孔內(nèi)深層擠密樁法處理濕陷性黃土的檢測分析思路分析

朱剛

（中鐵二十局集團第二工程有限公司 陜西西安 710000）

從目前積累的施工經(jīng)驗來看，孔內(nèi)深層擠密樁法是適用于濕陷性黃土處理，其可以消除一定處理深度范圍內(nèi)地基土的濕陷性，并提高其地基承載力的一種地基處理方法。濕陷性黃土屬于特殊土的一種，在一般情況下，其強度較高、壓縮性較小，但在一定壓力下或在上覆土的自重壓力下，受到水的浸濕，土的結(jié)構(gòu)會迅速破壞，強度迅速降低，產(chǎn)生顯著附加變形。故在濕陷性黃土地基上進行工程建設時，必須采取有效的地基處理措施，防止因地基的濕陷引起建筑物附加下沉而對建筑物產(chǎn)生破壞。

1 濕陷性黃土評價時的注意事項

1.1 測定濕陷系數(shù)壓力

在對濕陷性黃土性能進行評價時，需要明確濕陷系數(shù)壓力數(shù)值，這也為后續(xù)檢測活動的順利展開奠定良好基礎。一般情況下，會利用室內(nèi)浸水壓縮試驗來得到準確的黃土濕陷系數(shù)，而試驗壓力的不同，使得所得濕陷系數(shù)存在一些差異，從而增加了試驗結(jié)果的復雜度?；诖耍趯裣菹禂?shù)壓力測定時，需遵循《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中的相關規(guī)范，即在測定濕陷系數(shù)壓力時，需要從基礎地面（距地面下1.5m以上）開始，10.0m以內(nèi)的土層濕陷性系數(shù)壓力值為200kPa，而對于距離地面10.0m 以上的土層，其上覆土的飽和自重壓力值需達到300kPa，此壓力值則作為標準試驗壓力，以此來得到比較統(tǒng)一的濕陷系數(shù)。

1.2 核算自重濕陷量

在對濕陷性黃土性能進行評價時，也需要對自重濕陷量進行計算。從實際應用情況來看，自重濕陷量數(shù)值和起算地面標高存在直接聯(lián)系，所選擇起算標準的不同，所得自重濕陷量數(shù)值也會出現(xiàn)波動，得到的濕陷評價結(jié)果存在一些差異。對此，在實際計算中，也需參考《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中的相關內(nèi)容，即在對自重濕陷量累計量展開計算時，需要從天然地面開始計算，內(nèi)容設計應當開挖量、土方填筑厚度、土方填筑面積等，終止位置為達到全部濕陷性黃土層底面。需要注意的是，依靠室內(nèi)浸水壓縮試驗來計算自重濕陷系數(shù)時，也需要充分考慮填方自重壓力、挖方自重壓力、覆土減少時的自重壓力等，以此來修正理想狀態(tài)下的自重濕陷系數(shù)，得到準確的自重濕陷量計算值。

1.3 獲取修正系數(shù)

根據(jù)以往所得實踐資料可以得知，在同一場地展開浸水試驗時，根據(jù)實際測定的自重濕陷量數(shù)值與室內(nèi)壓縮試驗累計參數(shù)得到的自重濕陷量數(shù)值之間存在較大偏差，而且所在地區(qū)的不同，所得數(shù)值結(jié)果也存在較大差異。為了提升兩者計算結(jié)果的相近性，也需要做好修正系數(shù)的計算工作。對此，在實際計算中，也需參考《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中的相關內(nèi)容，即如果工程所處地區(qū)為隴西地區(qū)，那么修正系數(shù)取值為1.5；如果工程所處地區(qū)為隴東陜北地區(qū)，那么修正系數(shù)取值為1.2；如果工程所處地區(qū)為關中地區(qū)，那么修正系數(shù)取值為0.7；如果工程所處地區(qū)為其他地區(qū)，那么修正系數(shù)取值為0.5。需要注意的是，如果項目所處位置處于分界線區(qū)域，此時，也需要對當?shù)刭Y料進行細致勘察，根據(jù)得到的基礎數(shù)據(jù)來確定修正系數(shù)，從而為后續(xù)計算工作的展開奠定基礎。

1.4 計算基礎底面寬度

除上述提到注意事項外，在實際計算活動中，也需要對基礎底面寬度和累計深度關系進行梳理。在對濕陷量進行計算時，所得修正系數(shù)需要考慮側(cè)向擠出和浸水概率等因素。根據(jù)以往所得實踐資料可以得知，現(xiàn)場實際測定計算的數(shù)值和室內(nèi)試驗計算數(shù)值之間也存在一些差異，為了確保計算值可以更加接近實測數(shù)值，也需要做好關系梳理，以得到更加準確的計算數(shù)據(jù)。對此，在實際計算中，也需參考《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中的相關內(nèi)容，即位于基底∕壓縮層下5.0m深度處的修正系數(shù)可取值1.5，并且在對總濕陷量展開計算時，其累計深度也需要做好各參數(shù)條件的計算工作。常用計算公式如下：z=b×(2.5-0.4lnb)，其中，z表示地基∕壓縮層的深度，計量單位為m；b表示基礎寬度，計量單位為m。該公式適用于1～30m的地面范圍，超出該范圍的濕陷性黃土地區(qū)，需利用其他公式進行計算。

2 孔內(nèi)深層擠密樁法的作用機理

孔內(nèi)深層擠密樁法采用沖擊成孔，錘的重量為2～5t，不得進行預鉆孔，采用由里向外的施工順序成樁。填料前，孔底必須夯實；填料時，樁體混合料應分層回填夯實。根據(jù)《復合地基技術規(guī)范》（GB∕T50783）估算，水泥土樁樁體填料試樁預估豎向單樁豎向承載力特征值約為470kN，而復合地基承載力特征值約為400kPa，樁間土的承載力特征值約為200kPa。根據(jù)設計要求，在對其進行處理后的地基，需滿足在400kPa壓力下地基不再存在濕陷性問題，是目前經(jīng)常使用到的施工方法。

3 孔內(nèi)深層擠密樁法處理濕陷性黃土的檢測要點

3.1 濕陷性檢測試驗

在對孔內(nèi)深層擠密樁法應用價值進行評價時，需展開濕陷性檢測工作，這也需組建相應的試驗工程，對于地基處理前和處理后兩個狀態(tài)的土質(zhì)參數(shù)進行試驗，從而評價400kPa 壓力下地基區(qū)域濕陷性消除情況。在具體試驗中，會在地基處理前篩選3個探測點，在完成地基處理后，會在相鄰位置選擇3個探測點，分別取樣編號之后，依序展開土工試驗。根據(jù)以往統(tǒng)計資料可以得知，在孔內(nèi)深層擠密樁法展開施工時，距離地表10.0m 以內(nèi)的土層，超過70%都會在400kPa 壓力下表現(xiàn)出較強的濕陷性。而使用孔內(nèi)深層擠密樁法完成施工后，距離地表10.0m以內(nèi)的土層，都會在400kPa壓力下消除濕陷性。由此可見，孔內(nèi)深層擠密樁法具備良好的應用價值［1］。

3.2 樁間土靜載試驗

在對孔內(nèi)深層擠密樁法應用價值進行評價時，需展開樁間土靜載試驗工作，這也需組建相應的試驗工程，對于地基處理前和處理后兩個狀態(tài)的土質(zhì)參數(shù)進行試驗，從而評價400kPa壓力下地基區(qū)域濕陷性消除情況。在具體試驗中，等待孔內(nèi)深層擠密樁法完成施工后28d時，也需要展開單樁豎向靜載試驗，以此來判斷土層承載力的合規(guī)性。通常會使用浸水靜載荷試驗來獲取試驗數(shù)據(jù)，連續(xù)浸水時間需超過10d，而且浸水過程中也需要添加一倍設計荷載，隨后，再增加一倍設計荷載，根據(jù)得到數(shù)據(jù)來分析樁間土靜荷載的合規(guī)性［2］。在監(jiān)測點的選擇中，需要選擇至少3個監(jiān)測點，根據(jù)得到數(shù)據(jù)來完成曲線繪制，討論浸水荷載波動情況。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，在加載到一倍荷載時，其浸水10d 后所表現(xiàn)出的沉降穩(wěn)定性較強，沒有出現(xiàn)附加下沉的情況，這也表明，處理后的地基在水浸濕之后土體結(jié)構(gòu)并沒有出現(xiàn)破壞的情況，可見該作業(yè)方法可以消除地基濕陷性。根據(jù)相應設計規(guī)范可以得知，在一倍荷載情況下設計要求為200kPa，而計算所得的承載力平均值大于該數(shù)值，表明該方法處理結(jié)果滿足要求。

3.3 復合地基靜載試驗

在對孔內(nèi)深層擠密樁法應用價值進行評價時，也需要展開復合地基靜載試驗工作，這也需組建相應的試驗工程，對于地基處理前和處理后兩個狀態(tài)的土質(zhì)參數(shù)進行試驗，從而評價400kPa壓力下地基區(qū)域地基靜載試驗結(jié)果的合規(guī)性。在具體試驗中，會在地基處理前篩選3個探測點，在完成地基處理后，會在相鄰位置選擇3個探測點，分別取樣編號之后，依序展開土工試驗。具體試驗為：選擇長度為1100mm 的方形鋼板來作為承載力施加載體，從而得到相應的荷載試驗曲線，并且利用相對變形法和極限承載力法來對試驗后承載力特征值進行計算，以得到準確可靠的計算結(jié)果。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，在加載到極限荷載時，地基所表現(xiàn)出的沉降穩(wěn)定性較強，沒有出現(xiàn)附加下沉的情況，這也表明，處理后的地基在水浸濕之后土體結(jié)構(gòu)并沒有出現(xiàn)破壞的情況，可見該作業(yè)方法可以消除地基濕陷性。根據(jù)相應設計規(guī)范可以得知，在極限荷載情況下設計要求為400kPa，而計算所得的承載力平均值大于該數(shù)值，表明該方法處理結(jié)果滿足要求。需要注意的是，在整個試驗過程中，需要做好單一變量的控制工作，以此來確保所得計算數(shù)據(jù)的準確性與可靠性［3］。

3.4 單樁豎向抗壓靜載試驗

按要求展開孔內(nèi)深層擠密樁法應用價值評價工作時，也需要展開單樁豎向抗壓靜載試驗工作，為了提升分析結(jié)果的準確性，也需組建相應的試驗工程，對于地基處理前和處理后兩個狀態(tài)的土質(zhì)參數(shù)進行試驗，從而評價400kPa 壓力下地基區(qū)域地基靜載試驗結(jié)果的合規(guī)性。在具體試驗中，會在地基處理前篩選3 個探測點，等待地基完成處理后，會在相鄰位置選擇3個探測點，分別取樣編號之后，依序展開土工試驗。具體試驗為：選擇長度為500mm的圓形鋼板來作為承載力施加載體，從而得到相應的荷載試驗曲線，并且利用極限承載力法來對試驗后承載力特征值進行計算，以得到準確可靠的計算結(jié)果。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，在加載到極限荷載時，地基所表現(xiàn)出的沉降穩(wěn)定性較高，土體結(jié)構(gòu)也沒有出現(xiàn)破壞的情況，可見該作業(yè)方法可以消除地基濕陷性。根據(jù)相應設計規(guī)范可以得知，在極限荷載情況下設計要求為400kN，而計算所得的承載力平均值大于該數(shù)值，表明該方法處理結(jié)果滿足要求。而且在此情況下，土體強度并沒有出現(xiàn)過大波動，而其強度的下降速度也沒有出現(xiàn)較大梯度。由此可見，在濕陷性黃土地區(qū)展開作業(yè)時，孔內(nèi)深層擠密樁法可以滿足相應的施工要求［4］。

3.5 增濕試驗分析

按要求展開孔內(nèi)深層擠密樁法應用價值評價工作時，會利用增濕試驗來獲取相關數(shù)據(jù)，以此來評價處理后濕陷性黃土的穩(wěn)固性。為了提升分析結(jié)果的準確性，也需組建相應的試驗工程，對于地基處理前和處理后兩個狀態(tài)的土質(zhì)參數(shù)進行試驗，從而評價400kPa壓力下地基區(qū)域地基靜載試驗結(jié)果的合規(guī)性。在具體試驗中，會在現(xiàn)場隨機選擇若干個試驗區(qū)，每一個試驗區(qū)作為一個單元來進行增濕，而每個試驗區(qū)的增濕用水量會根據(jù)天然含水量與最佳含水量之間的差值進行計算。而試驗區(qū)的增濕成孔會使用沉管成孔，其成孔直徑在150mm左右，深度需要小于擠密樁深度2.0m，按照等邊三角形展開布置，在完成增濕孔布設后，會在孔內(nèi)填充粒徑在5～10mm的礫石，以免增濕實驗中出現(xiàn)孔洞坍塌的情況［5］。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，經(jīng)過孔內(nèi)深層擠密樁法處理后的地基，其沉降穩(wěn)定性較高，土體結(jié)構(gòu)也沒有出現(xiàn)破壞的情況，而且增濕后地基的含水量可以達到14%～18%，已經(jīng)接近于地基的最佳含水量，表明該方法處理結(jié)果滿足要求。而且在此情況下，土體強度并沒有受到增濕實驗的影響，強度下降速度保持在比較穩(wěn)定的狀態(tài)。由此可見，在濕陷性黃土地區(qū)展開作業(yè)時，孔內(nèi)深層擠密樁法可以滿足相應的施工要求。

3.6 樁間土試驗

除上述提到的幾項實驗內(nèi)容外，在孔內(nèi)深層擠密樁法應用價值評價工作中，也需要組建樁間土試驗，從而獲取到相關實驗數(shù)據(jù)，評價處理后濕陷性黃土的穩(wěn)固性。從實際應用情況來看，為提高分析結(jié)果的準確性，也需組建相應的試驗工程，整理地基處理前后的土質(zhì)參數(shù)，參考相應的規(guī)范標準來確定試驗結(jié)果的合規(guī)性。在具體試驗中，會在現(xiàn)場隨機選擇若干個試驗區(qū)，隨后依次進行以下實驗：（1）擊實試驗，在具體試驗中，會使用輕型擊實方法來展開實驗，以此來獲取到最優(yōu)的含水量、最大干密度數(shù)值。（2）展開樁間土濕陷性，按要求做好樁間距控制，間隔1.0m來進行一次濕陷性試驗，從而獲取相應的基礎數(shù)據(jù)，并計算平均擠密系數(shù)，評價此方法的應用價值。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，經(jīng)過孔內(nèi)深層擠密樁法處理后的地基，其綜合穩(wěn)定性較高，成樁質(zhì)量相對較高，而且在試驗過程中土體結(jié)構(gòu)也沒有出現(xiàn)破壞的情況，平均擠密系數(shù)在0.94～0.96 之間，滿足建設規(guī)范中的相應要求，表明該方法處理結(jié)果滿足要求。而且在此情況下，土體強度并沒有因此出現(xiàn)變化，并且土體強度的下降速度也處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，沒有出現(xiàn)過大的波動。由此可見，在濕陷性黃土地區(qū)施工過程中，孔內(nèi)深層擠密樁法具備了良好的應用價值［6］。

4 結(jié)語

綜上所述，通過室內(nèi)土工試驗、樁間土靜載試驗的數(shù)據(jù)分析，說明灰土擠密樁法和夯實水泥土樁法兩種孔內(nèi)深層擠密樁法在處理深度范圍內(nèi)400kPa 壓力下均能有效消除地基土的濕陷性；通過復合地基靜載試驗和單樁靜載試驗的實驗數(shù)據(jù)分析，說明孔內(nèi)深層擠密樁法處理后的濕陷性地基土，在土體飽和狀況下，土體結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞，土體強度未發(fā)急速下降且其承載力滿足設計要求，可以用于工程建設；通過對灰土樁和水泥土樁的復合地基載荷試驗數(shù)據(jù)，按相對變形確定承載力特征值，可以為冷卻塔區(qū)域的地基處理采用何種方法提供試驗依據(jù)，以提高濕陷性地區(qū)處理結(jié)果的可靠性。