上莊調(diào)蓄池灰土擠密樁試驗(yàn)探究

田維雄

（山西省漳河水利工程建設(shè)管理局，山西 長(zhǎng)治 046000）

上莊調(diào)蓄池灰土擠密樁試驗(yàn)探究

田維雄

（山西省漳河水利工程建設(shè)管理局，山西 長(zhǎng)治 046000）

以辛安泉供水改擴(kuò)建工程黎城支線(xiàn)上莊調(diào)蓄池地基基礎(chǔ)處理為實(shí)例，通過(guò)擠密樁試驗(yàn)研究與結(jié)果分析，驗(yàn)證了灰土擠密樁法在濕陷性黃土處理中的重要作用。可為其他類(lèi)似工程的施工提供參考和依據(jù)。

灰土擠密樁；濕陷性黃土；復(fù)合地基承載力

上莊調(diào)蓄池地層處理方案中，灰土擠密樁施工存在布孔間距、填料厚度、分層夯擊厚度、復(fù)合地基承載力等是否滿(mǎn)足要求的問(wèn)題，需要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試解決，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、提高工程可靠性的目的。

為此，在擬定擠密樁施工設(shè)備的前提下，通過(guò)擠密樁試驗(yàn)達(dá)到以下目的：驗(yàn)證灰土擠密樁設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)的合理性；研究擠密樁施工工藝；確定擠密樁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的施工方式、分層填料厚度、分層夯擊次數(shù)、樁間距等施工參數(shù)。

1 工程概況

辛安泉供水改擴(kuò)建工程黎城支線(xiàn)上莊調(diào)蓄池工程，位于黎城縣上莊村附近，為黎城支線(xiàn)的末端，工程級(jí)別III等3級(jí)，池庫(kù)容9.7萬(wàn)m3，最高蓄水位875.80 m，池底高程867 m。

上莊調(diào)蓄池場(chǎng)地土質(zhì)為自重濕陷性低液限粘（粉）土，地基濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)，濕陷土層下限深度12 m。本工程擬采用灰土擠密樁施工工藝進(jìn)行地層處理。

灰土擠密樁施工要求，擠密樁填樁孔所用土料為施工場(chǎng)地開(kāi)挖的純凈黃土，有機(jī)含量小于8%。土料應(yīng)過(guò)篩，篩孔不大于20 mm，所用石灰應(yīng)是生石灰消解3～4 d后的過(guò)篩熟石灰粉，粒徑不大于5 mm，石灰質(zhì)量不低于Ⅲ級(jí)，灰土配合比為3∶7。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，間排距確定為：樁中心點(diǎn)距離為1 m的等邊三角形，樁的布置為排距0.5 m，間距0.866 m梅花形布置，樁徑為0.4 m?；彝翑D密樁樁體壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.97，樁間土平均擠密系數(shù)不應(yīng)小于0.93。

試驗(yàn)前已取擠密樁試驗(yàn)用三七灰土料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，其最大干密度為1.59 g/cm3，最優(yōu)含水率為19.5%。

2 試驗(yàn)方法

2.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作

施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)前，應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)描述資料和設(shè)計(jì)資料進(jìn)行查驗(yàn)。施工前應(yīng)清除地表一切障礙物，將場(chǎng)地開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，還需對(duì)不利于設(shè)備操作的地段進(jìn)行處理。然后按設(shè)計(jì)圖放線(xiàn)定位，為了保證樁孔位置符合設(shè)計(jì)要求，各樁中心點(diǎn)可用直徑較粗短鋼筋頭插入土中，拔出鋼筋后再灌入石灰，以保證定位點(diǎn)不會(huì)丟失。定點(diǎn)放線(xiàn)應(yīng)有專(zhuān)人校核驗(yàn)收。

2.2 施工布置及施工順序

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)要求的灰土擠密樁參數(shù)，另考慮施工工期要求，本灰土擠密樁工程施工采用重錘打樁機(jī)沉管擠密成孔，自行設(shè)計(jì)的卷?yè)P(yáng)式夯實(shí)機(jī)進(jìn)行填料夯實(shí)。本次試驗(yàn)灰土擠密樁，樁間距按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布設(shè)。

2.2.1 成孔

采用沉管法施工的主要工序?yàn)椋簶豆芫臀?、沉管擠土、拔管成孔、樁孔夯填。

本工程采用打樁機(jī)沉管入土，采用由內(nèi)向外的施工順序，打夯機(jī)緊隨其后進(jìn)行夯填。

沉管法成孔應(yīng)注意：

啟動(dòng)前要求樁機(jī)基礎(chǔ)平穩(wěn)，樁管下部尖頭與樁孔中心白灰點(diǎn)對(duì)應(yīng)，在打樁過(guò)程中樁機(jī)不應(yīng)發(fā)生位移，樁架不應(yīng)發(fā)生傾斜。

樁管上可用圓光筋焊接的方式每50 cm設(shè)置一刻度線(xiàn)，打樁過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻注意觀察樁管的垂直度和每次打樁時(shí)樁管的下沉距離，發(fā)現(xiàn)反?，F(xiàn)象時(shí)應(yīng)立即暫停施工并對(duì)反常現(xiàn)象進(jìn)行分析處理。

為保證樁體長(zhǎng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，樁尖到達(dá)設(shè)計(jì)深度可繼續(xù)深入土體20～30 cm，以防回落土下落導(dǎo)致樁長(zhǎng)不夠。成孔后應(yīng)及時(shí)拔出樁管，以免樁管與土體接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致樁管難以拔出。

樁管拔出后，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)檢查記錄成孔質(zhì)量，觀測(cè)孔徑、深度是否符合要求[1]。

2.2.2 樁孔填夯

填料選配及拌制。樁體材料采用3∶7灰土；素土選用現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖，有機(jī)質(zhì)含量不超過(guò)8%的黃土，過(guò)篩后，土塊的粒徑不大于20 mm；石灰選用現(xiàn)場(chǎng)消解的熟石灰，使用前過(guò)篩，篩孔大小為10 mm；土料拌和后，保證當(dāng)天土料當(dāng)天使用完畢，不存放土料過(guò)夜。

填料夯實(shí)。夯錘直徑小于樁孔直徑10 cm，便于夯錘自由下落；現(xiàn)場(chǎng)的夯實(shí)機(jī)由人工配合填料，施工前需要進(jìn)行試驗(yàn)確定夯擊數(shù)及填料厚度的關(guān)系。

填夯施工應(yīng)按下列要求進(jìn)行。成孔后，待樁機(jī)位移至安全距離后，檢查樁孔的直徑、深度及傾斜度，保證夯機(jī)能正常施工；樁孔內(nèi)的底部預(yù)留高度為20～30 cm，夯機(jī)將孔底夯實(shí)后，再開(kāi)始分層填料夯實(shí)；人工填料應(yīng)按照先前試驗(yàn)的夯擊次數(shù)及填料厚度進(jìn)行施工，鋪料、夯擊交叉進(jìn)行至設(shè)計(jì)樁面高程；為保證樁體滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)有專(zhuān)人跟蹤施工過(guò)程并記錄每一孔填料的數(shù)量、次數(shù)、夯擊次數(shù)，同時(shí)按規(guī)范隨機(jī)抽查部分樁孔的夯實(shí)質(zhì)量[2]；對(duì)施工完畢的樁號(hào)逐個(gè)與施工圖對(duì)照檢查，并在施工圖上用紅筆標(biāo)記該樁號(hào)，發(fā)現(xiàn)有漏打、漏填的樁孔應(yīng)立即返工。

3 質(zhì)量檢查

施工質(zhì)量檢查，包括樁位、樁孔、擠密效果和填夯質(zhì)量等項(xiàng)，其中又以填夯質(zhì)量的檢查為重點(diǎn)[2]。質(zhì)量檢查應(yīng)根據(jù)需要在施工過(guò)程中或施工結(jié)束后分次進(jìn)行，檢查結(jié)果應(yīng)作出記錄，以備工程驗(yàn)收、進(jìn)行研究和必要的處理。

試樁檢測(cè)。試樁完成7～14 d后，用開(kāi)挖探井取樣，每1 m取1組試樣測(cè)定干密度。在樁間形成中心點(diǎn)、成孔擠密樁深度范圍內(nèi)鉆心取樣，每1 m取樣測(cè)定干密度并進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，濕陷性試驗(yàn)。成樁28 d后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行單樁、復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，以確定施工參數(shù)。

選擇土質(zhì)相同的土料作為樁體土料，根據(jù)分層填料厚度、樁間距、分層夯擊次數(shù)，然后按擬定的參數(shù)組合進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)組合如表1所示。

4 擠密樁試驗(yàn)成果分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)繪制擠密樁不同鋪土厚度、不同夯擊次數(shù)、不同樁間距時(shí)土料的壓實(shí)系數(shù)與擠密系數(shù)的曲線(xiàn)。以第三場(chǎng)試驗(yàn)組合為例，其壓實(shí)系數(shù)與擠密系數(shù)的曲線(xiàn)如圖1所示。

表1 素土擠密樁試驗(yàn)組合

圖1 壓實(shí)系數(shù)與擠密系數(shù)的曲線(xiàn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣的對(duì)比，擬選取樁間距0.866 m，鋪土厚度20 cm，夯擊次數(shù)8次，為施工指導(dǎo)方案。

本工程采用平板靜載荷試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)灰土擠密樁完工后的復(fù)合地基承載力。采用底面積為0.865 m2的鋼板作為承壓板，加載儀器由一臺(tái)500 kN的液壓千斤頂及其配套的手動(dòng)油泵施加垂直荷載，用量程為100 MPa等級(jí)0.4級(jí)的壓力表量測(cè)加載值。壓板的十字對(duì)稱(chēng)方向安裝四只百分表，用以測(cè)量承壓板沉降，部分試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 調(diào)蓄池靜荷載參數(shù)表

圖3 調(diào)蓄池靜載荷FH1點(diǎn)P-S曲線(xiàn)、S-lgt曲線(xiàn)

對(duì)調(diào)蓄池地基不同部位進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)，繪制PS曲線(xiàn)、S-lgt曲線(xiàn)，所有試驗(yàn)點(diǎn)的P-S曲線(xiàn)都呈圓滑型，最大加載值的一半小于相對(duì)變形s/d=0.008所對(duì)應(yīng)的荷載，依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012），按相對(duì)變形確定的承載力特征值不應(yīng)大于最大加荷值的一半，因此取最大加荷值的一半150 kPa作為復(fù)合地基承載力特征值[3]。

圖3為FH1的點(diǎn)P-S曲線(xiàn)及S-lgt曲線(xiàn)，其余點(diǎn)省略。

由土工分析結(jié)果及擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，樁間土平均擠密系數(shù)為0.935，所有土樣濕陷性系數(shù)均小于0.015，地基處理深度范圍內(nèi)樁間土濕陷性已消除。

5 結(jié)論

根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求及現(xiàn)場(chǎng)施工參數(shù)施工，經(jīng)過(guò)灰土擠密樁的地基處理后，調(diào)蓄池地基承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，且濕陷性已消除。最后，施工方案為選取樁間距0.866 m，鋪土厚度20 cm，夯擊次數(shù)8次。試驗(yàn)充分證明了灰土擠密樁在濕陷性黃土處理中的重要作用。

［1］項(xiàng)博威.灰土樁在濕陷性黃土處理中的應(yīng)用［J］.北方交通，2011（5）:14-15.

［2］張小文.灰土樁復(fù)合地基在濕陷性黃土橋基中的應(yīng)用的研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2003：55-64.

［3］住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012：89-98.

TU473.1+6

C

1004-7042（2017）09-0007-03

田維雄（1989-），男，2013年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利水電工程專(zhuān)業(yè)，助理工程師。

2017-07-20；

2017-08-24