用
表3各地基处理方案造价
地基处理 基坑开挖回填打桩费用/主体基础（或承台、总造价/灰土挤密桩法 方案 责用/万元 490.85 129.31 万元 连乘）费用/万元 415.50 99'SE01 万元DIC法 490.85 161.64 415.50 1067.99载体桩法 506.84 232.70 211.44 950.98
也相应较高；但开挖的土体有一部分可回填入桩孔中进行挤密，其土方外运费用比载体桩法少：该法与DDC法基坑开挖与回填费用包含基底灰土垫层的费用.
（2）DDC法施工需使用特制重锤夯实桩间土，打桩费用比灰土挤密桩法高，而其他费用相同
（3）载体桩法因单桩桩长较长，施工工艺复杂等因素，其打桩费用比灰土挤密桩法（DDC法）高
（4）载体桩法只需浇筑若干承台与连梁，无须考虑基础费用，与其他两方案相比，主体基础费用降低
（5）采用载体桩法虽需支付技术专利持有方的费用，但与其他方案相比费用微小，计算时可予以忽略.
4.2地基处理方案工期分析
与载体桩基础方案相比，灰土挤密桩法与DDC法的施工工期较长，主要原因是：（1）灰土挤密桩法（DDC 法）虽单桩施工耗时略短，但总桩数多，且夯实桩孔内灰土也需较长时间：（2）灰土挤密桩法（DDC法）成桩后复合地基承载力检测耗时较长，需分别对桩孔内灰土与桩间土取样检测，而载体桩基础一般只需检测桩身完整性及单桩承载力即可；（3）灰土挤密桩法（DDC法） 施工更易受天气条件的影响.
5结束语
承载力高，造价低，施工工期较短，具备很好的经济合 （1）与其他两种方法相比，本工程载体桩的单桩理性，因此宜优先选用载体桩法.
（2）确定地基处理方案时，须结合实际情况，在满足地基承载力和沉降要求的前提下，综合考虑造价、工期等因素，进行多方案比选，最终确定一个合适的方 案，本工程地基土体中存在较高承载力的持力层，且上部结构形式为框架结构，适宜采用载体桩基础.
参考文献
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