某水利工程地基處理中土擠密樁法的應用

陳廣志

摘 要： 水利工程建設作為我國基礎設施建設的重要組成部分之一，不僅起到了防洪抗災的作用，也代表著一個國家經濟發展的水平。水利工程建設與國民生計之間存在著千絲萬縷的聯系，因此，提高水利工程建設質量顯得極為重要。將土擠密法合理應用于水利工程濕陷性黃土地基處理，可有效提升地基承載力，增強施工效果。為此，本文以某水利工程為對象，在充分掌握土擠密樁法施工原理的基礎上，探討了水利工程地基處理中土擠密樁法施工工藝，以供參考。

關鍵詞： 水利工程；地基處理；土擠密樁法

一、工程概況

某水利工程全長53.7km，沿線濕陷性黃土累計長度為52.9km，主要包含黃土狀中、重粉質壤土等土質，濕陷程度以輕微、中等為主，2到7m為濕陷深度范圍。非自重濕陷性黃土為沿線黃土狀土主要類型。為保證具有穩定性良好的渠基及渠坡，在填筑渠堤前期，必須選用科學、合理的措施，將黃土狀土濕陷性及時消除。目前常用的處理方式包括墊層法、預浸水法、擠密法及夯實法等，基于施工技術水平、施工難易度及施工效果來講，最佳選擇方法應為夯實法，但因強夯振動施工將嚴重影響周邊構造物，因此本工程在綜合考慮經濟性、施工技術等因素的基礎上，決定選用土樁+灰土樁擠密法進行該工程濕陷性黃土地基處理。該施工處理方法是通過樁間擠密土與回填夯實的樁體通過構成復合地基，同時承擔荷載，能夠有效防止因強夯振動等因素，影響周圍建筑物，因此具有良好施工效果。

二、土擠密樁法施工原理

在濕陷性黃土深度位于5到15m之間，且地基位于地下水位以上時可選用土樁、灰土樁擠密法進行地基處理，濕陷性黃土地基的濕陷性可通過土樁及時消除，而人工填土地基也可通過灰土樁提高自身承載力。其施工原理如下：

1、土的側向擠密。成樁時，相比圓柱形孔擴張過程中出現的應力變化規律，樁孔附近土體應力變化規律基本一致。塑性區產生于樁孔外，而彈性區則位于塑性區外側。塑性區最大半徑可由下式表示：

其中，最大半徑可由Rp表示；

樁孔半徑可由Ru表示；

土的變形模量可由E0表示；

地基處理深度可由Z表示；

土的泊松比可由μ表示；

土的抗剪強度可由S表示；

土的內摩擦角可由φ表示。

由此可見，與塑性區大小成正比的主要有樁孔半徑、土的變形模量，與塑性區大小成反比的有土的抗剪強度。按照黃土力學性質指標，可獲取黃土擠壓成孔過程中塑性區最大半徑，其范圍為1.43d～1.90d，其中樁孔直徑可由d表示，該范圍值和樁周擠密影響半徑實測值相似。

于擠密效果而言，土的原始干密度、含水率同樣對其影響較大。如具有較大含水率時，擠壓過程中極易產生超孔隙水壓力，這種情況下土體必然外移，則會大大降低擠密效果，同時還會擾動孔壁周圍土體，減少其強度，因此，樁管拔出時，縮孔、回淤等問題極易產生于樁孔內。如具有較低含水率時，則土體狀態較硬，具有較低塑性，進而會大大減小有效擠密區。為此在成孔擠密過程中，必須在最佳含水率范圍內合理控制土的含水率。

2、土樁擠密。實測土樁擠密地基結果可見，樁孔內填入的土料和樁間土具有一致性，土料夯實與樁間土擠密質量相同的情況下，樁體與樁間土也具有基本等同的力學性質指標。通過測試土樁擠密地基接觸壓力可得，剛性基礎下相同位置，相比樁間土接觸應力，樁體接觸應力基本一致，同時相比土墊層，基底接觸壓力分布也具有相似性，由此可見，可以認為厚度較大的素土墊層即為土樁擠密地基。

三、水利工程地基處理中土擠密樁法施工工藝

1、施工準備

施工時，應嚴格按照“由外至內，隔排隔行”的順序施工，要求相隔2孔進行施工。為避免相鄰兩孔因相互擠壓、振動等原因出現坍塌等現象，需及時做好回填施工。根據工程施工要求，必須合理配置施工設備，如柴油打樁機、提升式夯機、梨形錘等。

按照設計要求，施工前必須做好現場檢測工作，以此對設計施工技術參數的準確性、合理性進行驗證，并利用適當調整進行最終施工工藝流程等確定。本文在充分了解該路段地質條件的情況下，確定試驗區為SH（3）62+336.35～SH（3）62+350.0渠段，該試驗區與渠中心線之間的距離為40.5m，3到7m為該區域黃土地層厚度，其代表性較強，整體選用110根樁。

土擠密樁試驗施工技術主要參數如下：

（1）400mm樁徑，6.5m樁長，1.3m樁間距，布設形狀以正三角形為準；

（2）選取螺旋擠密樁機進行成孔施工，10m為沉管長度；

（3）成孔之后應及時進行孔底夯實，且在8擊以上控制夯實次數；

（4）選取提升式夯機、梨形錘進行回填施工，1t為錘重量；

（5）根據施工要求，30cm為填土厚度，2.5m為提升高度，8擊為夯擊次數。

2、施工流程

根據設計要求，該工程地基處理施工流程如下所示。

3、施工要點

第一，清理場地。施工前期，必須嚴格按照施工圖規定，確定場地平整范圍，一般需超過施工圖標定處理范圍2m以上，同時，需徹底清理干凈場地表層雜物，如腐殖土等。

第二，含水率控制。施工過程中，必須保證地基土符合最佳含水率范圍，如含水率在12%以下，則需適當灑水保濕，保證其滿足最佳含水率需求。在處理地基前的一周以內，應通過滲水孔把水均勻滲入到需處理的土層內，保證其最佳含水率。

第三，測量放樣。根據樁點施工要求，做好測量放樣工作，樁位需選取白灰進行標定，并對孔位偏差進行復核，相比樁距設計值，要求樁孔中心點偏差必須控制在其5%以內，且控制在5cm以下。除此之外，還需平穩放置夯機設備，避免施工過程中出現意外，中斷施工。

第四，檢測與記錄。施工前需再次復核測量放樣的準確性，成孔后則需及時對樁孔的垂直度進行詳細檢查，如出現誤差，需立即進行更正。同時對樁點孔底夯擊次數、回填夯擊次數等進行檢查，并對所有參數進行認真記錄。

第五，質量檢驗。完成各項工序后，應及時進行室內試驗。要求間隔1m向樁頂下方6.5m深度范圍內取樣，并對土的干密度、壓實系數等進行測定。

四、結束語

綜上所述，在水利工程地基處理中，選取科學有效的加固技術極為關鍵。土擠密樁法技術作為濕陷性黃土地基處理的重要技術之一，其施工技術水平的高低直接影響工程建設整體質量。為此，必須在全面掌握其技術要點的前提下，有效提升施工技術水平，規范施工工藝，才能達到預期施工效果。

參考文獻

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