灰土擠密樁在濕陷性黃土地區(qū)公路工程軟基處理中的應(yīng)用

摘 要：本文圍繞灰土擠密樁施工技術(shù)及其在濕陷性黃土地區(qū)公路工程軟基處理中的應(yīng)用問題進(jìn)行分析與探討。首先，對(duì)灰土擠密樁的基本概念及其應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，然后結(jié)合某濕陷性黃土地區(qū)公路工程建設(shè)實(shí)例，著重分析灰土擠密樁技術(shù)應(yīng)用于軟基處理中的施工參數(shù)及施工工藝，以驗(yàn)證濕陷性黃土地區(qū)公路工程軟土地基經(jīng)灰土擠密樁處理后承載力及強(qiáng)度方面能否滿足工程設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土；公路工程；軟基處理；灰土擠密樁

中圖分類號(hào)：TU7；X14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）10-0118-02

Application of Lime Soil Compaction Pile in Soft Foundation

Treatment of Highway Engineering in Collapsible Loess Area

LI Yuqiang

（Gansu Yuanlong Luqiao Mechanized Highway Engineering Co.， Ltd.， Lanzhou Gansu 730030）

Abstract： This paper analyzed and discussed the construction technology of lime soil compaction pile and its application in the soft foundation treatment of Highway Engineering in collapsible loess area. Firstly， it analyzed the basic concept and application characteristics of the lime soil compaction pile， and then combined with the construction example of a collapsible yellow land area. The construction parameters and construction technology of lime soil compaction pile used in soft foundation treatment were analyzed in order to verify whether the bearing capacity and strength of the soft soil foundation in the collapsible loess area could meet the engineering design requirements after the lime soil compaction pile was treated.

Keywords： collapsible loess；highway engineering；soft foundation treatment；lime soil compaction pile

灰土擠密樁是當(dāng)前技術(shù)條件支持下的軟土地基基礎(chǔ)加固處理常用的技術(shù)手段之一，在濕陷性黃土地區(qū)中應(yīng)用尤為廣泛。本方法通過(guò)沖擊或震動(dòng)的方式，將鋼制樁管打入原地基中，拔出后形成樁孔，并用石灰土進(jìn)行回填與夯實(shí)，以此種方式在原地基基礎(chǔ)內(nèi)形成較大直徑的樁體，構(gòu)成復(fù)合地基基礎(chǔ)，以增加對(duì)上部結(jié)構(gòu)的承載力水平。本文結(jié)合某公路工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，就灰土擠密樁在處理濕陷性黃土地區(qū)公路工程軟土地基中的應(yīng)用問題進(jìn)行分析。

1 灰土擠密樁概述

我國(guó)幅員遼闊，自重濕陷性黃土分布較為廣泛。在濕陷性黃土分布較為廣泛的區(qū)域進(jìn)行工程建設(shè)前，必須對(duì)軟土地基基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚恚源_保上部工程建設(shè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性[1-3]。

灰土擠密樁是一種柔性樁基基礎(chǔ)，目前被廣泛應(yīng)用于地下水水位以上的濕陷性黃土、填土等地基基礎(chǔ)處理過(guò)程中。相較于剛性樁而言，灰土擠密樁表現(xiàn)出獨(dú)特的樁身受力性能，其承載能力明顯偏低。但經(jīng)過(guò)擠密處理后，可以使樁體與地基基礎(chǔ)共同承載上部荷載作用力，與樁間土構(gòu)成復(fù)合地基基礎(chǔ)，進(jìn)而引導(dǎo)上部荷載作用力向下傳遞并產(chǎn)生應(yīng)力擴(kuò)散，減少加固深度內(nèi)的附加應(yīng)力水平。同時(shí)，灰土擠密樁在樁端也無(wú)需堅(jiān)實(shí)的持力層，因而在濕陷性黃土地區(qū)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)合目前工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，灰土擠密樁一般可應(yīng)用于地下水水位以上，含水量在10%～24%的濕陷性黃土地基的處理，有效處理深度可達(dá)到12.0m以上。在軟基處理過(guò)程中，應(yīng)用灰土擠密樁技術(shù)表現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：第一，應(yīng)用灰土擠密樁技術(shù)進(jìn)行樁基處理，無(wú)需展開大面積開挖作業(yè)，減少了土方開挖工程量，且路基挖方可作為填孔用土使用，節(jié)約了土方費(fèi)用；第二，應(yīng)用灰土擠密樁技術(shù)對(duì)軟基進(jìn)行處理，能使成孔側(cè)向擠密，處理深度大，對(duì)大厚度黃土地區(qū)地基自重性濕陷有良好的處理效果；第三，在灰土擠密樁處理過(guò)程中，可以借助石灰脫水加固及凝膠腳骨的方式，加速地基土的固結(jié)，促進(jìn)地基強(qiáng)度的提升；第四，灰土擠密樁技術(shù)實(shí)施期間，對(duì)工作平臺(tái)占地面積要求較小，對(duì)各種施工環(huán)境有良好的適應(yīng)性，且總體造價(jià)低廉，具有基層推廣應(yīng)用價(jià)值。

2 工程概況

某公路工程項(xiàng)目位于A市西北郊區(qū)，該地區(qū)沿線均為黃土層分布?？辈熨Y料顯示：本公路工程沿線分布均為馬蘭黃土、黃土狀土，厚底較大，以灰黃色原生性黃土為主，膠結(jié)壓實(shí)性能差，濕陷性程度為中度～強(qiáng)度，濕陷性黃土厚度為10.0～20.0m[4]。為最大程度上消除本地區(qū)沿線分布濕陷性黃土對(duì)工程施工產(chǎn)生的影響，提高地基基礎(chǔ)承載力水平，降低地基濕陷性及土體壓縮性，本工程擬采用石灰土擠密樁技術(shù)對(duì)軟土地基基礎(chǔ)進(jìn)行處理。根據(jù)本工程前期設(shè)計(jì)方案，挖方段灰土擠密樁處理寬度為路基兩側(cè)邊溝外側(cè)之間的總寬度，填方段寬度為路基兩排水溝內(nèi)側(cè)之間的總寬度。本合同段灰土擠密樁樁徑為40cm，樁長(zhǎng)為15.0m，樁間距為1.0m，呈正方形布設(shè)，共147 064根，合計(jì)總樁長(zhǎng)667 358m。

3 灰土擠密樁處理工藝

3.1 施工參數(shù)

根據(jù)本公路工程項(xiàng)目施工概況，在應(yīng)用灰土擠密樁技術(shù)對(duì)軟土地基基礎(chǔ)進(jìn)行處理的過(guò)程中，所確定基本工藝參數(shù)如下：①沉樁成孔選用DD32導(dǎo)桿式柴油打樁機(jī)，樁錘質(zhì)量為5.82t，成孔夯填選用夾桿式夯實(shí)機(jī)，錘重標(biāo)準(zhǔn)為270kg，直徑25cm；②回填厚度按照10.0cm標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置并對(duì)夯實(shí)次數(shù)進(jìn)行控制；③石灰采用二級(jí)消石灰，鈣鎂含量>60%，灰土含水量標(biāo)準(zhǔn)為14.0%～6.0%，干密度最大值為1.71g/cm3，樁體控制壓實(shí)度在0.97以上，樁間土平均擠密系數(shù)在0.90以上。

3.2 施工工藝

第一步，灰土擠密樁施工前，由專人負(fù)責(zé)將待處理區(qū)域內(nèi)的土方開挖至灰土樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高以上30cm。經(jīng)核對(duì)無(wú)誤后，用平地機(jī)進(jìn)行整平處理，并灑水碾壓備用。

第二步，根據(jù)本工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，確定現(xiàn)場(chǎng)施工中路基邊樁、路堤坡腳樁、中樁、1/4斷面樁的具體位置，每個(gè)斷面按照10.0m標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置并安排5個(gè)測(cè)點(diǎn)。同時(shí)，在距離本工程道路中心一定位置設(shè)置路線控制樁，以加強(qiáng)施工期間的保護(hù)效果。

第三步，現(xiàn)場(chǎng)施工前，在待處理區(qū)域內(nèi)某一地段分層展開針對(duì)原狀土的試驗(yàn)檢測(cè)工作，分層控制標(biāo)準(zhǔn)為30.0～100.0cm、100.0～300.0cm、300.0～500.0cm。通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)，采集施工現(xiàn)場(chǎng)原狀土的天然含水量、孔隙比、土體比重、液塑限和塑性指數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)備用。

第四步，按照樁間距為1.0m，以正三角形方式于施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行樁位平面布置。項(xiàng)目部根據(jù)本工程項(xiàng)目路線走向情況，以路基橫斷面為橫軸標(biāo)準(zhǔn)，以公路路線走向?yàn)榭v軸標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)CAD處理，按照設(shè)計(jì)樁數(shù)編號(hào)繪制施工現(xiàn)場(chǎng)樁位布置圖，并在濕地進(jìn)行放樣布點(diǎn)。

第五步，采用錘頭重5.82t導(dǎo)桿式柴油灰土打樁機(jī)反復(fù)沖擊土層成孔，孔深15m，孔徑40cm，灰土樁施工順序?yàn)橄韧馀藕罄锱?，同排?nèi)間隔1～2孔，以免因振動(dòng)擠壓造成相鄰孔縮孔或塌孔。

第六步，樁孔作業(yè)完成后，立即安排專人對(duì)孔位、垂直度、樁徑及深度進(jìn)行詳細(xì)檢查，尤其應(yīng)核對(duì)樁孔中心點(diǎn)偏差，確保其低于樁距設(shè)計(jì)值的5.0%標(biāo)準(zhǔn)（同時(shí)應(yīng)控制在5.0cm范圍內(nèi)）。樁孔垂直度偏差不得超過(guò)1.5%，孔徑誤差需要控制在±5.0cm范圍內(nèi)，深度誤差則應(yīng)按照低于﹣10.0cm的標(biāo)準(zhǔn)控制[5]。

第七步，夯實(shí)采用加桿式夯實(shí)機(jī)連續(xù)打夯，夯錘重量為270kg，樁孔填料前清底夯實(shí)，夯實(shí)次數(shù)為8次，然后用灰土（灰與土的質(zhì)量比10%）在最佳含水量（一般范圍在15.0～18.0%內(nèi)，按經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出“手握成團(tuán)，落地成花”的檢定方法）狀態(tài)下分層回填夯實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)后期地基承載力試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)以及通車后的應(yīng)用性能證實(shí)，與傳統(tǒng)意義上的剛性樁處理方式相比，灰土擠密樁在施工工藝、承載力提高、強(qiáng)度等方面均具有非常突出的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)處理后的軟土地基基礎(chǔ)在承載力方面可滿足工程設(shè)計(jì)要求，值得在同類工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇小輝.灰土擠密樁施工質(zhì)量控制[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（21）：1614，1594.

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[4]何榮炳.灰土擠密樁復(fù)合地基有限元分析[J].山西建筑，2006（5）：94-95.

[5]孫詠華.灰土擠密樁地基加固技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析[J].山西建筑，2011（22）：78-79.