淺談素土擠密樁在濕陷性黃土地基中的應(yīng)用與質(zhì)量控制

張玉龍

(固原市凱達(dá)公路工程有限公司，寧夏 固原 756000)

0 概述

濕陷性黃土是指黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞并發(fā)生顯著附加下沉、強(qiáng)度也隨之降低的黃土。濕陷性黃土的地基濕陷特性對于高等級公路路基具有不同程度的危害，能使路基路面發(fā)生大幅度沉降、開裂、傾斜甚至嚴(yán)重影響公路的正常使用。我國濕陷性黃土分布很廣，據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范)GB50025-2004，我國濕陷性黃土主要分布在山西、陜西、甘肅大部分地區(qū)，河南西部和寧夏、青海、河北的部分地區(qū)，此外新疆維吾爾自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)和山東、遼寧、黑龍江等區(qū)局部地區(qū)分布有濕陷黃土，據(jù)統(tǒng)計(jì)濕陷性黃土占我國黃土面積的60%以上。尤其我區(qū)南部地區(qū)多為自重濕陷性黃土，本項(xiàng)目基本全部分布濕陷性黃土，主要為第四紀(jì)晚更新世風(fēng)積黃土，厚度較大，濕陷性黃土層厚12-17 米，濕陷類型及濕陷性等級基本為自重濕陷性黃土Ⅱ級（中等）～Ⅳ級（很嚴(yán)重），土的結(jié)構(gòu)松散，壓縮性高，濕陷性強(qiáng)烈。大量的濕陷性黃土對于擬建公路的地基處理帶來較大的難度。

1 加固原理

素土擠密樁在處理濕陷黃土地基時(shí)采用沉管成孔，樁間土通過打樁機(jī)沖擊振動(dòng)夯實(shí)和橫向擠壓作用，使樁孔內(nèi)的土質(zhì)被強(qiáng)制擠向樁孔周圍的土體中，隨后在樁孔分層回填并夯實(shí)素土，形成密實(shí)而強(qiáng)度較高的樁體，并通過被夯實(shí)土體徑向擴(kuò)張而使樁間土進(jìn)一步被擠密，從而使樁體和樁間土緊密膠合成復(fù)合地基，致使土的孔隙變小，密實(shí)度增大，壓縮性降低，力學(xué)性質(zhì)得到改善，同時(shí)素土樁體也被夯擊的更加密實(shí)，提高整個(gè)地基承載力和穩(wěn)定性。對于處理地下水位以上的濕陷性黃土 地基，處理深度為4-6m，對于消除土的濕陷性、提高地基承載力以及水穩(wěn)定性作用明顯，且素土擠密樁填土可就地取材、降低工程造價(jià)、機(jī)具簡單、施工方便、功效高，對于消除黃土濕陷性，減小沉降方面具有顯著作用，使復(fù)合地基承載力有很大提高。因此廣泛用于濕陷性黃土地基的加固。筆者針對銀南地區(qū)濕陷性黃土地基素土擠密樁加固案例，對其處理方法、技術(shù)要點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)比較等進(jìn)行總結(jié)闡述。

2 本項(xiàng)目概況及處理方法選擇

本項(xiàng)目路基結(jié)構(gòu)組成，填方路基由路床（0-80cm）填筑礫類、路堤（80cm 以下）填筑利用土、樁頂鋪筑60cm 厚三七灰土墊層、地基采用4-6m 深素土擠密樁處理組成，大部分填方路基為Ⅲ級以上自重濕陷性地基。據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》和本項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件，施工采用沉管成孔，成管成孔是采用打樁機(jī)，將帶有樁尖的樁管打入土層至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后拔出樁管即成孔，沉管法所成樁孔較規(guī)則，擠密效果和施工工藝都較容易掌握。素土擠密樁處理地基，達(dá)到消除濕陷性且提高地基承載力。設(shè)計(jì)采用素土擠密樁樁徑40cm，樁間距80cm、按等邊三角形布置，有效樁長4-6m，壓實(shí)系數(shù)不小于0.90。素土樁施工完畢后，樁頭應(yīng)碾壓使其密實(shí)，其上再鋪墊50cm 厚3：7 灰土層，為保護(hù)灰土層不受破壞，等灰土層施工完成后，在上面填筑30cm 厚的土層。要求處理后樁間土0-30cm 范圍壓實(shí)度不小于90%，樁間土及樁孔內(nèi)夯實(shí)土的濕陷系數(shù)6S﹤0.015，即證明濕陷性已消除。

3 施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

常采用以下工藝步驟（圖1）：

圖1

3.2 施工中操作要點(diǎn)

3.2.1 回填土要求

樁孔回填材料素黃土因?yàn)槭褂昧看?，選用了沿線取土場或利用土方作為回填土?；靥钋?，做土工試驗(yàn)，確定最大干密度為1.90g/cm3，最佳含水量為l3.2%，用于檢測回填土的含水率及壓實(shí)系數(shù)，保證回填土的密實(shí)?；靥钔帘仨氝^篩，保證土粒不得大于20mm?；靥钔敛捎米詣?dòng)送土自動(dòng)夯填設(shè)備，電子計(jì)時(shí)器控制，保證壓實(shí)密度。監(jiān)理人員旁站，監(jiān)理發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場操作不規(guī)范立即糾正。嚴(yán)格按照規(guī)范抽取回填土樣，保證回填土質(zhì)量。機(jī)械及偏差控制本工程施工采用60 型柴油打樁機(jī)擠密成孔，沉管至樁底標(biāo)高時(shí)，停止沉管，用靜力拔出樁管成孔，在孔內(nèi)填入素土。沉管前復(fù)合樁位、調(diào)平夯實(shí)機(jī)，保證垂直度小于1.5%，樁位偏差小于50mm。

3.2.2 夯實(shí)機(jī)械及要求

夯實(shí)素土樁心，采用夾桿式夯實(shí)機(jī)，夯錘重量不低于100kg，邊下料邊夯實(shí)至樁頂標(biāo)高。填土前應(yīng)先在孔底進(jìn)行原土夯實(shí)，孔底發(fā)出清脆響聲后向孔內(nèi)填土；

3.2.3 成孔要求

施工采取分段并由外向內(nèi)，隔行隔點(diǎn)跳打順序擠密，并分四遍完成，①、②、③、④分別代表第一、二、三、四遍成孔。

圖2 成孔順序圖

3.3 施工過程質(zhì)量保證

全線設(shè)計(jì)素土擠密樁共計(jì)489 萬延米，由于點(diǎn)多線長，承包人施工隊(duì)伍技術(shù)工藝參差不齊，導(dǎo)致工程質(zhì)量控制難度較大，本項(xiàng)目強(qiáng)化現(xiàn)場管理，及時(shí)總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)。首先狠抓參建人員的質(zhì)量意識教育，嚴(yán)格執(zhí)行三級技術(shù)交底和進(jìn)場崗前培訓(xùn)制度，統(tǒng)一思想認(rèn)識，統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一過程監(jiān)控目標(biāo)。嚴(yán)格按照招標(biāo)文件規(guī)定采用集中燜料、集中過篩拌合，使素土的含水率和均勻性得到很好的控制。為避免人為因素影響擠密樁夯填質(zhì)量，決定對全線擠密樁夯填機(jī)改造成自動(dòng)送土自動(dòng)夯填設(shè)備，要求統(tǒng)一安裝電子計(jì)時(shí)器，將技術(shù)參數(shù)設(shè)定好后對計(jì)時(shí)器統(tǒng)一鉛封，并要求全線于素土擠密樁開工前全部改造完成。

4 處理效果

成樁后通過對單樁樁周土的空隙比和密實(shí)度實(shí)驗(yàn)分析，在距離樁心0.8d 范圍內(nèi)，土體密實(shí)度一般可以達(dá)到或接近天然含水量時(shí)的最大密實(shí)度，干密度可增加28%-35%，空隙比減小到0.75 以下，土體濕陷性基本完全消除；在距離樁心(0.8-1.5)d 范圍內(nèi)，土體干密度可以增加15%-28%，空隙比減小到0.75-0.92，土體濕陷性基本消除。最后通過試驗(yàn)室試驗(yàn)濕陷系數(shù)6S﹤0.015，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 結(jié)束語

對于濕陷性黃土處理可采用多種方法，但采用素土擠密樁處理濕陷性黃土，工藝步驟簡單，材料可就地取材，施工速度快、技術(shù)可靠、社會效益好、工期短，施工造價(jià)低，處理深度大，處理后地基承載力和穩(wěn)定性有大幅度提高。因此廣泛應(yīng)用于寧夏銀南及固原等濕陷性黃土地區(qū)。但素土擠密樁整個(gè)施工過程屬隱蔽工程，施工階段質(zhì)量檢查困難，要保證樁體質(zhì)量及處理效果，必須具有嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的態(tài)度、高度的責(zé)任心。在施工項(xiàng)目各環(huán)節(jié)都要精益求精，嚴(yán)格操作規(guī)程，才能保證最終的施工質(zhì)量。

［1］省道305 線黑城至海原公路設(shè)計(jì)文件[Z].

［2］楊太生.地基與基礎(chǔ)工程施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］GB50025-2004 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

［4］JGJ79-2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

［5］JTG F10-2006 公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

［6］JTG F80-2004 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)：土建部分[S].