挤密地基，土力学与地基基础的成果

挤密地基是指在软弱土层中以沉管、冲击、夯扩、振动沉管等方式成孔，从侧向将土挤密，再将土、碎石、砂、灰土、石灰或炉渣等填料充填密实成柔性的桩体，并与原地基形成一种复合型地基，从而改善地基的工程性能。

当以消除地基土的湿陷性为主要目的时，宜选用土桩挤密法。当以提高地基承载力为主要目的时，宜选用灰土桩挤密法。当以消除地基土液化为主要目的时，宜选用振冲或振动挤密法。

1.灰土挤密桩法和土挤密桩法

灰土挤密桩或土挤密桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。成桩时，通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的素土（黏性土）或灰土分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高。用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩；用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩。两者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。

灰土挤密桩法或土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，处理深度宜为3～15 m。因灰土挤密桩法或土挤密桩法具有就地取材、以土治土、原位处理、深层加密和费用较低的特点，在我国西北及华北等黄土地区已广泛应用（见图10-6）。

图10-6　土挤密桩法施工

（1）桩的布置

灰土挤密桩或土挤密桩处理地基的面积，应大于基础或建筑物底层平面的面积，并应符合下列规定：

① 采用局部处理超出基础底面的宽度时，对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，每边不应小于基底宽度的0.25倍，并不应小于0.50 m；对自重湿陷性黄土地基，每边不应小于基底宽度的0.75倍，并不应小于1.00 m。

② 当采用整片处理时，超出建筑物外墙基础底面外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2 m。

（2）处理深度

灰土挤密桩或土挤密桩处理地基的深度，应根据建筑场地的土质情况、工程要求和成孔及夯实设备等综合因素确定。对湿陷性黄土地基，应符合现行的国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025—2004）的有关规定。

（3）桩　径

桩孔直径宜为300～450 mm，并可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。为使桩间土均匀挤密，桩孔宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离s，可为桩孔直径的2.0～2.5倍。

（4）承载力

灰土挤密桩或土挤密桩复合地基的承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计当无试验资料时，也可按当地经验确定，但对土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的1.4倍，并不宜大于180 kPa；对灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的2.0倍，并不宜大于250 kPa。

（5）变　形

灰土挤密桩或土挤密桩复合地基的变形计算，应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）有关规定，其中复合土层的压缩模量，可采用载荷试验的变形模量代替。

土或灰土挤密桩复合地基的变形包括桩和桩间土及其下卧未处理土层的变形。前者通过挤密后，桩间土的物理力学性质明显改善，即土的干密度增大、压缩性降低、承载力提高、湿陷性消除，故桩和桩间土（复合土层）的变形可不计算，但应计算下卧未处理土层的变形，若下卧未处理土层为中、低压缩性非湿陷性土层，其压缩变形、湿陷变形也可不计算。

（6）其他设计要求

① 桩孔内的填料，应根据工程要求或处理地基的目的确定，桩体的夯实质量宜用平均压实系数控制。当桩孔内用素土或灰土分层回填、分层夯实时，桩体的平均压实系数值均不应小0.96。消石灰与土的体积配合比宜为2∶8或3∶7。(www.xing528.com)

② 灰土垫层桩顶标高以上应设置300～500 mm厚的2∶8灰土垫层，其压实系数不应小于0.95。

2.振冲法

振冲法是以起重机吊起振冲器，启动潜水电动机带动偏心块转动，振冲器因而产生高频振动，同时开动水泵，通过振冲器前端喷嘴喷射高压水流；在振动和高压水流共同作用下，土被挤向两边，振冲器下沉到土中预定深度；然后进行清孔，用循环水带出较稠泥浆；此后，就从地面向孔中逐段添加碎石或其他散粒材料，每段填料均在振冲器的振动作用下被振捣密实，达到要求的密实度后，提升振冲器；再于第二段重复上述操作，如此直至地面，使地基中形成一根大直径的密实桩体，称为碎石桩；桩体和原土层构成复合地基。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基（见图10-7）。

图10-7　振冲法施工过程

（1）振冲碎石桩设计

振冲桩处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，当用于多层建筑和高层建筑时，宜在基础外缘扩大1～2排桩。当要求消除地基液化时，在基础外缘扩大宽度不应小于基底下可液化土层厚度的1/2。

桩位布置，对大面积满堂处理，宜用等边三角形布置；对单独基础或条形基础，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置，桩长不宜小于4 m。

振冲桩的间距应根据上部结构荷载大小和场地土层情况，并结合所采用的振冲器功率大小综合考虑。30 kW振冲器布桩间距可采用1.3～2.0 m；55 kW振冲器布桩间距可采用1.4～2.5 m；75 kW振冲器布桩间距可采用1.5～3.0 m。荷载大或对黏性土，宜采用较小的间距；荷载小或对砂土，宜采用较大的间距。

（2）振冲桩复合地基承载力计算

振冲桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值，按下式估算：

式中　fspk——振冲桩和地基承载力特征值（kPa）；

　　　fpk——桩体承载力特征值（kPa）；

　　　fsk——处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜接当地经验取值；如无经验时，可取天然地基承载力特征值；

　　　m——桩土面积置换率；

　　　d——桩身平均直径（m）；

　　　de——根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m）。

等边三角形布桩de=1.05s，正方形布桩de=1.13s，矩形布桩，其中s、s1、s2分别为桩间距、纵向间距和横向间距。

小型工程的黏性土地基，如无现场荷载试验资料，初步设计时复合地基的承载力特征值也可按下式估算：

式中　n——桩土应力比，在无实测资料时，可取2～4，原土强度低取大值，原土强度高取小值。