灰土擠密樁在建筑工程濕陷性黃土處理中的應(yīng)用

翁高峰

（正陽縣國土資源執(zhí)法監(jiān)察大隊(duì)，河南 駐馬店 463600）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)力度越來越大，進(jìn)而推動(dòng)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展。濕陷性黃土地基作為建筑工程的常見地基類型，在該區(qū)域施工工程建設(shè)難度大,且對地基承載力的要求較高,為了消除或降低濕陷性黃土地基在施工后因過大荷載導(dǎo)致不均勻沉降問題,就必須加強(qiáng)地基承載力處理?；彝翑D密樁通過擠密作用，不僅使?jié)裣菪渣S土達(dá)到了最大干密度指標(biāo)，還消除了黃土路基的濕陷性，提高了地基的承載能力，確保了整個(gè)工程的質(zhì)量。同時(shí)，灰土擠密樁施工無需開挖回填，能夠縮短施工工期，并且填孔材料能夠就地取材，施工成本較低。因此，灰土擠密樁在我國濕陷性黃土路基處理中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的成效。

1 濕陷性黃土的基本特征

黃土是一種黃紅色、含鈣質(zhì)的粘性土，其特性為滲透性、濕陷性等，不利于路基穩(wěn)定。于公路建設(shè)來講，最關(guān)鍵在于是否存在濕陷性。在一定壓力作用下，黃土被水浸濕后，將迅速破壞土結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生嚴(yán)重沉陷問題，這種情況下，被認(rèn)為是濕陷性黃土。根據(jù)濕陷系數(shù)的大小，可確定黃土是非濕陷性黃土，還是濕陷性黃土。當(dāng)濕陷系數(shù)＜0.015時(shí)，可認(rèn)定為非濕陷性黃土；當(dāng)濕陷系統(tǒng)≥0.015時(shí)，則認(rèn)定為濕陷性黃土。由宏觀角度分析，濕陷性黃土的基本特征主要包括以下幾點(diǎn)：1）濕陷性黃土的基本色調(diào)為“黃色”，可分為黃色、灰黃、棕黃等。2）濕陷性黃土含鹽成分高，尤其是碳酸鹽。3）石英、黏土礦物等均為濕陷性黃土的礦物成分，伊利石為黏土礦物的主要成分，化學(xué)成分中含量偏高的為劍突金屬鋁、鎂等。4）濕陷性黃土內(nèi)存在大量粉土顆粒，甚至高達(dá)60%左右。5）濕陷性黃土孔隙比大，一般為1.0，基本上均為松散結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

從微觀層面來講，結(jié)構(gòu)單元、孔隙及膠結(jié)構(gòu)為構(gòu)成黃土的主要部分，黃土內(nèi)粗粒粉偏多，大于0.05mm的砂顆粒含量很少，因此黃土的骨架構(gòu)成主要為粗粉粒，在砂顆粒的表面附著有大量膠結(jié)物質(zhì)，從而具備微結(jié)構(gòu)特性。

2 工程概況

本文以某建筑工程為例，該工程為高層住宅樓，地下一層作為停車場，總建筑面積為8856.33㎡。在施工以前，設(shè)計(jì)人員通過實(shí)地勘察，得知該區(qū)域?qū)儆跐裣菪渣S土地基，地基的抗變形和強(qiáng)度性能無法滿足建筑物的實(shí)際需求。通過科學(xué)論證后，設(shè)計(jì)出灰土擠密樁復(fù)合地基處理方案，設(shè)計(jì)樁長4.5m，樁中心距1200mm，邊緣超出2m作為每邊處理寬度，按照正方形布置灰土擠密樁，預(yù)計(jì)需要布置4900根左右。通過調(diào)查分析得知地層為以下結(jié)構(gòu)：第一層含有次生姜石、磚末植物根須及雜色土柱等，屬于黃土狀粉質(zhì)黏土，空隙較大且分布眾多針孔，厚度在大于0.5m且小于3.5m范圍內(nèi)；第二層含有鐵錳質(zhì)斑，屬于黃土狀粉質(zhì)黏土，具有較高的韌性和干強(qiáng)度，具有較少的針孔，厚度在大于1.2m且小于3.6m范圍內(nèi)；第三層含有鐵錳質(zhì)斑，屬于含姜石粉質(zhì)黏土，承載力特征值為270Kpa，厚度在大于4m且小于7.5m范圍內(nèi)。復(fù)合地基承載力在處理以后必須超過220kpa，壓實(shí)系數(shù)超過0.97。

3 灰土擠密樁的作用

19世紀(jì)30年俄羅斯首次使用素土樁法消除黃土濕陷性，主要采用樁體擠密原理，通過研究與改進(jìn)逐步演變成灰土擠密樁。此項(xiàng)技術(shù)是從上世紀(jì)60年代開始在軟基加固中應(yīng)用?；彝翑D密樁是指在成孔過程中，通過橫向擠壓周圍土層，促使樁孔內(nèi)土向周圍擠壓，從而增強(qiáng)樁間土的密實(shí)性，隨后向樁孔內(nèi)裝入備好的灰土，并一層一層振搗壓實(shí)，直到滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高，并由此形成復(fù)合地基，全面提升地基承載力。灰土擠密樁的作用主要如下：

1）樁體作用。灰土擠密樁形成的復(fù)合地基中，樁體具有較大剛度。在剛性基礎(chǔ)荷載作用下極易出現(xiàn)變形，并集中作用于樁體，相比之下，樁間土所承擔(dān)的荷載略少，減小原地基土的承載負(fù)荷，進(jìn)而提升復(fù)合地基承載力，降低沉降。2）墊層作用。樁和樁間土之間可形成一個(gè)復(fù)合土層，通過復(fù)合地基和上部墊層的相互作用，可構(gòu)成一個(gè)雙層地基，從而同時(shí)承擔(dān)豎向荷載，實(shí)現(xiàn)分散作用力的效果。3）排水固結(jié)作用。相比其他材料，灰土的抗?jié)B能力強(qiáng)，當(dāng)?shù)乇硭駢|層后，在灰土墊層的作用下，可避免下部土層受水浸濕。同時(shí)，在超孔隙水壓力作用下，利用樁體，可加快地基固結(jié)沉降速度。4）擠密作用?；彝翗秾儆跀D密成孔類型，在成孔時(shí)，樁體原位土將被擠壓到側(cè)向，進(jìn)一步減小顆粒之間的孔隙，提高密實(shí)度，加強(qiáng)樁間土的擠密作用。

4 濕陷性黃土地基處理工藝

1）布點(diǎn)。樁位平面布置選取正三角形（尺寸為80×80cm），縱軸以路線走向?yàn)橹鳌M軸為路基橫斷面，根據(jù)設(shè)計(jì)樁數(shù)、詳細(xì)編號等在計(jì)算機(jī)CAD內(nèi)進(jìn)行樁位布設(shè)圖的繪制，且在實(shí)地內(nèi)放樣布點(diǎn)。2）消解生石灰。熟石灰為灰土樁所需的石灰材料，因該工程需大量石灰材料，如以傳統(tǒng)人工方式消解石灰，則存在諸多缺點(diǎn)，如較大占地面積、較低消解施工效率及極大污染等，為此應(yīng)選取專用石灰粉碎消解機(jī)進(jìn)行施工。3）成孔。沉管成孔為灰土擠密樁施工成孔的主要方式，要求利用履帶式灰土打樁機(jī)（2.5t錘頭重量）把樁管向土層內(nèi)打入，其深度應(yīng)與設(shè)計(jì)深度相符，隨后將樁管拔出，隨即成孔。該方式成孔形狀極為規(guī)整，極易掌握其擠密效果與施工工藝，其缺點(diǎn)為因樁架高度問題成孔深度極易受限。在成孔施工中，其順序?yàn)橛赏鈧?cè)到里面，一排需間隔1到2個(gè)孔進(jìn)行施工，防止由于振動(dòng)擠壓等問題，導(dǎo)致相近孔出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象。4）夯實(shí)?；靥罨彝翗稑扼w施工前期，要求按照夯實(shí)機(jī)配置情況等進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)，以此對虛填厚度、夯擊次數(shù)等加以準(zhǔn)確確定。要求將檢測后的壓實(shí)度作為夯實(shí)施工的重要依據(jù)。（1）控制夯實(shí)機(jī)具。自動(dòng)回填?yuàn)A桿錘夯實(shí)機(jī)、人工回填?yuàn)A桿錘夯實(shí)機(jī)為夯實(shí)機(jī)具的主要類型。在本次施工中，應(yīng)確保其具有良好工作性能，且夯錘提升高度滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，要求夯擊施工落體狀態(tài)具有豎直、自由等特點(diǎn)。（2）控制夯實(shí)厚度及夯實(shí)遍數(shù)。根據(jù)10cm虛填應(yīng)用的夯擊次數(shù)進(jìn)行夯實(shí)厚度的準(zhǔn)確確定，具體施工環(huán)節(jié)回填施工以人工位置，虛填5cm為各次回填量，根據(jù)試驗(yàn)得出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行夯擊次數(shù)的有效控制。且按照試驗(yàn)進(jìn)行自動(dòng)回填灰土流量的確定，此時(shí)應(yīng)焊牢自動(dòng)回填機(jī)的出料口，防止因人為問題對灰土流量造成影響。5）工程質(zhì)量檢測。完成灰土擠密樁施工以后，需要嚴(yán)格檢測成樁質(zhì)量和地基承載力，確保其符合設(shè)計(jì)要求。在工程質(zhì)量檢測過程中，不僅要認(rèn)真檢測負(fù)荷地基承載力和樁體壓實(shí)系數(shù)，而且要深入分析樁間土擠密效果樁間土的濕陷性，同時(shí)確保樁頂灰土墊層壓實(shí)系數(shù)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。本次工程共打灰土擠密樁4900根，灰土立方在13254m3左右，相比其他地基處理技術(shù)，灰土擠密樁處理技術(shù)不僅節(jié)約大量費(fèi)用，而且具有較快的施工工期，且施工相對簡單，具有良好效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，灰土擠密樁是一種高效、簡便、成本低的加固技術(shù)，將其用于濕陷性黃土地基加固施工，可消除地基土的濕陷性，提高地基承載力。