灰土擠密樁成孔困難解決辦法

摘要：本文針對陜西省渭南市蒲城地區(qū)灰土擠密樁采用導(dǎo)桿式柴油打樁機(jī)成孔困難的原因進(jìn)行了分析，提出切實(shí)可行的施工方案，并對方案采取的措施進(jìn)行精確計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)證，達(dá)到處理前的期望值，為今后類似工程施工提供了參考經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：灰土擠密樁 柴油打樁機(jī) 成孔困難 解決方案

1 概述

灰土擠密樁是加固地下水位以上濕陷性黃土地基的一種方法。它是利用打入鋼套管，或震動(dòng)沉管，或炸藥爆擴(kuò)等方法，在土中形成樁孔，然后再空中分層填入灰土并夯實(shí)而成。在成孔和夯實(shí)過程中，原處于樁孔部位的土全部擠入周圍土層中，使距樁周一定距離內(nèi)的天然土得到擠密，從而消除樁間土的濕陷性并提高承載力。

2 灰土擠密樁成孔困難原因及解決辦法

土的天然含水量對擠密效果和成樁難易程度有著直接的影響，在施工時(shí)應(yīng)將含水量控制在最優(yōu)含水量左右，以期用最小的能量獲得最好的擠密度。當(dāng)天然含水量在最優(yōu)含水量的干側(cè)（即小于最優(yōu)含水量）時(shí)，土的結(jié)構(gòu)具有凝聚結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，強(qiáng)度高、較脆硬、不易擠密，但浸水是容易產(chǎn)生附加沉降。當(dāng)天然含水量在最優(yōu)含水量濕側(cè)（即大于最優(yōu)含水量）時(shí)，土具有分散結(jié)構(gòu)的特征，這種土體的可塑性大、變形能力強(qiáng)，但強(qiáng)度較低，且具有不等向性。

當(dāng)天然含水量在0.6倍液限含水量范圍內(nèi)時(shí)，為最優(yōu)含水量，此時(shí)成孔難度最小，擠密程度最佳；當(dāng)天然含水量大于25%時(shí)，擠密效果較差，拔管后容易形成縮頸；當(dāng)含水量小于14%時(shí)，則鋼管不易打入，造成施工困難。這時(shí)應(yīng)將地基土預(yù)先浸潤，使其含水量提高到最優(yōu)含水量時(shí)再施工。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

該工程位于蒲城縣延安路西段，地上為18層剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為箱形基礎(chǔ)，地基處理方式為12.5m灰土擠密樁。地質(zhì)情況根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》，場地濕陷類型為自重濕陷性場地；地基濕陷等級為Ⅱ級（中等）。

3.2 存在問題

灰土擠密樁成孔采用3.2t導(dǎo)桿式柴油打樁機(jī)。在擬建場地西片區(qū)域施工時(shí)，成孔錘擊次數(shù)最大為717錘，遠(yuǎn)大于東片區(qū)域200-300錘左右的錘擊次數(shù)，成孔困難，對機(jī)械損耗及成孔費(fèi)用都在期望值之外。對該難成孔場地，施工隊(duì)伍曾變更方案，采用機(jī)械洛陽鏟成孔一組，隨后灰土回填夯實(shí)。經(jīng)靜載荷試驗(yàn)后得出結(jié)論，該變更措施未能消除樁間土的濕陷性，需另尋方案。

3.3 原因分析及解決方案

施工隊(duì)伍采取的機(jī)械洛陽鏟成孔方案，只是將孔內(nèi)土進(jìn)行換填，對擠密樁間土未達(dá)到擠密以消除濕陷性的目的，故不可行。解決辦法，只能從降低錘擊次數(shù)的方面著手。

根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》土工試驗(yàn)成果報(bào)告表中1，5號探孔試驗(yàn)數(shù)據(jù)，探點(diǎn)以下6.15m土層范圍內(nèi)，含水量偏低，該土層范圍內(nèi)含水量加權(quán)平均值為12.38%，而該土層的經(jīng)驗(yàn)最優(yōu)含水量為液限含水量的60%，即17.76%。依據(jù)《濕陷性黃土地基》中關(guān)于灰土擠密樁施工問題處理辦法，當(dāng)土的含水量低于14%時(shí)，將使沉管困難，這點(diǎn)與現(xiàn)場施工情況相符。其余各探點(diǎn)含水量均大于14%這個(gè)界限，理論上易于成孔，這點(diǎn)也和現(xiàn)場情況相符。因此，對該片場地處理方案為，預(yù)先加水浸濕含水量偏低的土層范圍，使其達(dá)到最優(yōu)含水量即可。

具體做法為：由于該含水量偏低土層，經(jīng)開挖后，剩余量約為3m左右，深度不大，可采用人工洛陽鏟按1.0-1.5m間距掏浸水孔（孔徑約8cm），孔深達(dá)到需浸水土層深度以上0.5m，孔中放入小石子（防止塌孔），其深度為預(yù)計(jì)浸水深度的3/4，然后筑埂放水，浸后1-3天即可施工，每孔浸潤影響半徑約為1.25m。浸水量計(jì)算如下：

W=kωγd0V（ωy-ω0）=1.1×1.358×π×1.252×2×（0.296×0.6-0.1238）=0.79m3

（式中各符號含義為：損耗系數(shù)；土層處理深度范圍內(nèi)干容重加權(quán)平均值；浸水影響土體體積；土層處理深度范圍內(nèi)最優(yōu)含水量加權(quán)平均值；土層處理深度范圍內(nèi)含水量加權(quán)平均值。）

3.4 施工操作。

3.4.1 首次實(shí)施存在不足和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

在具體實(shí)施過程中，存在以下三個(gè)方面問題：①施工隊(duì)伍采用人工洛陽鏟，由于施工器具原因，成孔孔徑在5cm左右，這樣每個(gè)孔滲水面積約為0.47m2，減少了0.28m2，減少率為37%；②成孔后注水量和石子填入量不夠，造成注水后有塌孔現(xiàn)象，使得滲水深度和影響范圍受到一定影響；③孔距為2.5m，大于要求的1-1.5m范圍。

經(jīng)過三天浸潤，7月1日下午打樁機(jī)先后在孔間和孔上做試打孔三個(gè)。第一、二次成孔在孔間，次數(shù)分別為550錘、520錘；第三次在孔上，次數(shù)為420錘。較之處理以前717錘擊次數(shù)，都有大幅度減少，對所成三孔進(jìn)行檢查，拔管后未見塌孔和縮孔等不良現(xiàn)象，孔壁光滑平整。得出結(jié)論，只要提高3m左右土層含水量至最優(yōu)含水量，即：液限含水量的60%，即可提高打樁效率，節(jié)省費(fèi)用，該方案可行。

由于存在上述三個(gè)方面不足，使得孔間土浸濕量和深度都不夠，土層處理后沒有達(dá)到最佳效果，故還需再次處理。

3.4.2 二次實(shí)施過程和結(jié)論

本次實(shí)施繼續(xù)采用人工洛陽鏟成孔，具體做法為：①在原孔上重新掏孔，同時(shí)將孔徑擴(kuò)大到8cm左右；②在原孔間繼續(xù)掏孔，使間距達(dá)到1-1.5m范圍內(nèi)；③繼續(xù)按量注水，加入石子防止塌孔。

施工隊(duì)依照處理方案對注水孔進(jìn)行加密施工，成孔后加入足夠量的碎石，防止塌孔。碎石全部添加到位后按設(shè)計(jì)量向孔內(nèi)注水。經(jīng)4天浸潤，于7月11日下午4點(diǎn)再在難打樁區(qū)域打試樁三根，錘數(shù)分別為240、180和220。拔管后檢查，未見塌孔和縮孔等不良現(xiàn)象，孔壁依然光滑平整。施工隊(duì)安排7月12日該片區(qū)域灰土擠密樁正式開始施工。

經(jīng)過再次嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工后，對該片區(qū)域土層處理后錘擊次數(shù)與東邊易打樁區(qū)域次數(shù)基本相當(dāng)，處理效果達(dá)到期望值。同時(shí)也證明了對該土層打樁困難的問題原因分析正確，方案采取得當(dāng)，處理深度及注水量計(jì)算合理。

4 結(jié)論

灰土擠密樁采用導(dǎo)桿式柴油打樁機(jī)成孔困難問題處理方案，在大幅度減少了打樁錘擊次數(shù)的基礎(chǔ)上，節(jié)約了打樁費(fèi)用和打樁機(jī)械損耗，同時(shí)在一定程度上也消除了原土層的濕陷性。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB

50025-2004，中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[2]西安建筑科技大學(xué)《濕陷性黃土地基》，中國建筑工業(yè)出版社，46頁.

[3]陳仲頤，周景星，王洪謹(jǐn)《土力學(xué)》.清華大學(xué)出版社，2001，38頁.