灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用

強(qiáng)文偉

中鐵電氣化局西安鐵路工程公司一段，陜西 寶雞 721000

1 工程概況

工程位于甘肅省天水市麥積區(qū)境內(nèi)，其中DIK1366+470～+608段路基主要以填方為主，分布有濕陷性黃土，具自重濕陷性，濕陷土層厚度約15m，濕陷等級(jí)Ⅲ級(jí)。故采用灰土擠密樁進(jìn)行地基處理，共設(shè)計(jì)2506孔，樁長26342m，樁徑0.4m，樁間距0.9m，梅花型布置。

2 工藝原理

灰土擠密樁法是利用錘擊沉管或振動(dòng)沉管在地基土形成樁孔過程中，原處于樁孔部位的土體全部被擠入樁孔周圍的土體中，使距樁孔四周一定距離內(nèi)的天然基土橫向得到擠密，從而使兩孔或三孔間的土體干密度增加，壓縮性降低，濕陷性消除，并在樁孔中逐層夯填二八灰土等柔性材料形成樁體。

夯填填料后，樁體內(nèi)大部分帶有負(fù)電荷的土顆粒與灰土中的鈣離子Ca+發(fā)生交換吸附，能在土顆粒表面凝結(jié)成團(tuán)塊，從而改善土力學(xué)性能。隨著土顆粒表面或鄰近氧化鈣微粒與水接觸，氧化鈣顆粒溶解，和水中膠質(zhì)二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鈣水化物，使土顆粒纏繞在一起，產(chǎn)生膠結(jié)強(qiáng)度，這就是灰土加固、提高強(qiáng)度的主要原因。

3 施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

1）平整場(chǎng)地，施工前應(yīng)清除場(chǎng)內(nèi)地上、地下構(gòu)筑物、管線等障礙物（必要時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)）。當(dāng)施工對(duì)周圍建筑物可能造成不利影響時(shí)，應(yīng)協(xié)商采取拆除、防振等措施，對(duì)其進(jìn)行必要的處理(或保護(hù))后方可施工；

2）復(fù)核地基天然土的含水率、飽和度，以便制定正確的應(yīng)對(duì)措施。當(dāng)?shù)鼗烊煌恋暮市∮?2%時(shí)，土呈堅(jiān)硬狀態(tài)，成孔擠密很困難，且設(shè)備容易損壞；當(dāng)天然土的含水率等于或大于24%、飽和度大于65%時(shí)，樁孔可能縮頂，樁孔周圍的土容易隆起，擠密效果差；當(dāng)天然土的含水量接近最優(yōu)（或塑限）含水量時(shí)，成孔施工進(jìn)度快，樁間土的擠密效果好。因此，在成孔過程中，掌握好擬處理地基土的含水量不要過大或太小。當(dāng)土的含水量低于12%時(shí)，應(yīng)對(duì)擬處理范圍內(nèi)的土層進(jìn)行增濕；當(dāng)樁孔內(nèi)有滲水或積水時(shí)，應(yīng)及時(shí)將水排出地表；

3）測(cè)量放線，定出控制軸線、打樁場(chǎng)地邊線并標(biāo)識(shí)；

4）成孔機(jī)械表面應(yīng)有明顯的進(jìn)尺標(biāo)記，以此來控制成孔深度。

3.2 填料選取

灰土中的素土應(yīng)選用潔凈的黃土，有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%，土料顆粒不得大于10mm。石灰應(yīng)選用新鮮消石灰粉，其顆粒直徑≤5mm，不含未熟化生石灰塊。石灰的質(zhì)量選用Ⅲ級(jí)及以上，活性CaO+MgO含量（按干容重計(jì)）不低于55%。二八灰土采用廠拌，根據(jù)土工試驗(yàn)嚴(yán)格控制灰土含水量。若含水量大采用分?jǐn)偭栏桑艉啃〔捎脼⑺疂櫇?。每天施工前測(cè)定土的含水量，使拌和后灰土的含水量接近最佳含水量?；彝涟柚聘鶕?jù)回填要求隨拌隨用，已拌成灰土不得超過24小時(shí)或隔夜使用，被雨水淋濕、浸泡灰土（水泥土）嚴(yán)禁使用，按作廢處理。下雨期間不進(jìn)行灰土拌制。

3.3 試樁

在試樁區(qū)試打一部分?jǐn)D密樁，通過載荷試驗(yàn)復(fù)核地基承載力，取土樣測(cè)定處理深度內(nèi)樁間土的壓縮性和濕陷性，檢驗(yàn)處理深度內(nèi)樁體和樁間土干密度，驗(yàn)證樁體平均壓實(shí)系數(shù)和樁間土的擠密系數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求，從而進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)是否正確。此外試樁還能了解現(xiàn)場(chǎng)沉管的難易（有無硬夾層，并與勘察報(bào)告對(duì)比），樁孔回落土情況，以及對(duì)應(yīng)的回填量與夯擊次數(shù)等。

3.4 成孔

采用沉樁機(jī)將與樁孔同直徑鋼管打入土中拔管成孔，樁管頂設(shè)樁帽，下端做成60°角度錐形活動(dòng)樁尖，施工前在樁架或鋼管上標(biāo)出控制深度標(biāo)記，以便施工中進(jìn)行鋼管深度觀測(cè)。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。

為確保擠密效果，且有效避免塌孔，施工時(shí)先兩邊后中間，隔行單排跳打， 三遍打完。在成孔或拔管過程中，對(duì)樁孔（或樁頂）上部土層有一定的松動(dòng)作用，因此在施工前應(yīng)預(yù)留0.5m厚的松動(dòng)土層，待成孔和樁孔回填夯實(shí)結(jié)束后鋪灰土墊層前將其挖除或夯實(shí)處理。

3.5 樁體夯填

1）夯機(jī)就位：夯機(jī)就位后應(yīng)準(zhǔn)確平穩(wěn)，夯錘與樁孔對(duì)中，確保夯錘能自由下落至孔底；

2）回填前應(yīng)將孔底回落土夯擊4～8次，然后開始分層填料夯實(shí)；

3）填料：為保證樁體壓實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求，夯填時(shí)采用“三鍬四錘”，即人工填料三鍬，機(jī)械夯擊四錘，夯錘落高保持在2m～3m；

4）素土加濕、灰土拌合和樁孔夯填均專人負(fù)責(zé)，及時(shí)檢查監(jiān)督，每個(gè)樁孔的填夯必須做好記錄。

3.6 墊層

二八灰土墊層厚0.5m，分兩層用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓遍數(shù)為4遍，在邊緣和接縫處增加了碾壓遍數(shù)，壓實(shí)系數(shù)控制在λc≥0.95?；彝翂|層經(jīng)逐層抽樣檢驗(yàn)合格后，再鋪碾第二層。

4 質(zhì)量檢測(cè)

檢測(cè)主要內(nèi)容包括：處理深度內(nèi)樁體和樁間土的干密度、復(fù)合地基承承載力試驗(yàn)。

1）在樁體夯填過程中，樁體按不少于2%隨即抽檢，即從樁孔底部每夯填1m，用帶有長把的專用環(huán)刀。在樁體中分層取出夯實(shí)土樣，測(cè)定其干密度，經(jīng)檢測(cè)樁體平均壓實(shí)系數(shù)≥0.96，均符合設(shè)計(jì)要求，且夯填均勻。

2）7天后，隨機(jī)抽取樁孔總數(shù)1%的樁開始挖探井進(jìn)行樁體和樁間土干密度檢驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)樁體平均壓實(shí)系數(shù)≥0.96，樁間土平均擠密系數(shù)≥0.90，均符合設(shè)計(jì)要求。

3）7天后，通過豎向靜載荷試驗(yàn)來確立復(fù)合地基的承載力，隨機(jī)抽取樁孔總數(shù)0.5%的點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果表明灰土擠密樁的復(fù)合地基其承載力特征值為180kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4）二八灰土墊層分兩層回填，每層按檢測(cè)要求隨機(jī)采用環(huán)刀法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示壓實(shí)系數(shù)大于0.95，符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

從上述濕陷性黃土地基處理應(yīng)用實(shí)例可見，灰土擠密樁在處理濕陷性黃土地基中提高了地基土的承載力，同時(shí)增加了地基的水穩(wěn)性，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，保證了工程質(zhì)量。

[1]中鐵四局集團(tuán)有限公司.客貨共線鐵路路基工程施工技術(shù)指南[S].北京：中國鐵道出版社，2009：22-24.

[2]陜西省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院等.濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004：11-30.

[3]中國建筑科學(xué)研究院.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003：68-73.