青海省路橋建設(shè)機(jī)械工程有限公司 林 波

灰土擠密樁加固地基施工方案設(shè)計(jì)

青海省路橋建設(shè)機(jī)械工程有限公司 林 波

灰土擠密樁是一種軟基處理方法，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于高速公路的軟基處理加固工程中。對(duì)于濕陷性黃土地區(qū)，使用該處理方法可以消除黃土的濕陷性，從而提高地基承載力，降低地基壓縮性。本文，筆者以丹拉國(guó)道主干線西寧過境公路西段6–1標(biāo)K20＋103 ~ K22＋100段工程為例，介紹灰土擠密樁加固地基的施工方案。

一、工程概況

丹拉國(guó)道主干線西寧過境公路西段6–1標(biāo)K20＋103 ~ K22＋100段，位于青海省西寧市西北邊緣的北川河?xùn)|側(cè)Ⅰ、Ⅱ級(jí)河谷階地以及湟水河北岸Ⅱ、Ⅲ級(jí)低山臺(tái)地。該公路處在兩種地貌（階地地貌和黃土塬梁地貌）單元上，階地地貌占該路線總長(zhǎng)的53%，黃土塬梁地貌占該路線總長(zhǎng)的47%。該公路段灰土擠密樁共計(jì)200 981延米， 共計(jì)5處，其灰土樁樁長(zhǎng)根據(jù)具體工程路段的工程地質(zhì)情況確定：樁徑0.5 m，高路堤＞4 m時(shí)，樁長(zhǎng)6.0 m；低路堤≤4 m時(shí)，樁長(zhǎng)3.0 m,平面呈梅花形布置,樁間距1.2 m，樁徑0.5 m，樁頂設(shè)50 cm厚灰土墊層,灰土樁及灰土墊層均采用2∶8灰土，處理范圍為路基坡腳外側(cè)2.0 m以內(nèi)區(qū)域。

1.工程勘察資料顯示，場(chǎng)地土層特點(diǎn)自上而下分為4層。

（1）第1層為新近堆積濕陷性黃土層（Q42al＋pl）。該土層呈黃褐色, 成分以粉土為主，次為粉質(zhì)黏土，含少量砂粒、云母碎片，表層植物根系發(fā)育，蟲孔、孔隙較發(fā)育，干強(qiáng)度低，韌性低，巖芯呈散狀，稍濕，稍密，為Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土。

（2）第2層為濕陷性黃土層（Q41al＋pl）。該土層呈黃褐色，成分以粉土為主，次為粉質(zhì)黏土，含少量砂粒、云母碎片，表層植物根系發(fā)育，蟲孔、孔隙較發(fā)育，干強(qiáng)度低，韌性低，巖芯呈散狀，稍濕，稍密，屬中壓縮性土，具濕陷性。

（3）第3層為非濕陷性黃土（Q41al＋pl）。該土層呈褐黃色，成分以粉土為主，含少量砂粒、云母碎片，偶見鈣質(zhì)粉末，蟲孔、孔隙不發(fā)育，干強(qiáng)度低，韌性低，稍濕，稍密–中密。

（4）第4層為飽和黃土（Q41al＋pl）。該土層呈褐黃色，主要成分為粉粒，次為黏粒，含少量砂粒，干強(qiáng)度低，韌性低，濕，軟塑。

2.材料準(zhǔn)備。根據(jù)環(huán)保要求，該工程石灰選用袋裝生石灰，石灰質(zhì)量高于Ⅱ級(jí)；土料選用黏性土及塑性指數(shù)大于4的粉土，不得含有松軟雜質(zhì)或耕植土等，其顆粒粒徑≤15 mm?；彝羾?yán)格按配合比配制，采用灰土拌和機(jī)拌制，灰土拌制達(dá)到均勻一致為止。對(duì)素土和灰土要適當(dāng)控制含水率，現(xiàn)場(chǎng)以手握成團(tuán)、兩手輕捏即散為準(zhǔn)。

3.試驗(yàn)準(zhǔn)備。通過試驗(yàn)對(duì)原設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正以確定最佳含水量、壓實(shí)系數(shù)。經(jīng)試驗(yàn)確定最佳含水量為21.5%，灰與土的體積配合比為2∶8，灰土墊層的壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。

4.成樁試驗(yàn)。正式施工前，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不少于7根的試樁試驗(yàn)，結(jié)果表明，灰土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值均大于200 kPa?；彝翂簩?shí)系數(shù)平均值不小于0.97，消除了樁間土的濕陷性，滿足了設(shè)計(jì)要求。

二、施工工藝流程

1.準(zhǔn)備。對(duì)原地面進(jìn)行整平處理，按設(shè)計(jì)要求用木樁布點(diǎn)，復(fù)測(cè)點(diǎn)位縱、橫間距。

2.定位。首先，利用全站儀施放軸線，保證其偏差在規(guī)定范圍內(nèi)。然后，采用DS3型水準(zhǔn)儀按閉合水準(zhǔn)路線，將標(biāo)高控制點(diǎn)引測(cè)至基坑內(nèi)。通過鋼尺配合連線，逐個(gè)測(cè)放出全部樁位點(diǎn)，并在樁位點(diǎn)用Φ12 mm鋼筋頭作出標(biāo)記。最后，放出全部樁位點(diǎn)用儀器重新復(fù)核，防止偏差過大。并經(jīng)校核無誤后，在樁位上撒上白灰做標(biāo)記 。在施工一段時(shí)間后，對(duì)未施工的樁位需進(jìn)行復(fù)檢。

3.采用沉管成孔，柴油打樁機(jī)打樁。樁機(jī)就位時(shí)必須平穩(wěn)，不能發(fā)生移動(dòng)或傾斜，樁管應(yīng)對(duì)正樁孔，樁孔垂直度偏差不宜大于1.5%，樁孔中心點(diǎn)的偏差不宜超過樁距設(shè)計(jì)值的5%。在打樁機(jī)就位后，調(diào)整導(dǎo)架垂直度，對(duì)中樁位。

4.穿靴。成孔施工時(shí)，地基土宜接近最佳含水量。并將打樁機(jī)端部采用靴頭套在空心管端部，使其在下沉過程中阻止泥沙進(jìn)入套管。

5.沉入提升。松卷揚(yáng)機(jī)，將套管激振至設(shè)計(jì)深度后關(guān)機(jī)，樁孔中心偏差不超過樁距設(shè)計(jì)值的5%，垂直度偏差不大于1.5%。啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，提升沉管至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)后進(jìn)行打樁機(jī)移位。

6.填料施工。向孔內(nèi)填料前，孔底須夯實(shí)，填料經(jīng)檢測(cè)合格后用灰土填筑，在最佳含水量狀態(tài)下分層夯實(shí)，其壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。成孔和回填夯實(shí)間隔進(jìn)行，基礎(chǔ)底面以上預(yù)留0.7 ~ 1 m厚的土層，待施工結(jié)束后，將其表面擠松的土挖除或分層夯實(shí)。

三、施工質(zhì)量保證措施

1.灰土擠密樁處理地基的寬度應(yīng)大于基礎(chǔ)寬度。局部處理時(shí)，對(duì)非自重濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基，每一個(gè)邊超出基礎(chǔ)的寬度不小于0.25b（b為基礎(chǔ)短邊寬度），并不小于0.5 m；對(duì)自重濕陷性黃土地基不應(yīng)小于0.75b，并不小于1.0 m；Ⅲ，Ⅳ自重濕陷性黃土場(chǎng)地采用整片處理，每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)外緣的寬度不宜小于處理土層厚度的1/2，并不小于2 m。

2.隔排隔行每隔1 ~ 2孔跳打，成孔后立即回填，以防止鄰孔之間互相擠壓造成相鄰孔縮孔或振動(dòng)坍塌。在整片處理時(shí)由內(nèi)向外進(jìn)行，局部處理由外向內(nèi)進(jìn)行。

3.成孔和回填灰土夯實(shí)施工時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。

（1）成孔施工時(shí)地基土接近最佳含水量。

（2）樁孔中心的偏差不小于1.5%。

（3） 樁孔垂直度的偏差不小于1.5%。

（4）夯錘重不小于100 kg。采用的錘型應(yīng)有利于將邊緣土夯實(shí)（如梨形錘和棗核形錘等），不宜采用平頭夯錘，落距一般應(yīng)大于2 m。

4.樁孔的直徑和深度。施工時(shí)，樁孔的直徑誤差為設(shè)計(jì)值±70 mm，樁孔的深度要合適。

5.向孔內(nèi)填料前，孔底應(yīng)夯實(shí)，然后用灰土在最佳含水量狀態(tài)下分層夯實(shí)，其壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，填料的質(zhì)量應(yīng)符合要求。

6.施工時(shí)，成孔和回填夯實(shí)間隔進(jìn)行，在大、中橋工程處采取分段施工。

7.基礎(chǔ)底面以上預(yù)留71.0 m厚的土層。施工結(jié)束后，將其表層擠松的土挖除或分層夯壓密實(shí)。

8.施工過程中，由專人監(jiān)測(cè)成孔及回填夯實(shí)質(zhì)量并記錄。發(fā)現(xiàn)地基土質(zhì)與勘探資料不符并影響成孔及回填夯實(shí)時(shí)，應(yīng)立即停止施工，查清情況并采取有效措施處理后繼續(xù)施工，并詳細(xì)記錄錘擊次數(shù)和振動(dòng)沉入時(shí)間、出現(xiàn)的問題和處理方法。

9.處理區(qū)段地基土的含水量要接近經(jīng)試驗(yàn)確定的最佳含水量21.5%。高于21.5%時(shí)，則要晾干；低于21.5%時(shí)，要對(duì)處理范圍內(nèi)的土層進(jìn)行增濕。增濕要在地基處理前4 ~ 6 d完成，需增濕的水通過一定數(shù)量和一定深度的滲水孔均勻地滲入處理范圍的土層中。

10.施工時(shí)要控制拔管速度，在拔管前停頓10 s左右，成孔后清底夯實(shí)、夯平，夯實(shí)次數(shù)不小于8擊。成孔后進(jìn)行孔中心位移，垂直度、孔徑、孔深檢查，合格后進(jìn)行下道工序施工或用蓋板蓋住孔口，防止雜物落入。

11.施工中一旦縮孔，要及時(shí)處理。目前，較為常用的縮孔處理方法就是在填料前用洛陽鏟進(jìn)行擴(kuò)孔處理。

12.灰土拌制根據(jù)回填要求隨拌隨用，已拌成灰土不能超過24 h或隔夜使用，被雨水淋濕、浸泡的灰土要作廢處理，下雨期間不能進(jìn)行灰土拌制。

13.該工程施工中采用人工填料，在填料前認(rèn)真按操作規(guī)程施工，按照設(shè)計(jì)的配合比嚴(yán)格稱量，并將填料攪拌均勻，干濕度要適宜，并指定專人按規(guī)定數(shù)量均勻填入，不得盲目亂填，更不能用送料車直接倒料入孔。每次向孔內(nèi)填充的填料的厚度、數(shù)量、落錘高度、夯擊次數(shù)等，要按試驗(yàn)規(guī)定的技術(shù)參數(shù)施工，做到前后一致，每一樁孔的實(shí)際填料數(shù)、夯實(shí)時(shí)間均應(yīng)控制并記錄。每一個(gè)樁孔回填用料應(yīng)與計(jì)算用量基本相符。

14.雨季冬季施工時(shí)，應(yīng)采取防雨、防凍措施，防止土料和灰土受雨淋濕或凍結(jié)。

四、質(zhì)量驗(yàn)收

1.灰土擠密樁地基屬隱蔽工程，施工中必須加強(qiáng)檢驗(yàn)。

2.對(duì)于一般工程，主要檢驗(yàn)樁間土的干密度、承載力和施工記錄。

3.對(duì)于大、中橋工程，除監(jiān)測(cè)上述內(nèi)容外，還應(yīng)進(jìn)行荷載試驗(yàn)或其他原位測(cè)試。也可在地基處理的全部深度內(nèi)取土樣測(cè)定樁間土的壓縮性和濕陷性。

4.在孔之間形心點(diǎn)附近、成孔擠密深度內(nèi)，每1 m取土樣測(cè)定干密度，并進(jìn)行濕陷性試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn)，計(jì)算干密度與其最大干密度的比值、濕陷系數(shù)和壓縮模量等參數(shù)。

5.抽樣檢驗(yàn)的數(shù)量不應(yīng)小于樁孔總數(shù)量的2%。不合格處應(yīng)采取加樁或其他補(bǔ)救措施。

五、結(jié)論

丹拉國(guó)道主干線西寧過境公路西段6–1標(biāo)K20＋103 ~ K22＋100段工程施工采用上述施工方案和質(zhì)量保證措施，樁施工結(jié)束后樁檢測(cè)結(jié)論顯示：灰土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值大于200 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求；采用灰土擠密樁進(jìn)行地基處理后，在處理范圍內(nèi)地基土的濕陷性已消除，滿足設(shè)計(jì)要求；灰土擠密樁樁體壓實(shí)系數(shù)范圍為0.96 ~ 0.99，平均值為0.97，滿足設(shè)計(jì)要求。只有從各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)嚴(yán)格監(jiān)督管理灰土擠密樁施工，才能更好地控制施工質(zhì)量。