素土擠密樁法在采煤沉陷區(qū)地基處理中的應(yīng)用

王麗卿 何風(fēng)璟

1 工程概況

太原市萬柏林采煤沉陷區(qū)綜合治理項(xiàng)目位于太原萬柏林區(qū)新九院小區(qū)，西鄰西銘村，東、南兩面緊靠西山煤電總公司宿舍，九院外環(huán)路貫穿其中。場(chǎng)地設(shè)計(jì)規(guī)劃為西高東低，建筑物錯(cuò)落布置，擬建磚混結(jié)構(gòu)住宅小區(qū)。

2 工程地質(zhì)

1)地區(qū)地質(zhì)概況。根據(jù)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范附錄A“中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)略圖”，太原地區(qū)屬于山西—冀北地區(qū)之汾河流域區(qū)，其特點(diǎn)是低階地，多屬于非自重濕陷性黃土，高階地有自重濕陷性黃土賦存，濕陷性黃土厚度一般為5.0 m～10.0 m。區(qū)域內(nèi)的工程地質(zhì)條件與太原盆地的形成歷史、地質(zhì)構(gòu)造、地震概況密切相關(guān)。擬建場(chǎng)地位于西銘村和西山煤電總公司宿舍附近，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地形為西南高東北低，呈階梯狀。地面標(biāo)高在900.42～917.89之間。地貌單元屬太原盆地汾河西岸山前沖、洪積傾斜平原，表層為第四紀(jì)黃土廣泛覆蓋。

3)地基土的腐蝕性評(píng)價(jià)。依照GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范附錄G的規(guī)定，太原地區(qū)干燥度指數(shù)大于1.5，屬干旱區(qū)，綜合判定環(huán)境類別為Ⅰ類。在基底下土層中取土進(jìn)行的易溶鹽化學(xué)分析，場(chǎng)地地基土對(duì)混凝土及鋼筋無腐蝕性。

4)地基土的濕陷性評(píng)價(jià)。從勘察單位試驗(yàn)結(jié)果看，濕陷性土層厚度在天然地面下12.0 m左右，即第①，②層為場(chǎng)地主要濕陷性土層，第③層土上部有輕微濕陷。第①，②層土濕陷系數(shù)在0.020～0.070之間，濕陷性輕微～中等，個(gè)別層位濕陷系數(shù)一般大于0.070，屬于濕陷性強(qiáng)烈。地基濕陷等級(jí)一般為Ⅱ級(jí)～Ⅲ級(jí)。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料可知:原地層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)不能滿足對(duì)基礎(chǔ)的要求，應(yīng)進(jìn)行工程地基處理。

3 工程施工

3.1 施工方案

本工程因土層中夾有兩層鈣質(zhì)結(jié)核，采用沉管法施工難以沉管，故采用柱錘沖擊成孔的施工工藝進(jìn)行整片處理地基，處理厚度根據(jù)建筑物地段計(jì)算剩余濕陷量不小于200 mm的深度確定，處理寬度應(yīng)按每邊擴(kuò)出基礎(chǔ)邊緣0.5倍處理厚度來控制。按照梅花形布樁，樁距約為1200 mm，樁徑400 mm，樁頂整片鋪設(shè)灰土墊層，厚度1000 mm。處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于180 kPa。施工由外向內(nèi)進(jìn)行隔行、隔孔跳打。擠密成孔和夯填素土的順序均按照先里后外，隔行隔排，同一排間隔1孔～2孔跳打，即從整片擠密地基的中間向外邊線成孔。成孔結(jié)束后，及時(shí)檢查樁孔的直徑、深度和垂直度以及樁孔內(nèi)有無縮頸、回淤等現(xiàn)象。

3.2 施工方法

1)場(chǎng)地平整。施工前，首先對(duì)場(chǎng)地用推土機(jī)進(jìn)行清理整平，保證清理厚度，使施工基礎(chǔ)面高程達(dá)到設(shè)計(jì)要求。并對(duì)施工范圍內(nèi)的坑穴進(jìn)行回填處理，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2)測(cè)量放線。繪出施工樁位平面布置圖，用全站儀放出每個(gè)單元工程軸線，做好軸線控制點(diǎn)，按樁間距及排距等邊三角形布置樁位，呈梅花形，樁位點(diǎn)用白灰眼確定，測(cè)量樁位點(diǎn)高程。3)擠密成孔。將樁機(jī)平穩(wěn)就位后，使樁管正對(duì)孔心，啟動(dòng)固定在打樁機(jī)架滑道上的導(dǎo)桿式柴油打樁錘，錘擊沉管，沉管是帶有特制樁尖的無縫鋼管。開始時(shí)輕擊慢沉，待樁管穩(wěn)定后再按正常速度沉管，達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后徐徐拔出沉管即成樁孔。4)樁孔夯填。土料存放至施工現(xiàn)場(chǎng)50 m內(nèi)，不得含有雜土、磚瓦、石塊等，土塊粒徑不大于15 mm，土料質(zhì)量根據(jù)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)的最大干密度和最優(yōu)含水量控制。將備好的土料用專用料車運(yùn)至孔口邊，安排專人用鐵鍬將填料均勻填入，每一鍬料夯擊2次，完成一根樁體回填夯實(shí)。施工中，記錄每一樁孔的填料量和夯實(shí)時(shí)間。5)表層處理。全部成樁結(jié)束后，按設(shè)計(jì)要求對(duì)沉管施工成孔的樁頂以下0.25 m土層厚度用推土機(jī)清除松動(dòng)層，剩余0.25 m作為回填的第一層進(jìn)行碾壓。經(jīng)檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行上層鋪料。

4 施工過程應(yīng)注意的問題

1)實(shí)驗(yàn)問題。為檢驗(yàn)地基處理后力學(xué)性能 的變化，為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地地基情況確定地基處理后，在開工前先在臨近場(chǎng)地或建筑物場(chǎng)地做出試樁復(fù)合地基，待試驗(yàn)取得數(shù)據(jù)后，再設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。試樁復(fù)合地基達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，尚應(yīng)修改處理方案。2)成孔問題。施工土擠密樁，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，因此施工前應(yīng)根據(jù)選用的成孔設(shè)備和施工方法在場(chǎng)地預(yù)留一定厚度的松動(dòng)土層，待成孔和樁孔回填夯實(shí)結(jié)束后將其挖除或按設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行處理。應(yīng)預(yù)留松動(dòng)土層的厚度，對(duì)沖擊成孔，宜為1.2 m～1.5 m。成孔時(shí)，地基土的含水率一般應(yīng)掌握在12%～23%，低于12%成孔較困難，且對(duì)生石灰塊水解提供水分不足;當(dāng)大于23%時(shí)，易頸縮，或成樁后樁心軟化，因此，低于最優(yōu)含水率的土需加水增濕，大于最優(yōu)含水率的土，需采取晾曬干措施。3)擠密問題。擠密樁復(fù)合地基關(guān)鍵在于擠密。合理的填料配合比及認(rèn)真的夯實(shí)，是確保施工質(zhì)量的前提。常用的填料配合比有多種，如灰砂樁為生石灰塊∶中砂=7∶3(體積比)，灰砂碎石樁為生石灰塊∶中砂∶碎石20 mm ～40 mm=5∶2∶3 或 6∶1.5∶2.5，也可適量加入粉煤灰，可提高樁的強(qiáng)度。4)局部遇枯井、坑、溝等處理問題?；娱_挖后，或經(jīng)釬探后發(fā)現(xiàn)建筑物地基下有被雜土或雜填土或素土填充的枯井、洼坑、溝漕等，必須及時(shí)處理。除對(duì)埋深較淺的可用填土的方法處理外，一般可用擠密樁進(jìn)行處理，根據(jù)所處理局部地基情況，以樁底抵承好土為宜，并用樁距調(diào)整，樁距可疏可密，以達(dá)到所需地基強(qiáng)度。處理時(shí)應(yīng)注意要使處理后的局部地基與建筑物場(chǎng)地大面積地基承載力基本一致。5)質(zhì)量檢驗(yàn)問題。擠密樁復(fù)合地基屬隱蔽工程，施工中必須加強(qiáng)檢驗(yàn)。檢驗(yàn)內(nèi)容包括成孔的深度、直徑、垂直度，孔內(nèi)填料的夯實(shí)質(zhì)量，樁體竣工后，尚應(yīng)檢驗(yàn)樁間土的干密度，樁體填料的干密度、地基承載力等，檢驗(yàn)方法包括挖開取樣試驗(yàn)、觸探試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)等。

5 利用素土擠密樁的實(shí)體評(píng)價(jià)

通過復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，繪制荷載P和相應(yīng)校正后的沉降S的荷載—沉降P—S曲線和沉降—時(shí)間S—lgt曲線檢測(cè)復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到180 kPa;通過探井取樣法檢測(cè)樁體平均壓實(shí)系數(shù)均大于0.96;通過探井取樣法檢測(cè)樁間土擠密及消除濕陷性效果表明濕陷性系數(shù)δs均小于0.015，完全消除濕陷性。

6 結(jié)語

采用素土擠密樁法處理采煤沉陷區(qū)濕陷性黃土既消除了被處理土的濕陷性，又提高了地基承載力，防止基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大幅度沉降、干裂、傾斜，保證了工程的安全性。

[1]GB 50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[2]GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[3]GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].