灰土擠密樁在濕陷性黃土渠基處理中的應(yīng)用

晁向陽(yáng) 張玉波

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

灰土擠密樁作為處理濕陷性黃土地基的一種常用施工方法，已在高速公路、鐵路、大型廠(chǎng)區(qū)建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，灰土擠密樁成樁為橫向擠密，對(duì)于消除地基土的濕陷性、提高地基承載力、降低土體壓縮性效果顯著，可有效提高抵抗?jié)裣莸哪芰Γ瑴p小工后沉降。在施工中可就地取材，降低工程造價(jià)，施工簡(jiǎn)單、見(jiàn)效快。現(xiàn)就灰土擠密樁在南水北調(diào)中線(xiàn)渠道工程某段濕陷性黃土渠基加固處理中的應(yīng)用實(shí)例作簡(jiǎn)要介紹。

1 工程概述

南水北調(diào)中線(xiàn)滎陽(yáng)境內(nèi)某段渠道工程，渠基巖性主要由第四系黃土狀中、重粉質(zhì)壤土等組成，本渠段黃土狀土多屬非自重濕陷性黃土，個(gè)別地點(diǎn)具自重濕陷性，場(chǎng)地濕陷類(lèi)型為非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)多為I級(jí)（輕微）。全新統(tǒng)沖積成因（alQ4）的黃土狀土多為中等濕陷性，濕陷深度一般2～4m；上更新統(tǒng)沖洪積成因（alplQ3）的黃土狀土多為輕微～中等濕陷性，局部具強(qiáng)濕陷性，濕陷深度一般3～8m，局部可達(dá)10m。濕陷起始?jí)毫σ话?0～200kPa。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需對(duì)此濕陷性地基渠段進(jìn)行擠密樁加固處理，工程量約13萬(wàn)m。擠密樁處理地層為濕陷黃土，設(shè)計(jì)有效加固深度一般為8m，要求消除地基的全部濕陷量，處理后的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載為200kpa。

2 工藝原理及特點(diǎn)

灰土擠密樁是采用沖擊成孔，孔內(nèi)回填、夯實(shí)三七灰土對(duì)濕陷性軟土進(jìn)行擠密，灰土樁體由石灰和土拌和夯填而成，石灰和土的拌合物通過(guò)凝硬反應(yīng)，以及石灰的碳化與結(jié)晶等物理化學(xué)反應(yīng)形成具有高強(qiáng)度和大模量的灰土樁，相鄰樁體成孔擠密后，對(duì)樁體周?chē)馏w充分?jǐn)_動(dòng)，使土體原有結(jié)構(gòu)變得緊密，干密度增大，樁體及樁間土均得到有效加固，從而形成人工復(fù)合地基，達(dá)到改善土質(zhì)、降低土體原始孔隙比和壓縮性、消除濕陷性對(duì)地基的影響、提高地基承載力的目的。其優(yōu)點(diǎn)是原位處理、深層擠密、就地取材、以土治土，具有施工簡(jiǎn)單、成本低、工效高、見(jiàn)效快等特點(diǎn)。

3 主要設(shè)計(jì)要求

⑴ 擠密樁施工分2序進(jìn)行，成孔時(shí)隔排隔孔進(jìn)行，2序孔位于1序孔之間，完成一序孔后再實(shí)施二序孔施工。

⑵ 擠密樁單樁樁徑400mm，等邊三角形布置，樁中心間距700mm。

⑶ 有效加固深度為8m，樁體回填灰土夯實(shí)系數(shù)不宜小于0.97，樁間土的最小擠密系數(shù)不小于0.88，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載為200Kpa。

4 施工工藝

4.1 施工工藝流程

工藝流程：生石灰消解→沖擊成孔→灰土拌和→灰土拌合料回填夯實(shí)→樁體及樁間土質(zhì)量檢測(cè)。

4.2 擠密樁施工參數(shù)

根據(jù)工程區(qū)地質(zhì)條件，通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)取得出灰土擠密樁施工參數(shù)：

（1）三七灰土使用STJ-185A穩(wěn)定土拌和機(jī)拌制；

（2）采用沉管法隔排隔孔成孔、夯實(shí)，成孔設(shè)備為DD30A柴油打樁機(jī)。樁體回填料采用偏心輪夾桿式夯實(shí)機(jī)夯實(shí)，夯錘底面為倒置尖錐形，錘重為200kg，錘徑為300mm，夯擊頻率30次/min；

（3）填料夯實(shí)前，孔底預(yù)夯8～10擊，之后每回填7鍬灰土(0.005m3)，夯擊6次，循環(huán)至孔口處。

4.3 施工方法

4.3.1 準(zhǔn)備工作

（1）材料

石灰采用Ⅲ級(jí)以上生石灰，石灰在使用前7-10天充分消解，每噸石灰用水量約500～800kg。石灰中CaO、MgO含量不低于50%。土料采用一般粘性土，不得含有有機(jī)雜質(zhì)。土料的含水量按最優(yōu)含水量的±3%進(jìn)行控制，若含水率不能滿(mǎn)足要求，采取加水補(bǔ)充含水率、晾曬降低含水率等方法使其滿(mǎn)足要求。

灰土配合比：消石灰和土的體積比為3:7。

在某教學(xué)樓的施工過(guò)程中，采用框架結(jié)構(gòu)，平面為L(zhǎng)型，總工程面積為2 600 m2，能夠抵抗6級(jí)地震。采用錨桿靜壓法提高工程地基承載力，使其完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。各樁承載力為450 kN，極限最大承載力為600 kN。由于基礎(chǔ)中有一些孤立的石頭，在柱座下提前預(yù)留了一個(gè)壓縮樁孔，用螺紋鋼筋作為錨桿，設(shè)置方式如圖1所示。

根據(jù)土工試驗(yàn)，三七灰土最大干密度為1.59g/cm3，最優(yōu)含水率為19.1%。

（2）場(chǎng)地整理

為方便樁機(jī)就位操作，先采用推土機(jī)將場(chǎng)地平整好，清理表層土集中堆放至指定渣場(chǎng)。按擠密樁地基處理布置圖進(jìn)行放樣，用白石灰標(biāo)出地基處理區(qū)域邊線(xiàn)。并在施工區(qū)域兩側(cè)做好排水措施。

（3）測(cè)定樁位

由測(cè)量人員根據(jù)樁位布置圖在實(shí)地上測(cè)放出準(zhǔn)確樁位，并做好明顯的標(biāo)識(shí)，可采用白灰眼標(biāo)示。

（4）樁機(jī)就位

移動(dòng)樁機(jī)，平穩(wěn)就位后，使其沉管（柱錘）錐尖正對(duì)樁孔中心點(diǎn)，沉管垂直。

4.3.2 成孔

擠密樁施工分2序進(jìn)行，成孔時(shí)應(yīng)隔排隔孔進(jìn)行，完成一序孔后再實(shí)施二序孔施工。

4.3.3 填料夯實(shí)成樁

（1）灰土的拌合速度應(yīng)與夯填進(jìn)度一致，拌好的灰土應(yīng)在當(dāng)天用完，不能過(guò)夜。

（2）打樁機(jī)成孔后，夯實(shí)機(jī)要及時(shí)準(zhǔn)確穩(wěn)定就位，夯錘正對(duì)樁孔中心，使夯錘能自由下落至孔底。

（3）回填夯實(shí)前應(yīng)進(jìn)行底夯處理，底夯時(shí)夯擊次數(shù)為8擊次以上，聽(tīng)到清脆錘聲為止。

（4）回填灰土使用專(zhuān)用的運(yùn)料車(chē)（0.12m3）運(yùn)至孔口邊，安排專(zhuān)人用鐵锨分層填料，夯擊與填料交替進(jìn)行，每10～20cm夯擊6次，18～25min內(nèi)完成一根樁體回填夯實(shí)。

（5）移至下個(gè)孔位，重復(fù)上述步驟，直至全部完成。

（6）成樁結(jié)束后，采用推土機(jī)清除樁頂以下松動(dòng)層。

5 質(zhì)量檢查與控制要點(diǎn)

（1）成孔質(zhì)量檢查，包括成孔前對(duì)樁位、樁管垂直度的復(fù)查和成孔后對(duì)孔深、孔徑、樁孔垂直度等指標(biāo)的檢查。

（2）回填料質(zhì)量檢查，包括原材料質(zhì)量是否符合要求，混合料摻拌是否均勻，含水量是否適宜，料徑是否達(dá)標(biāo)等內(nèi)容。

（3）樁體夯填質(zhì)量檢查，包括夯填時(shí)對(duì)每次填料量、夯擊次數(shù)的檢查，夯填完成后對(duì)樁身及樁間土抽樣測(cè)定干密度，并將其分別換算為平均壓實(shí)系數(shù)和平均擠密系數(shù)，抽樣檢驗(yàn)數(shù)量不少于樁總數(shù)的1.5%，同時(shí)還應(yīng)測(cè)定全部處理深度內(nèi)樁間土的壓縮性和濕陷性。樁體全部完成后通過(guò)復(fù)合地基荷載試驗(yàn)檢測(cè)地基承載力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于樁總數(shù)的0.5%。

（4）正式施工前，對(duì)配備的夯實(shí)設(shè)備進(jìn)行夯實(shí)試驗(yàn)，確定虛填料的厚度和夯擊次數(shù)，并在施工過(guò)程中按照確定的施工參數(shù)嚴(yán)格控制。

（5）三七灰土拌和要嚴(yán)格控制土料的含水量和摻拌比例，保證測(cè)定干密度的有效性。

（6）夯擊過(guò)程中，操作人員隨時(shí)觀察夯機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，確保夯擊就位準(zhǔn)確，夯錘提升高度

結(jié)語(yǔ)

該段渠基處理施工已于2011年10月份完成，從施工檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，該渠段基礎(chǔ)采用灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基滿(mǎn)足地基承載力的要求，有效的消除了地基的濕陷性，為渠道后續(xù)工序作業(yè)奠定了基礎(chǔ)，且灰土擠密樁施工工藝簡(jiǎn)單，工程造價(jià)相對(duì)較低，施工效率高，在濕陷性地基加固處理方面具有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

[1]JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2]《建筑施工手冊(cè)》[M].第四版.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.