灰土擠密樁法在南水北調(diào)工程施工中的應(yīng)用

□袁 波（河南省水利第一工程局）

0 前言

灰土擠密樁使用爆擴(kuò)、沖擊、沉管等方法擠土成孔，成孔后，使用灰土進(jìn)行夯填，然后形成灰土成樁，在成樁的過程中，通過對成孔過程中橫向擠壓作用，把樁孔中的土擠向四周，從而使得樁間的土被擠密，然后在樁孔中把備份好的灰土分層填入。并分層夯實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高,用灰土分層夯實(shí)的樁體稱為灰土擠密樁?；彝翑D密樁復(fù)合地基在工程中提高地基承載力，減小沉降，部分或全部消除地基土濕陷性。

1 工程簡介

南水北調(diào)中線一期工程在河南滎陽市境內(nèi)，由河南省水利第一工程局承建。渠線上分布有崗地、河谷，是由淮河和黃河沖積的平原，整體的地勢為南高北低、西高東低。沿線空間隨機(jī)分布了黃土狀的土濕陷性。無論是垂直方向還是水平方向都不是非常的均勻，在渠段中，只有少部分的區(qū)域?qū)儆谧灾貢r(shí)陷性黃土，大多數(shù)的黃土屬于非自重濕陷性黃土。場地的濕陷類型屬于非自重濕陷性黃土場地，大多數(shù)的地基濕陷等級為I級（輕微）。上更新統(tǒng)沖洪積成因（alplQ3）的黃土狀土多屬于中等或者輕微濕陷性，部分區(qū)域具強(qiáng)濕陷性，濕陷起始壓力一般10～200kPa，濕陷深度一般為3～8m；全新統(tǒng)沖積成因（alQ4）的黃土狀土大部分屬于中等濕陷性，濕陷的深度在2～4m左右。黃土狀土在自然的狀態(tài)下強(qiáng)度相對來說比較高，抗沖刷能力不高，由于黃土狀具有濕限性，在遇到水后會出現(xiàn)濕陷變形的情況，強(qiáng)度會顯著降低，會對地基土的強(qiáng)度和渠道邊坡的穩(wěn)定性造成比較大的影響。

2 灰土擠密樁法特征及其適用范圍

2.1 灰土擠密樁法特征

灰土擠密樁法主要是使用橫向成孔設(shè)備進(jìn)行成孔，對樁間土進(jìn)行擠密，然后在孔內(nèi)分層填入灰土，并進(jìn)行夯實(shí)制成灰土樁，和樁間土共同組成復(fù)合地基。和其他的地基處理方法相比，灰土擠密樁法特點(diǎn)：①和土墊層相比，不需要對地基進(jìn)行開挖，節(jié)省了地基的開挖和回填的工作量，提高了施工的速度；②灰土樁是使用橫向擠密的方法進(jìn)行施工，可以滿足加密處理后，最高干密度的指標(biāo)；③可以就地選擇填入樁孔中的材料；④施工不需要考慮回填和開挖，可以處理13~16m左右的深度。

2.2 灰土擠密樁法的適用范圍

灰土擠密樁法主要在地基為素填土、濕陷性黃土、雜填土等地基上使用，可以處理的地基深度為6~21m，在施工的過程中，如果需要提高水穩(wěn)性或者地基的承載力，可以使用灰土擠密樁法進(jìn)行施工，在地基飽和度在66%以上，水的含量在25%以上時(shí)，不可以使用灰土擠密樁法。

3 灰土擠密樁法在南水北調(diào)工程施工中的應(yīng)用

根據(jù)南水北調(diào)中線一期工程滎陽段設(shè)計(jì)文件要求，堤身基礎(chǔ)濕陷性黃土區(qū)域采用擠密灰土樁處理。

3.1 成孔工藝

在進(jìn)行成孔施工的過程中，沖擊成孔和沉管成孔的方法使用的比較普遍，不過兩種成孔工藝都有其特定的施工環(huán)境，在居民比較集中或者城鄉(xiāng)建設(shè)的地區(qū)一般不允許使用，比如在新建場地多使用錘擊沉管成孔。在對以上方法進(jìn)行選擇的時(shí)候，要從成孔設(shè)備、設(shè)計(jì)要求、環(huán)境情況、施工場地的土質(zhì)情況來進(jìn)行綜合考慮，工程經(jīng)過研究決定，使用Km2-12000A型振動(dòng)沉樁機(jī)沉管成孔。沉樁機(jī)用直徑400mm鋼管打入土中拔管成孔，樁管頂設(shè)樁帽，下端作成60°錐形活動(dòng)樁尖，施工前在鋼管上標(biāo)出控制深度標(biāo)記，以便施工中進(jìn)行鋼管深度觀測。在沉管成孔施工中，要保持樁機(jī)就位必須平穩(wěn)，不發(fā)生移動(dòng)或傾斜，樁管應(yīng)對準(zhǔn)樁位。沉管開始階段應(yīng)輕擊慢沉，待樁管方向穩(wěn)定后再以正常速度沉管。在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上預(yù)留50cm覆蓋土層。在拔管和成孔的時(shí)候，會使樁頂出現(xiàn)松動(dòng)的情況，所以在施工前，要根據(jù)施工方法和成孔設(shè)備預(yù)留出相應(yīng)的松動(dòng)土層，樁孔回填完成后，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求對其進(jìn)行處理。

3.2 加固地基土中水的含量

在對樁間土和成孔施工進(jìn)行擠密時(shí)，擬處理地基中水的含量非常關(guān)鍵，經(jīng)過施工證明，當(dāng)飽和度>75%，水的含量>24%時(shí)，會出現(xiàn)樁周土隆起和樁孔收縮頸的情況，擠密效果非常不好，當(dāng)天然土中水的含量低于12%時(shí)，土質(zhì)非常堅(jiān)硬，在進(jìn)行擠孔非常困難，而且會損壞設(shè)備。在天然土中水的含量接近最佳含水量時(shí)，可以得到比較好的樁間土擠密效果，所以在成孔的過程中，要把擬處理基土中水的含量控制在最佳的狀態(tài)。

3.3 樁孔夯填施工

①夯實(shí)成樁時(shí)，首先要對夯機(jī)進(jìn)行固定，并照準(zhǔn)樁孔的中心，然后分別進(jìn)行底夯、填料、夯實(shí)填料、至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高、移動(dòng)夯機(jī)的位置。②要對樁孔內(nèi)的積水和雜物進(jìn)行清除，將孔底夯實(shí)后，才可以進(jìn)行填料。要根據(jù)規(guī)定要求的數(shù)量進(jìn)行人工填料。為確保處理深度的有效性，首先要對底部進(jìn)行夯填，夯擊的次數(shù)為8次，填料夯實(shí)要在聽到清脆錘聲后進(jìn)行。③夯實(shí)機(jī)就位后確保夯機(jī)的穩(wěn)定性，要保證夯錘可以自由的落入到孔底。④要使用符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的土料，為了保證土塊的顆粒直徑在15mm以內(nèi)。土料使用前要進(jìn)行過篩。⑤為確保灰土中水的最佳含量，對灰土中水的含量進(jìn)行測量，在灰土含水量在最佳含水量19.50%的± 2%以上時(shí)，要立即進(jìn)行晾曬和灑水。⑥生石灰一般要消解4d左右，消解完成后，對石灰進(jìn)行過篩，要把石灰的粒徑控制在5 mm以內(nèi)，在石灰中，不可以含有沒有熟化的生石灰，石灰的質(zhì)量要在三級以上，Cao+Mgo的活性成分要在一半以上。⑦按照3：7的比例對灰土進(jìn)行拌和，要保證拌和灰土顏色的一致性和拌和的均勻性，不允許使用隔天拌和的灰土。⑧施工過程中，夯錘的高度為2.10~2.60m，分層填料的厚度為36cm。每層夯擊的次數(shù)為七次，在有清脆聲傳出后，才可以對上一層的填料進(jìn)行夯實(shí)，樁孔的夯填高度要控制在設(shè)計(jì)樁頂30cm以上。在樁頂?shù)纳戏筋A(yù)留出厚度為50cm的土層，施工完成后，挖除表層擠松的土。⑨使用斗車填料的方法進(jìn)行灰土填料，在開始前，要先把鋪填的厚度所需要的料量計(jì)算出來，然后把料放到斗車中，并對斗車內(nèi)部的邊緣四周進(jìn)行周線性標(biāo)記，并根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行填料。為了避免填料出現(xiàn)傾灑的情況，要在孔口設(shè)置漏洞。

4 施工中常見的質(zhì)量問題和質(zhì)量檢測

4.1 常見的質(zhì)量問題

第一，在進(jìn)行夯打時(shí)，經(jīng)常會遇到涌水、滲水和積水的情況，此時(shí)可以將水從地表中排出來。第二，在夯打的過程中，如果出現(xiàn)了堵塞、縮徑、孔壁坍塌、擠密成孔困難時(shí)，要按照成孔的基本順序進(jìn)行施工，對樁的擠密范圍進(jìn)行控制，打一個(gè)孔要填一個(gè)孔，為了保證含水量可以接近最佳含水量，當(dāng)水量過低時(shí)，要先對其進(jìn)行浸水，含水量高過高時(shí)，要使用干水泥、生石灰塊、粉煤灰、干砂填入孔中。第三，在施工的過程中，深度不夠時(shí)，要對水下部分進(jìn)行整改，從而對此問題進(jìn)行彌補(bǔ)，如果遇到障礙物，要先使用洛陽鏟將障礙物挖除，或者在周圍增加樁數(shù)。

4.2 質(zhì)量檢測的方法

對于普通的工程來說，只需要對全部深度的樁間土和內(nèi)樁體和施工記錄進(jìn)行檢查，對于比較重要的工程來說，還需要對整個(gè)處理深度內(nèi)樁間土的濕陷性和壓縮性進(jìn)行檢測，抽取的檢驗(yàn)數(shù)量，要在總樁數(shù)1.50%以上。

4.2.1 荷載試驗(yàn)法

一般對于比較重大的工程要使用荷載試驗(yàn)的方法來對濕陷情況和承載力進(jìn)行檢測。

4.2.2 環(huán)刀取樣法

首先將樁身剖開，然后從基地順著深度方向使用小環(huán)刀獲取原狀夯實(shí)的土樣，再對干密度進(jìn)行測定。

4.2.3 輕便觸探檢驗(yàn)法

利用夯填的方法得到“檢定錘擊數(shù)”，在施工的過程中通過對錘擊數(shù)進(jìn)行檢測來判斷施工是否合格。

在進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中，為防止二灰和灰土的膠硬強(qiáng)度對試驗(yàn)造成影響，二灰樁需要在施工后3d后進(jìn)行檢測，灰土樁需要在樁孔夯實(shí)2d后進(jìn)行檢測。

5 結(jié)語

在降低水的滲透性和土的濕陷性方面，土擠密樁和灰土擠密樁的效果差別并不是特別大，不過灰土擠密樁的水穩(wěn)性和承載力要優(yōu)于土擠密樁地基。在施工過程中，要根據(jù)實(shí)際的施工要求來選擇施工方法。由于雜填土和素填土的濕陷性比較低，承載力也不高，但是壓縮性非常高，在對地基進(jìn)行處理時(shí)，要把提升承載力、降低壓縮性作為主要的施工目的。

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