鉆孔注水強(qiáng)夯法的增濕主要控制點(diǎn)

連俊偉

（山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西太原 030001）

0 前言

山西位于黃土高原地區(qū)，主要地貌以山地、盆地、丘陵為主，且分布有大量的濕陷性黃土。近幾年來隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，每年通過填溝造地形成大量的建筑場地。因強(qiáng)夯法的適用范圍廣、設(shè)備簡單、施工方便、節(jié)約材料、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，尤其在山西地區(qū)有著獨(dú)特的優(yōu)勢和廣闊的市場。

地基處理對(duì)于含水率要求在最優(yōu)含水率±2%以內(nèi)地基處理效果最佳。此鉆孔注水增濕強(qiáng)夯處理低含水率粉土地基處理與成孔間距，成孔深度，注水?dāng)?shù)量，注水后強(qiáng)夯前消散時(shí)間，強(qiáng)夯能級(jí)，地基處理深度之間的關(guān)系，只有保證所有施工要素，才能達(dá)到理想的地基處理效果。

鉆孔注水增濕強(qiáng)夯處理低含水率粉土地基處理技術(shù)的應(yīng)用，尤其針對(duì)廣大內(nèi)陸低含水率濕陷性黃土地區(qū)，同時(shí)具有施工簡單、安全可靠、易于防護(hù)以及投資少等優(yōu)點(diǎn)，具有極高的應(yīng)用價(jià)值和推廣意義。

1 地質(zhì)情況

本文針對(duì)山西大學(xué)東山校區(qū)場地強(qiáng)夯施工工程施工進(jìn)行分析，擬建山西大學(xué)東山校區(qū)，工程場地位于太原市小店區(qū)老峰村東側(cè)，光明東街以北，牛黃線以西。本次勘察工作范圍包括公共教學(xué)樓、建筑學(xué)院教學(xué)與實(shí)驗(yàn)樓、軟件學(xué)院教學(xué)樓、電力學(xué)院教學(xué)與實(shí)驗(yàn)樓、體育館、風(fēng)雨操場，如表1所示。

表1 山西大學(xué)東山校區(qū)場地巖土層分析明細(xì)

本次勘察深度范圍內(nèi)，場地地基土主要由第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q42ml）、上更新統(tǒng)風(fēng)積層（Q3eol）、中更新統(tǒng)風(fēng)積層（Q2eol）、中更新統(tǒng)沖洪積層（Q2al+pl）、第三系沉積層（N）、二疊系沉積巖（P）組成。巖性以人工填土、濕陷性粉土、濕陷性粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土、中粗砂、砂巖、泥巖為主。

本次勘察部分鉆孔在第⑨層粉質(zhì)黏土深度附近揭露滯水。

2 注水方案的確定

2.1 方法的選擇

強(qiáng)夯施工法作為處理北方濕陷型黃土的技術(shù)手段，其造價(jià)經(jīng)濟(jì)，被廣大設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位選用。強(qiáng)夯處理對(duì)含水量的要求為最優(yōu)含水率±2%以內(nèi)，北方土壤含水量低于施工要求含水率。

影響注水增濕效果的主要因素：注水孔成孔方式的選擇、注水孔成孔深度的確定、每孔注水量、注水孔布置方式和間距、注水的消散時(shí)間、注水的速度、成孔孔徑的選擇

2.2 注水孔成孔方式的選擇

注水孔成孔方式分為打入式和鉆孔式，由于成孔是便于注水以最快的速度在施工區(qū)域內(nèi)消散，打入式成孔方式以鋼管打入土體，對(duì)土體進(jìn)行擠壓，造成孔內(nèi)土體形成裂縫，給注水消散形成渠道；鉆孔式成孔，由于取土出來并未對(duì)土體進(jìn)行外力擠壓。沒有形成裂縫，水分在土體內(nèi)消散時(shí)間長，不利于縮短工期，成本對(duì)比打入式成孔低于鉆孔式15%，故選擇打入式成孔方式。

2.3 注水孔成孔深度的確定

強(qiáng)夯施工能級(jí)不同，處理深度不同，所以注水孔的打孔深度要求不同。原設(shè)計(jì)方案為注水孔回填2/3碎石，進(jìn)行注水施工。由于注水過程中，濕陷型黃土附著于碎石表層，無法注水到理論值，進(jìn)行方案變更。注水孔在注水過程中由于土質(zhì)為濕陷型黃土，存在注水孔塌孔的情況，在孔底形成黃泥，影響水分對(duì)底部的消散，增加消散時(shí)間對(duì)工程進(jìn)度造成影響。經(jīng)過每次注水完成后測量孔深，發(fā)現(xiàn)孔深減少1m左右，選擇注水孔成孔深度為強(qiáng)夯處理深度加深1m（起夯面算起）。

2.4 每孔注水量

單孔注水量是土壤含水率控制的關(guān)鍵。注水量超過最優(yōu)含水率多，強(qiáng)夯施工造成很多不利影響，容易夯后形成橡皮土，施工夯錘不易拔出等；注水量少于最優(yōu)含水率較多，強(qiáng)夯施工夯后效果最好的處理情況為土壤為最優(yōu)含水率±2%以上，容易造成強(qiáng)夯處理深度、濕陷型、壓縮模量等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。理論計(jì)算每孔的注水量，按照計(jì)算值控制每孔的注水量，控制手段為水管加裝水表，直接讀出注水量，滿足注水量的要求。按照注水讀取水表，得出經(jīng)驗(yàn)值，每孔注水遍數(shù)為孔深7m，注水5遍（3000kN·m）；孔深9m，注水7遍（4000kN·m）；

2.5 注水孔布置方式和間距

注水孔布置方式和間距是直接影響工程質(zhì)量、進(jìn)度和造價(jià)的關(guān)鍵因素。注水孔間距布置較大，單孔的注水量增大，增加注水遍數(shù)及延長消散時(shí)間，影響工程進(jìn)度；注水孔間距布置較小，相同面積內(nèi)注水孔成孔數(shù)量增加，造成工程造價(jià)增加。2m正三角形布置與2m正方形布置，由于進(jìn)場施工時(shí)間充足，可以合理安排流水節(jié)拍及消散期，合理選擇注水孔的布置方式以2m正方形布置。

2.6 注水的消散時(shí)間

注水的消散時(shí)間是影響工程質(zhì)量、進(jìn)度的重要因素。大面積強(qiáng)夯施工合理劃分施工段，消散時(shí)間較長，影響合理工期的工程進(jìn)度；消散時(shí)間短，土體含水率不均勻，部分含水率高區(qū)域出現(xiàn)橡皮土，部分含水率低區(qū)域強(qiáng)夯處理效果不理想，強(qiáng)夯處理深度、濕陷型、壓縮模量等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。在合理選擇注水孔的布置方式以2m正方形布置的情況下，消散期為14d。消散時(shí)間的確定方法為：在正方形布置的中心，消散距離最長的點(diǎn)達(dá)到最優(yōu)含水率±2%。

2.7 注水的速度

注水速度直接影響施工進(jìn)度和質(zhì)量，注水一遍完成后必須等孔中水全部被土體吸收后，才能進(jìn)行下一次注水。嚴(yán)禁孔洞內(nèi)有水的情況下進(jìn)行二次注水。由于注水孔布置的間距不同：2m正三角形布置，平均注水一遍持續(xù)時(shí)間為1.5d，2m正方形布置，平均注水一遍持續(xù)時(shí)間為2d。從經(jīng)濟(jì)方面考慮使用2m正三角型布置。增加時(shí)間可以通過合理安排施工的流水節(jié)拍，進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.8 成孔孔徑的選擇

施工注水孔孔徑直接影響每孔注水量是否能達(dá)到理論注水量，原設(shè)計(jì)方案為孔徑為150mm，在試驗(yàn)性施工中，注水量不能達(dá)到理論注水量，調(diào)整注水孔施工孔徑為200mm。經(jīng)試驗(yàn)達(dá)到理論計(jì)算注水量。

3 針對(duì)本工程增濕的質(zhì)量控制

成孔中要嚴(yán)格控制孔的深度，必須滿足設(shè)計(jì)要求。

孔中注水應(yīng)分遍逐孔注水，在注水開始時(shí)，可先在注水管口安裝水表，了解一次性注滿水的單孔注水量，由一次性單孔注水量可確定注水的遍數(shù)。

每遍注水后，按0.5d、1d的間隔，采用洛陽鏟掏挖的方法進(jìn)行取樣，測定孔內(nèi)土的含水量，直至水量達(dá)到最佳含水量的要求。

注水不可大水漫灌，應(yīng)注水滿足要求時(shí)測試土的最佳含水量。嚴(yán)格按要求測量土的含水量，以確保后續(xù)強(qiáng)夯施工質(zhì)量。

成孔施工及記錄、注水要有專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量驗(yàn)收程序。

4 結(jié)語

綜上所述，濕陷型黃土增濕的主要控制點(diǎn)的基礎(chǔ)為試驗(yàn)性施工，在實(shí)際工程中，需要結(jié)合工程實(shí)際，匯同設(shè)計(jì)方，監(jiān)理方及第三方檢測方給出具體的施工參數(shù)，指導(dǎo)施工。具體需要結(jié)合地質(zhì)情況，土壤滲透系數(shù)，進(jìn)行綜合考慮。