灰土擠密樁在濕陷性黃土處治中的應(yīng)用

沈 向 東

(陽(yáng)黎高速公路建設(shè)管理處，山西 太原 030000)

1 工程概況

某高速公路路基位于濕陷性黃土分區(qū)，路基長(zhǎng)度為560 m，寬度為36 m。處治前對(duì)路基承載力進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，其地基承載力僅為96 kPa，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的120 kPa。由于地基承載力低，極易造成路基沉降，必須采取有效措施進(jìn)行處治。

通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和濕陷性黃土特性進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕l件，制定了相應(yīng)的處治方案。該項(xiàng)目路基濕陷性黃土路段采用灰土擠密樁進(jìn)行處治，采用3∶7和2∶8灰土。設(shè)計(jì)樁徑為45 cm，樁長(zhǎng)為6 m，灰土擠密樁采用梅花形布置，間距為200 cm。

2 灰土擠密樁施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1場(chǎng)地準(zhǔn)備

對(duì)施工的地形地貌、工程地質(zhì)、土壤含水率等進(jìn)行調(diào)查，確定施工機(jī)械和施工材料的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間。如發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況發(fā)生較大變化，可重新進(jìn)行勘察。進(jìn)行場(chǎng)地布置，安排施工機(jī)械和施工材料堆放場(chǎng)地。對(duì)施工場(chǎng)地內(nèi)的障礙物進(jìn)行清除，修建施工便道。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件繪制施工現(xiàn)場(chǎng)灰土樁布置圖，表明樁位、樁尺寸，并編號(hào)確定施工順序。

2.1.2施工機(jī)械準(zhǔn)備

灰土擠密樁所使用的施工機(jī)械主要包括灰土拌制設(shè)備、成孔機(jī)械、樁孔夯實(shí)設(shè)備。灰土拌和設(shè)備可以根據(jù)施工需要拌制不同的灰土，并根據(jù)施工速度確定產(chǎn)量。沖擊成孔機(jī)具及填料夯實(shí)機(jī)具應(yīng)根據(jù)施工需要選擇型號(hào)和數(shù)量，達(dá)到施工要求的壓實(shí)參數(shù)。

2.1.3施工組織準(zhǔn)備

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的施工條件、施工工期，制定施工組織設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行人員和機(jī)械設(shè)備的調(diào)配。

2.1.4平整場(chǎng)地與成孔試驗(yàn)

對(duì)原地面進(jìn)行清表，清除植被和障礙物，并進(jìn)行整平輕壓，使其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。測(cè)量放樣，用鋼釬標(biāo)出樁位，然后用石灰固定樁點(diǎn)。對(duì)定點(diǎn)放樣進(jìn)行驗(yàn)收后，即可進(jìn)行成孔擠密試驗(yàn)，根據(jù)成孔質(zhì)量確定施工參數(shù)，確定最佳的施工方案。

2.2 成孔擠密

2.2.1成孔技術(shù)要求

通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況進(jìn)行勘察，本項(xiàng)目采用沖擊法成孔。沖擊法是通過(guò)機(jī)械力的作用將樁孔周邊擠密，使樁間土被加密。成孔順序應(yīng)該間隔施作，如先進(jìn)行奇數(shù)孔的施工，再進(jìn)行偶數(shù)孔的施工。本項(xiàng)目所使用的沖擊鉆機(jī)的沖擊錘質(zhì)量為1.5 t，施工中將錐形沖擊錘提升1.0 m高度后以自由落體的形式落下形成樁孔。施工中先進(jìn)行鉆機(jī)定位，確保鉆機(jī)重錘軸線與樁孔重合，然后操作設(shè)備沖擊成孔，最后將灰土填入孔內(nèi)夯實(shí)。

為了提高成孔質(zhì)量，施工中采取以下措施:

1)安裝導(dǎo)向器，保證成孔位置準(zhǔn)確，防止樁孔傾斜。導(dǎo)向管采用直徑大于沖擊錘直徑的大孔徑無(wú)縫鋼管，鋼管壁厚不得低于10 mm，高度是沖錘長(zhǎng)度的兩倍以上。

2)確保沖擊錘與樁孔軸線重合，剛開(kāi)始施工時(shí)采用低錘勤擊的方式，成孔達(dá)到一定深度后再采用正常的沖程施工。

3)施工人員要準(zhǔn)確控制松繩長(zhǎng)度，良好配合施工，宜采用勤松少松的方式，并避免打空錘。

4)加強(qiáng)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢查，防止由于鋼絲繩磨損、卡扣松弛等原因?qū)е峦蝗坏翦N。

5)為了便于觀察成孔的深度，在鋼絲繩上應(yīng)做好長(zhǎng)度標(biāo)志。另外，鋼絲繩必須保證連接質(zhì)量，保證固定卡扣數(shù)量，保證施工安全。

2.2.2成孔質(zhì)量要求

成孔后對(duì)樁孔施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，主要包括樁孔孔位偏差、樁徑、垂直度和深度，具體要求詳見(jiàn)表1。成孔后注意對(duì)樁孔進(jìn)行保護(hù)，防止碎石和水流入孔內(nèi)。

表1 灰土擠密樁成孔質(zhì)量檢測(cè)

2.3 樁孔填夯

施工中采用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升式夯實(shí)機(jī)，夯錘直徑為35 cm，重50 kg，落錘高度為1.5 m。所采用的卷?yè)P(yáng)機(jī)的提升力為夯錘重的1.2倍，該夯實(shí)機(jī)具有較高的夯實(shí)能量，可以一次夯實(shí)較厚的填料。

正式進(jìn)行樁孔填夯時(shí)應(yīng)進(jìn)行試夯，確定每次夯填填料的數(shù)量、夯擊次數(shù)等指標(biāo)，施工還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1)進(jìn)行填料夯填前首先進(jìn)行夯實(shí)機(jī)定位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)樁孔中心，確保夯實(shí)過(guò)程中不會(huì)觸碰樁壁，以自由落體的形式完成夯擊。

2)進(jìn)行填料夯填前先對(duì)樁孔進(jìn)行清理，將樁孔內(nèi)的積水和雜物清除，然后對(duì)樁底進(jìn)行夯實(shí)，直到樁底密實(shí)并發(fā)出清脆回聲為止。

3)填料應(yīng)采用人工方式進(jìn)行夯填，每次填入的數(shù)量和填入的速度應(yīng)根據(jù)施工要求進(jìn)行，不得盲目快填，禁止采用翻斗車(chē)直接倒入。

4)樁孔夯填標(biāo)高應(yīng)比樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高高出20 cm～30 cm，采用夯實(shí)機(jī)夯實(shí)后應(yīng)檢測(cè)其壓實(shí)度。

5)施工過(guò)程中做好記錄，對(duì)每一樁孔夯實(shí)所使用的填料數(shù)量和施工時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)記錄，并對(duì)每一樁孔的檢測(cè)結(jié)果做好記錄。

3 質(zhì)量檢測(cè)

3.1 樁體的檢測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)與施工要求，灰土擠密樁的檢測(cè)頻率為1/1 000，通常采用小環(huán)刀深層取樣法對(duì)樁體干密度和壓實(shí)系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)施工時(shí)通常先使用洛陽(yáng)鏟在樁體中心掏孔，然后使用專(zhuān)用小環(huán)刀對(duì)原狀土樣進(jìn)行取樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)其干密度和壓實(shí)系數(shù)，表2為該路段灰土樁樁體檢測(cè)結(jié)果。

按照設(shè)計(jì)要求，灰土擠密樁壓實(shí)系數(shù)不得低于93%，從表2中可以看出，所檢測(cè)的樁孔100%合格，說(shuō)明灰土擠密樁的夯實(shí)質(zhì)量符合要求。

3.2 復(fù)合地基承載力的檢測(cè)

為了檢測(cè)灰土擠密樁處治后的濕陷性黃土路基承載力，對(duì)處治后的路基進(jìn)行復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，其檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表3。

表2 灰土樁樁體檢測(cè)結(jié)果匯總表

表3 復(fù)合地基承載力檢測(cè)結(jié)果匯總

對(duì)表3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)施加荷載為300 kPa時(shí)，地基沉降量為2.06 mm～2.95 mm，而處治前沉降量為19.8 cm～29.7 cm，經(jīng)驗(yàn)算可以滿足地基承載力的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

高速公路濕陷性黃土采用灰土擠密樁進(jìn)行處治，可以有效減輕或消除黃土的濕陷性，提高地基承載力。試驗(yàn)證明，處治后的路基的承載力較處治前提高1.5倍～2.0倍。因此，采用灰土擠密樁對(duì)濕陷性黃土進(jìn)行處治，可以大幅度提高地基承載力，達(dá)到了預(yù)期的施工效果。

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