南水北調(diào)高填方堤基加固素土擠密樁施工技術(shù)

馬建國(guó)

（河北省水利工程局，河北 石家莊 050021）

南水北調(diào)中線漳古段永年縣樁號(hào)74+660～75+095段采用素土擠密樁技術(shù)處理濕陷性黃土地基，取得良好的效果。土樁擠密樁是地下水位以上濕陷性黃土地基處理方法之一，是一種復(fù)合地基，由樁和樁間擠密土共同組成。持力層范圍內(nèi)土經(jīng)處理后變形減少、承載力提高，消除濕陷性黃土的濕陷性使之符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)施工設(shè)備和施工工藝簡(jiǎn)單，可降低工程造價(jià)。

1 土擠密樁法機(jī)理

素土擠密樁法是通過(guò)成孔設(shè)備所產(chǎn)生的橫向擠壓作用形成樁孔，樁孔內(nèi)的土被擠向周圍，使樁間土得以擠密，然后將備好的素土分層填入樁孔內(nèi)，并分層夯實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。擠密的樁間土和密實(shí)的樁體土二者共同組合成復(fù)合地基，共同承受基礎(chǔ)的上部荷載，達(dá)到消除地基土濕陷性的目的。

2 土擠密樁法施工工藝

采用土擠密樁法施工前先進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)設(shè)備選型、試樁、原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)，以及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，從而確定最終的施工參數(shù)，用于指導(dǎo)施工，當(dāng)施工過(guò)程中出現(xiàn)有變化時(shí)，應(yīng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

2.1 工藝流程

工藝試驗(yàn)→放樣定樁孔位→打樁機(jī)就位→成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高→拔管→檢查驗(yàn)孔→回填素土夯實(shí)→綜合檢驗(yàn)→成樁→試驗(yàn)檢測(cè)。

2.2 機(jī)械設(shè)備

選用合理的施工機(jī)械設(shè)備，在整個(gè)施工過(guò)程中至關(guān)重要，所選設(shè)備應(yīng)適合本段地基處理的要求，并滿足施工質(zhì)量和進(jìn)度的需要。針對(duì)本工程選用以下施工設(shè)備，詳見(jiàn)表1。

表1 投入機(jī)械設(shè)備

2.3 工藝試驗(yàn)

施工前先進(jìn)行試樁、原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)成果確定施工參數(shù)。試驗(yàn)段選在74+660～74+700段內(nèi)坡，處理深度8.5m，分為試驗(yàn)A區(qū)和試驗(yàn)B區(qū)。試驗(yàn)A區(qū)樁間距1.3m×1.3m，共布孔60個(gè)，試驗(yàn)B區(qū)樁間距1.0m×1.0m，共布孔60個(gè)。

擠密樁試驗(yàn)完成后，在土擠密樁形成強(qiáng)度7d后進(jìn)行檢測(cè)。從處理面起至設(shè)計(jì)高程深度內(nèi)每隔1m取樣，進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，檢測(cè)項(xiàng)目有：土的含水量、密度、比重、飽和度、孔隙比、液限、塑限、塑性指數(shù)、壓縮系數(shù)、壓縮模量、抗剪強(qiáng)度、濕陷系數(shù)。

依據(jù)GB50025—2004《濕陷性黃土地區(qū)的建筑規(guī)范》和JGJ79—2002《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比如表2。

表2 工藝試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

經(jīng)過(guò)對(duì)比，土擠密樁樁徑為400mm，樁間距1.0m×1.0m時(shí)，地基處理符合設(shè)計(jì)要求，施工中成孔后清底夯實(shí)、夯平，夯實(shí)次數(shù)4擊，夯填土分層夯實(shí)填筑，每次填料0.08m3，夯實(shí)次數(shù)3擊。

2.4 布孔

由于該段已填筑至堤頂高程，堤身處理范圍為內(nèi)外坡腳地面以上3m高區(qū)域，施工時(shí)對(duì)堤身兩側(cè)培土，修建7m寬施工平臺(tái)。先進(jìn)行渠坡段施工，再進(jìn)行渠底段施工。詳見(jiàn)圖1。

圖1 施工平臺(tái)搭設(shè)示意圖

土擠密樁設(shè)計(jì)樁徑400mm，樁間距1.0m×1.0m，呈三角形布置，施工前，依據(jù)樁位布置圖，對(duì)樁位進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并做好標(biāo)識(shí)，詳見(jiàn)圖2。

圖2 土擠密樁布孔示意圖

2.5 成孔

采用沉管法成孔，成孔順序由外向里間隔2孔進(jìn)行，避免因振動(dòng)擠壓造成相鄰孔縮孔或坍孔，樁管上用紅油漆畫(huà)醒目的橫線，保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度。樁孔中心點(diǎn)的偏差不超過(guò)樁距設(shè)計(jì)值的5%，樁孔垂直度偏差應(yīng)小于1.5%。樁孔直徑允許偏差不超過(guò)設(shè)計(jì)值-20mm，樁長(zhǎng)允許偏差+0.5m，施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)成孔孔徑、孔深及樁位偏差做好詳細(xì)記錄。

（1）使樁機(jī)平整穩(wěn)固就位，用樁機(jī)的起吊部位把樁管吊起，使樁管對(duì)準(zhǔn)孔位，輕輕放下樁錘，使樁錘與樁管的軸線位于同一條線上，使用樁錘錘擊樁管將樁管擠入土中。樁管剛開(kāi)始入土?xí)r，先低錘輕擊，待沉入土中1～2m后，再用預(yù)定的強(qiáng)度錘擊樁管至設(shè)計(jì)高程。

（2）錘擊樁管時(shí)，嚴(yán)格控制樁的垂直度，超過(guò)設(shè)計(jì)要求時(shí)，及時(shí)回填擠密重打，成孔拔管后應(yīng)及時(shí)檢查樁尖。

（3）成孔后，及時(shí)均速拔管，拔出樁管后，進(jìn)行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深檢查，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行下道工序施工。

2.6 回填素土夯實(shí)

填料使用就地挖取的一般粘性土，土料應(yīng)過(guò)篩，篩孔不宜大于20mm，不含有凍土塊、膨脹土和雜填土，有機(jī)質(zhì)含量小于等于5%，保持土料的最優(yōu)含水率，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土料含水率情況，適當(dāng)進(jìn)行灑水潤(rùn)濕或晾曬。

采用偏心輪夾桿夯機(jī)夯填，夯填順序同成孔順序，填夯錘直徑30cm，夯錘重量120kg，提升高度0.5m，填料時(shí)，分層回填夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。

夯機(jī)就位后應(yīng)保持平穩(wěn)，夯錘對(duì)正樁孔，自由下落到孔底。按照取得施工參數(shù)進(jìn)行控制，施工中成孔后清底夯實(shí)、夯平，夯實(shí)次數(shù)4擊，夯填土分層夯實(shí)填筑，每次填料0.08m3，夯實(shí)次數(shù)3擊，設(shè)專人對(duì)每孔進(jìn)行詳細(xì)記錄，控制夯填質(zhì)量。

2.7 試驗(yàn)檢測(cè)

（1）擠密樁施工完成后，在土擠密樁形成強(qiáng)度7d后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目有：土的含水量、密度、比重、飽和度、孔隙比、液限、塑限、塑性指數(shù)、壓縮系數(shù)、壓縮模量、抗剪強(qiáng)度、濕陷系數(shù)。

（2）檢測(cè)頻率及要求。①樁體土壓實(shí)度、樁間土擠密系數(shù)，開(kāi)挖檢測(cè)；②處理深度內(nèi)，分層取樣測(cè)定擠密土的濕陷性；③抽查數(shù)量不得少于總孔數(shù)的2%。檢測(cè)點(diǎn)位置距孔心2/3半徑處（即2-1取樣點(diǎn)）；④測(cè)定地基土不同深度的含水量 （自樁頂向下0.5m起，每1m測(cè)1點(diǎn)）；⑤測(cè)定樁體土的壓實(shí)度（自樁頂向下0.5m起，每1m樁長(zhǎng)為2點(diǎn)，即2-1靠近樁取樣點(diǎn)）、壓實(shí)度要求不小于0.97；⑥原位試驗(yàn)、樁間土平均擠密系數(shù)（自樁頂向下0.5m起，每1m深度不小于2點(diǎn)（即2-1樁外位置）；樁孔之間中心1-1處，樁長(zhǎng)范圍內(nèi)每1m深度取樣2點(diǎn)），要求擠密系數(shù)不小于0.93。詳見(jiàn)圖3。

3 結(jié)語(yǔ)

土擠密樁施工后，設(shè)計(jì)處理范圍內(nèi)濕陷性黃土濕陷系數(shù)0.001～0.014，均小于0.015的界限值，且樁間土平均擠密系數(shù)0.93～0.97，均滿足不小于0.93界限值的要求，依據(jù)GB50025—2004《濕陷性黃土地區(qū)的建筑規(guī)范》和JGJ79—2002《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，該段地基濕陷性已經(jīng)消除，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

［1］GB50025—2004，濕陷性黃土地區(qū)的建筑規(guī)范［S］.

［2］JGJ79—2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JGJ94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］GB50202—2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［5］葉書(shū)麟.地基處理工程實(shí)例應(yīng)用手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.