灰土擠密樁在特殊地基處理中的應(yīng)用

孟 俊 毅

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

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灰土擠密樁在特殊地基處理中的應(yīng)用

孟 俊 毅

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

介紹了灰土擠密樁的加固機(jī)理與適用范圍，并以某住宅樓工程為例，從設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量檢測(cè)三個(gè)環(huán)節(jié)，闡述了灰土擠密樁在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用，指出灰土擠密樁不僅能夠提高地基承載力，還具有良好的環(huán)保作用。

灰土擠密樁，地基，濕陷性黃土，加固機(jī)理

0 引言

近年來(lái)，工程量逐漸增多。在工程施工中，地基處理是一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)性非常強(qiáng)的作業(yè)。而對(duì)地基進(jìn)行處理的方法也非常多樣。其中，灰土樁復(fù)合地基凸顯出較為明顯的優(yōu)勢(shì)。尤其是在處理軟弱地基時(shí)，選用灰土擠密樁，不僅能夠保證施工速度，還能夠確保其承載能力符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

1 灰土擠密樁的相關(guān)內(nèi)容

1.1 灰土擠密樁及其加固機(jī)理

灰土擠密樁，是一種通過(guò)用沉管、沖擊、爆擴(kuò)等方式在地基中成孔，然后向孔中夯填灰土或素土形成的一種樁。在成樁過(guò)程中，樁周會(huì)受到擠壓作用，促使樁間土得到擠密，進(jìn)而形成一種人工復(fù)合地基。其中，灰土樁的組成成分有2個(gè)，一個(gè)是石灰，另一個(gè)是土[1]。二者按一定比例拌和注入樁孔內(nèi)，經(jīng)夯實(shí)加密處理形成灰土樁。材料中的石灰會(huì)隨灰土齡期增長(zhǎng)，其土體固化作用會(huì)不斷的增加?；谑覂?nèi)帶正電荷鈣離子與帶負(fù)電荷粘土顆粒相互吸附作用，灰土樁的力學(xué)性能較強(qiáng)，因而其形成的地基承載力較優(yōu)。而樁周摩擦力向周?chē)馏w延展進(jìn)而形成灰土樁承擔(dān)的荷載。灰土擠密樁法的施工工藝并不復(fù)雜，加之灰土中的膠凝強(qiáng)度，樁體可分擔(dān)較多基礎(chǔ)荷載，同時(shí)又能較快地傳布于一定深度的地基土層中，因此，灰土擠密樁地基的基礎(chǔ)效果極佳。另外，形成灰土樁的石灰和土，取材也非常方便，基于這兩點(diǎn)，灰土擠密樁法應(yīng)用頗廣。

1.2 灰土擠密樁的適應(yīng)范圍

灰土擠密樁是加密土體，降低黃土的空隙率的一種重要方式，同時(shí)，也是消除濕陷性的一種主要手段。通常情況下，對(duì)于3 m以?xún)?nèi)的淺層地基處理，一般選用常見(jiàn)的碾壓或夯實(shí)方法[2]。而對(duì)于處理厚度較大的自重或非自重濕陷性黃土地基，常用的方法不能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，只能通過(guò)灰土擠密樁法進(jìn)行壓實(shí)和擠密處理?？傮w而言，灰土擠密樁法處理地基適用于超過(guò)6 層的民用建筑，也適用于施工場(chǎng)地狹窄、土方堆放困難的建筑[3]。以鄭西客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)濕陷性黃土地基處理為例，鄭西鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)，作為我國(guó)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中“四縱四橫”之一的徐州—鄭州—蘭州鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的重要組成部分，它是我國(guó)率先開(kāi)工建設(shè)的三條設(shè)計(jì)時(shí)速350 km的高標(biāo)準(zhǔn)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)。其最大的特點(diǎn)是該專(zhuān)線(xiàn)大部分區(qū)段是我國(guó)黃土地區(qū)。在黃土地區(qū)建設(shè)最高時(shí)速350 km的高標(biāo)準(zhǔn)鐵路，且全線(xiàn)鋪設(shè)無(wú)碴軌道線(xiàn)路，這在我國(guó)還沒(méi)有先例。其難度較大。最終工程實(shí)踐表明：利用灰土擠密樁對(duì)地基進(jìn)行處理，不僅做到了就地取材，而且提高了地基的強(qiáng)度。以此技術(shù)有效控制了路基工后沉降量，達(dá)到了時(shí)速350 km的高速鐵路要求。同時(shí)，從路基工程(含基床底層)的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和工后沉降量的要求來(lái)看，也符合標(biāo)準(zhǔn)。

2 灰土擠密樁在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用

濕陷性黃土地基工程實(shí)例：某住宅樓，高31.50 m，11層，東西長(zhǎng)66.8 m，南北寬12.80 m，5個(gè)單元。結(jié)構(gòu)體系：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，高層部分和低層部分分別采用片筏基礎(chǔ)(埋深：自然地坪下-3.5 m)、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)(埋深：自然地坪下-2.5 m)。該住宅樓屬于乙類(lèi)建筑(參考GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《黃土規(guī)范》))。

地質(zhì)概況見(jiàn)表1。

表1 某住宅樓地質(zhì)工程參數(shù)表

該工程地質(zhì)狀況為濕陷性黃土，至層底深度 12 m，選用2∶8 灰土擠密樁處理地基。

2.1 灰土擠密樁的設(shè)計(jì)

灰土擠密樁的設(shè)計(jì)涉及三項(xiàng)內(nèi)容，其一，樁孔直徑。樁孔直徑的大小控制是地基處理中不可被繞過(guò)的一個(gè)環(huán)節(jié)。它一般與施工機(jī)械的能力有關(guān)，與地基土層的原始密實(shí)度也有非常大的相關(guān)性?？傊?，樁徑不能過(guò)大或者過(guò)小，以免增加了打樁和回填工作量或者影響樁間土擠密效果。通常情況下，300～600的樁徑是最佳選擇范圍[4]。本次工程中，依據(jù)其工程基底下濕陷性土層厚度，確定灰土樁長(zhǎng)度要達(dá)到8 m，剩余濕陷性黃土層厚度為4 m。其二，樁距估算，也是促使樁間土擠密后達(dá)到一定密實(shí)度的一個(gè)必要過(guò)程。樁距合理設(shè)計(jì)，一則能消除黃土濕陷性；二則能滿(mǎn)足承載力要求。如若樁距設(shè)計(jì)的不合理，有可能增加成孔困難等施工問(wèn)題，或者達(dá)不到規(guī)范的要求。工程實(shí)例中，灰土擠密樁的樁距大致為1.75d～3.00d(d為樁徑)。其三，樁孔深度。關(guān)于樁孔深度，需要結(jié)合多項(xiàng)因素綜合確定，具體包括以下內(nèi)容：

1)工程結(jié)構(gòu)物對(duì)地基的要求；2)地基的濕陷類(lèi)型、濕陷等級(jí)；3)濕陷性黃土層厚度；4)打樁機(jī)械的條件[5]。當(dāng)非自重濕陷性黃土地基處治厚度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用土樁擠密才符合經(jīng)濟(jì)原則。樁孔深度，以當(dāng)前的施工實(shí)例來(lái)講，以12 m～15 m為準(zhǔn)。在確定灰土擠密樁的樁孔、樁距以及樁孔深度后，灰土擠密樁按正三角形布置，如圖1所示。

2.2 灰土擠密樁的施工

在灰土擠密樁施工準(zhǔn)備過(guò)程中，需要按照以下步驟實(shí)施：圖紙復(fù)核,編制施工方案，技術(shù)交底→平整施工現(xiàn)場(chǎng),形成橫坡,作好排水溝→組織機(jī)械設(shè)備及人員進(jìn)場(chǎng),并配備測(cè)量及檢測(cè)設(shè)備→平整好堆料場(chǎng),選定石灰和土兩項(xiàng)原材料，并實(shí)施土工試驗(yàn)。在灰土擠密樁的施工過(guò)程中，需要依次完成以下施工步驟：

1)消解土和石灰，一周后，運(yùn)至拌和場(chǎng)拌和?；彝涟韬颓埃枰^(guò)篩土和消解后的石灰。灰土拌和比例為2∶8。共計(jì)拌和4次，3次拌和于拌料場(chǎng)完成，最后1次于夯填前拌和。

2)評(píng)估拌和后石灰土的含水量，定時(shí)測(cè)量。

3)成孔施工。標(biāo)定樁位、孔位，沉管尖對(duì)準(zhǔn)樁位,調(diào)平擴(kuò)樁機(jī)架,以樁管垂直的狀態(tài)(用線(xiàn)錘吊線(xiàn)檢查樁管垂直度)置入樁孔。在此過(guò)程中，如若遇到孔深不夠的孔,采取超深成孔的方式確?？咨睢Ｈ缛粲龅娇讖讲粔虻目?采用洛陽(yáng)鏟進(jìn)行擴(kuò)孔,并夯填石灰土。另外，在夯填石灰土?xí)r，注意選用錘擊夾桿夯實(shí)機(jī)(錘徑：28 cm,落距：50 cm～60 cm,錘重：180 kg，夯擊速度：42次/min～45次/min)。同時(shí)，先對(duì)孔底夯擊4錘～5錘，再夯填。每填入3 cm厚，要確保夯擊次數(shù)超過(guò)3次。

2.3 灰土擠密樁的質(zhì)量檢測(cè)

灰土擠密樁的質(zhì)量檢測(cè)，是將灰土擠密樁應(yīng)用在濕陷性黃土地基處理中最為重要的一項(xiàng)工作?；彝翑D密樁的質(zhì)量檢測(cè)，具體包括：

1)現(xiàn)場(chǎng)樁體檢測(cè)；2)三樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)；3)室內(nèi)灰土試樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；4)樁體的壓實(shí)系數(shù)試驗(yàn)及樁間土濕陷性、壓縮性試驗(yàn)[6]。檢測(cè)的樣本樁體，依照灰土樁總數(shù)而定，一般會(huì)選取灰土樁總數(shù)的2%來(lái)實(shí)施檢測(cè)。與此同時(shí)，樁間土檢測(cè)頻率為1‰。另外，關(guān)于樁體和樁間土現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，其檢測(cè)的內(nèi)容包括：1)樁徑、樁距(鋼卷尺現(xiàn)場(chǎng)量測(cè))；2)樁長(zhǎng)、樁體土(鉆孔取芯方法實(shí)施檢測(cè))；3)樁間土描述(以人工探井取原狀土樣實(shí)施檢測(cè))。

3 結(jié)語(yǔ)

處理濕陷性黃土地基，選用灰土擠密樁法，能夠取得較好的工程效果。作為經(jīng)濟(jì)與技術(shù)效果都較好的一種地基處理方法，采用灰土擠密樁進(jìn)行地基處理?yè)碛泻芏鄡?yōu)勢(shì)，不僅能夠提高地基承載力，還能夠具有良好的環(huán)保作用。在采用灰土擠密樁進(jìn)行地基處理過(guò)程中，要注意灰土擠密樁的設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)樁孔深度、樁長(zhǎng)以及樁距，這樣才能得到預(yù)期的擠密效果。

[1] 陳 培,房 琛,丁士君.灰土擠密樁在濕陷性黃土地區(qū)電廠(chǎng)冷卻塔地基處理中的應(yīng)用[J].建筑科學(xué),2013(1):75-79.

[2] 黃 闖.灰土擠密樁在隴西濕陷性黃土敏感地區(qū)高速公路地基處理中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn),2012(4):162-164.

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[6] 張樹(shù)紅.淺談灰土擠密樁在變電站地基處理中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2011(2):210-212.

On application of lime-soil compaction pile in treatment of special foundations

Meng Junyi

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

The paper introduces the consolidation mechanism and applied scopes of the lime-soil compaction pile, illustrates the application of the lime-soil compaction pile in the collapsible loess foundation treatment from the design, construction and quality inspection by taking some residential building as the example, and points out the pile can improve the foundation loading capacity and enhance the environmental protection.

lime-soil compaction pile, foundation, collapsible loess, consolidation mechanism

1009-6825(2017)07-0069-03

2016-12-26

孟俊毅(1981- )，男，工程師

TU472.32

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