某水利工程地基處理中土擠密樁法的應(yīng)用

陳廣志

摘 要： 水利工程建設(shè)作為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分之一，不僅起到了防洪抗災(zāi)的作用，也代表著一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平。水利工程建設(shè)與國民生計(jì)之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系，因此，提高水利工程建設(shè)質(zhì)量顯得極為重要。將土擠密法合理應(yīng)用于水利工程濕陷性黃土地基處理，可有效提升地基承載力，增強(qiáng)施工效果。為此，本文以某水利工程為對象，在充分掌握土擠密樁法施工原理的基礎(chǔ)上，探討了水利工程地基處理中土擠密樁法施工工藝，以供參考。

關(guān)鍵詞： 水利工程；地基處理；土擠密樁法

一、工程概況

某水利工程全長53.7km，沿線濕陷性黃土累計(jì)長度為52.9km，主要包含黃土狀中、重粉質(zhì)壤土等土質(zhì)，濕陷程度以輕微、中等為主，2到7m為濕陷深度范圍。非自重濕陷性黃土為沿線黃土狀土主要類型。為保證具有穩(wěn)定性良好的渠基及渠坡，在填筑渠堤前期，必須選用科學(xué)、合理的措施，將黃土狀土濕陷性及時(shí)消除。目前常用的處理方式包括墊層法、預(yù)浸水法、擠密法及夯實(shí)法等，基于施工技術(shù)水平、施工難易度及施工效果來講，最佳選擇方法應(yīng)為夯實(shí)法，但因強(qiáng)夯振動施工將嚴(yán)重影響周邊構(gòu)造物，因此本工程在綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、施工技術(shù)等因素的基礎(chǔ)上，決定選用土樁+灰土樁擠密法進(jìn)行該工程濕陷性黃土地基處理。該施工處理方法是通過樁間擠密土與回填夯實(shí)的樁體通過構(gòu)成復(fù)合地基，同時(shí)承擔(dān)荷載，能夠有效防止因強(qiáng)夯振動等因素，影響周圍建筑物，因此具有良好施工效果。

二、土擠密樁法施工原理

在濕陷性黃土深度位于5到15m之間，且地基位于地下水位以上時(shí)可選用土樁、灰土樁擠密法進(jìn)行地基處理，濕陷性黃土地基的濕陷性可通過土樁及時(shí)消除，而人工填土地基也可通過灰土樁提高自身承載力。其施工原理如下：

1、土的側(cè)向擠密。成樁時(shí)，相比圓柱形孔擴(kuò)張過程中出現(xiàn)的應(yīng)力變化規(guī)律，樁孔附近土體應(yīng)力變化規(guī)律基本一致。塑性區(qū)產(chǎn)生于樁孔外，而彈性區(qū)則位于塑性區(qū)外側(cè)。塑性區(qū)最大半徑可由下式表示：

其中，最大半徑可由Rp表示；

樁孔半徑可由Ru表示；

土的變形模量可由E0表示；

地基處理深度可由Z表示；

土的泊松比可由μ表示；

土的抗剪強(qiáng)度可由S表示；

土的內(nèi)摩擦角可由φ表示。

由此可見，與塑性區(qū)大小成正比的主要有樁孔半徑、土的變形模量，與塑性區(qū)大小成反比的有土的抗剪強(qiáng)度。按照黃土力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，可獲取黃土擠壓成孔過程中塑性區(qū)最大半徑，其范圍為1.43d～1.90d，其中樁孔直徑可由d表示，該范圍值和樁周擠密影響半徑實(shí)測值相似。

于擠密效果而言，土的原始干密度、含水率同樣對其影響較大。如具有較大含水率時(shí)，擠壓過程中極易產(chǎn)生超孔隙水壓力，這種情況下土體必然外移，則會大大降低擠密效果，同時(shí)還會擾動孔壁周圍土體，減少其強(qiáng)度，因此，樁管拔出時(shí)，縮孔、回淤等問題極易產(chǎn)生于樁孔內(nèi)。如具有較低含水率時(shí)，則土體狀態(tài)較硬，具有較低塑性，進(jìn)而會大大減小有效擠密區(qū)。為此在成孔擠密過程中，必須在最佳含水率范圍內(nèi)合理控制土的含水率。

2、土樁擠密。實(shí)測土樁擠密地基結(jié)果可見，樁孔內(nèi)填入的土料和樁間土具有一致性，土料夯實(shí)與樁間土擠密質(zhì)量相同的情況下，樁體與樁間土也具有基本等同的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。通過測試土樁擠密地基接觸壓力可得，剛性基礎(chǔ)下相同位置，相比樁間土接觸應(yīng)力，樁體接觸應(yīng)力基本一致，同時(shí)相比土墊層，基底接觸壓力分布也具有相似性，由此可見，可以認(rèn)為厚度較大的素土墊層即為土樁擠密地基。

三、水利工程地基處理中土擠密樁法施工工藝

1、施工準(zhǔn)備

施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照“由外至內(nèi)，隔排隔行”的順序施工，要求相隔2孔進(jìn)行施工。為避免相鄰兩孔因相互擠壓、振動等原因出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象，需及時(shí)做好回填施工。根據(jù)工程施工要求，必須合理配置施工設(shè)備，如柴油打樁機(jī)、提升式夯機(jī)、梨形錘等。

按照設(shè)計(jì)要求，施工前必須做好現(xiàn)場檢測工作，以此對設(shè)計(jì)施工技術(shù)參數(shù)的準(zhǔn)確性、合理性進(jìn)行驗(yàn)證，并利用適當(dāng)調(diào)整進(jìn)行最終施工工藝流程等確定。本文在充分了解該路段地質(zhì)條件的情況下，確定試驗(yàn)區(qū)為SH（3）62+336.35～SH（3）62+350.0渠段，該試驗(yàn)區(qū)與渠中心線之間的距離為40.5m，3到7m為該區(qū)域黃土地層厚度，其代表性較強(qiáng)，整體選用110根樁。

土擠密樁試驗(yàn)施工技術(shù)主要參數(shù)如下：

（1）400mm樁徑，6.5m樁長，1.3m樁間距，布設(shè)形狀以正三角形為準(zhǔn)；

（2）選取螺旋擠密樁機(jī)進(jìn)行成孔施工，10m為沉管長度；

（3）成孔之后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行孔底夯實(shí)，且在8擊以上控制夯實(shí)次數(shù)；

（4）選取提升式夯機(jī)、梨形錘進(jìn)行回填施工，1t為錘重量；

（5）根據(jù)施工要求，30cm為填土厚度，2.5m為提升高度，8擊為夯擊次數(shù)。

2、施工流程

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該工程地基處理施工流程如下所示。

3、施工要點(diǎn)

第一，清理場地。施工前期，必須嚴(yán)格按照施工圖規(guī)定，確定場地平整范圍，一般需超過施工圖標(biāo)定處理范圍2m以上，同時(shí)，需徹底清理干凈場地表層雜物，如腐殖土等。

第二，含水率控制。施工過程中，必須保證地基土符合最佳含水率范圍，如含水率在12%以下，則需適當(dāng)灑水保濕，保證其滿足最佳含水率需求。在處理地基前的一周以內(nèi)，應(yīng)通過滲水孔把水均勻滲入到需處理的土層內(nèi)，保證其最佳含水率。

第三，測量放樣。根據(jù)樁點(diǎn)施工要求，做好測量放樣工作，樁位需選取白灰進(jìn)行標(biāo)定，并對孔位偏差進(jìn)行復(fù)核，相比樁距設(shè)計(jì)值，要求樁孔中心點(diǎn)偏差必須控制在其5%以內(nèi)，且控制在5cm以下。除此之外，還需平穩(wěn)放置夯機(jī)設(shè)備，避免施工過程中出現(xiàn)意外，中斷施工。

第四，檢測與記錄。施工前需再次復(fù)核測量放樣的準(zhǔn)確性，成孔后則需及時(shí)對樁孔的垂直度進(jìn)行詳細(xì)檢查，如出現(xiàn)誤差，需立即進(jìn)行更正。同時(shí)對樁點(diǎn)孔底夯擊次數(shù)、回填夯擊次數(shù)等進(jìn)行檢查，并對所有參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真記錄。

第五，質(zhì)量檢驗(yàn)。完成各項(xiàng)工序后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。要求間隔1m向樁頂下方6.5m深度范圍內(nèi)取樣，并對土的干密度、壓實(shí)系數(shù)等進(jìn)行測定。

四、結(jié)束語

綜上所述，在水利工程地基處理中，選取科學(xué)有效的加固技術(shù)極為關(guān)鍵。土擠密樁法技術(shù)作為濕陷性黃土地基處理的重要技術(shù)之一，其施工技術(shù)水平的高低直接影響工程建設(shè)整體質(zhì)量。為此，必須在全面掌握其技術(shù)要點(diǎn)的前提下，有效提升施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，才能達(dá)到預(yù)期施工效果。

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