灰土擠密樁法在濕陷性黃土地區(qū)路基施工中的應(yīng)用

秘榮明

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

在高速公路路基施工中，濕陷性黃土地區(qū)路基受到水的影響，易發(fā)生濕陷變形，造成路基結(jié)構(gòu)破壞，降低公路使用安全性。為解決濕陷變形問題，必須有效處理基礎(chǔ)地面全部濕陷性土層?；彝翗稊D密法是利用成孔過程橫向擠壓周圍土層，使樁間土層擠壓密實(shí)，再向樁孔填入灰土振搗密實(shí)的一種地基處理方法，能夠?qū)裣菪渣S土地區(qū)的特殊地基擠密成復(fù)合地基，起到加固地基的作用。

1 工程概況

某高速公路A7合同段沿線為濕陷性黃土地區(qū)，以中等－強(qiáng)濕陷性為主，濕陷層厚度為5～10cm。路段沿線分布馬蘭黃土、黃土狀土，大部分黃土為灰黃色原生黃土，膠結(jié)性、壓實(shí)性較差，經(jīng)檢測(cè)濕陷系數(shù)為0.03～0.07，屬于中等濕陷。為減輕黃土地區(qū)濕陷程度，穩(wěn)定路基結(jié)構(gòu)，采用灰土擠密樁法加固路基，以控制地基變形、工后沉降，保證本路段路基施工質(zhì)量。

2 灰土擠密樁法在濕陷性黃土地區(qū)路基施工中的應(yīng)用

灰土擠密樁法的施工工藝流程為：清理現(xiàn)場(chǎng)→場(chǎng)地整平→開挖土方→施工放樣→成孔→填料夯實(shí)→檢測(cè)→碾壓樁頭→灰土墊層施工→驗(yàn)收[1]。在本工程的路基施工中，灰土擠密樁法應(yīng)用如下：

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 清理現(xiàn)場(chǎng)

（1）施工前清理表面雜物，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的灰土樁頂標(biāo)高控制挖方深度；按照基礎(chǔ)平面圖施工放樣，復(fù)測(cè)軸線、樁位，報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收。

（2）整理施工圖紙、地質(zhì)勘察報(bào)告、施工組織設(shè)計(jì)等資料，做好施工技術(shù)交底工作，明確施工質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)；統(tǒng)一對(duì)設(shè)計(jì)樁位編號(hào)，依據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)、軸線控制樁對(duì)設(shè)計(jì)樁位放樣，放樣后標(biāo)識(shí)。

2.1.2 試驗(yàn)段施工

（1）在正式施工前開展試驗(yàn)段施工，確定灰土擠密樁施工中各項(xiàng)施工參數(shù)，包括灰土白灰劑量、含水量、填料分層厚度、夯錘質(zhì)量、夯錘落距、夯擊次數(shù)等[2]。

（2）檢測(cè)復(fù)合地基質(zhì)量，判斷樁間土擠密系數(shù)、樁體干密度、壓實(shí)系數(shù)、樁間土濕陷性、復(fù)合地基承載力等指標(biāo)是否達(dá)到質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，在質(zhì)量檢驗(yàn)合格之后編制總結(jié)性文件，用于指導(dǎo)正式施工。

2.1.3 材料質(zhì)量檢測(cè)

（1）本工程采用新鮮的生石灰，要求生石灰最大粒徑不得超過5mm，活性氧化鈣和氧化鎂的含量大于55%，含石量不得超過5%[3]。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求控制土料質(zhì)量，要求土料塑性大于4，有機(jī)質(zhì)含量小于5%，選用粉土，不得選用膨脹土、粗粒土、凍土、鹽漬土。

2.2 樁位布設(shè)

采用平地機(jī)整平施工現(xiàn)場(chǎng)，灑水碾壓，按照設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量放樣，確定路基邊樁、中樁、坡腳樁、斷面樁的位置；路線控制樁布設(shè)與路中心保持一定距離，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙完成灰土擠密樁布點(diǎn)，樁位平面布置采用正三角形，用電鉆鉆孔灌入白灰，做好標(biāo)記，孔深30～40cm，直徑2.5cm，各孔對(duì)應(yīng)樁位編號(hào)[4]。

2.3 成孔

2.3.1 孔位布置

本工程采用沖孔法，減少對(duì)地下障礙物和地下水的影響，根據(jù)設(shè)計(jì)要求控制孔深、孔徑，施工順序?yàn)橄韧夂髢?nèi)，同排成孔間隔2孔，防止出現(xiàn)塌孔或縮孔問題；樁孔直徑為300～450mm，采用三角形布置樁孔，相鄰樁孔中心距離為樁孔直徑的2.0倍。

2.3.2 鉆孔

（1）鉆機(jī)就位，安裝鉆塔和鉆桿，控制鉆具長(zhǎng)度，防止因鉆具過長(zhǎng)影響鉆孔垂直度；檢查鉆尖與樁點(diǎn)之間的偏差，不得超過10mm。

（2）鉆孔過程中緩慢下放鉆頭，如果遇到凍土層或地表硬層，要先用風(fēng)鎬進(jìn)行處理，去除障礙物，之后再繼續(xù)下鉆。

（3）鉆至設(shè)計(jì)要求的孔深后，檢查虛土厚度，及時(shí)清理掉過厚的虛土。

2.3.3 夯擊

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定機(jī)械夯機(jī)次數(shù)，采用履帶式灰土打樁機(jī)夯擊6～8次，打樁機(jī)錘重1.5t；在鉆機(jī)無法就位的邊角處，對(duì)孔深4m，孔徑40cm的成孔采用人工夯實(shí)法，使用夾桿式夯實(shí)機(jī)，錘重140kg，小落距輕夯3～5次，重夯8次以上，每次夯錘落距需大于60cm[5]。

2.3.4 檢測(cè)

檢測(cè)樁孔相關(guān)參數(shù)，測(cè)量樁管長(zhǎng)度，要求樁長(zhǎng)不小于設(shè)計(jì)值；現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)地基承載力、樁體和樁間土干密度，需符合設(shè)計(jì)要求；用鋼尺測(cè)量樁徑，允許誤差不得超過-20mm。

2.4 夯實(shí)成樁

2.4.1 選用夯實(shí)設(shè)備

選用重量為100～300kg的夯錘，夯錘下端為尖錐形椎體，夯錘上端部位為弧形，夯錘最大直徑要小于樁孔直徑15cm[6]。

2.4.2 灰土混合料拌和

在拌和灰土混合料前，用石灰粉碎消解機(jī)消解生石灰；在拌和灰土混合料時(shí)，控制灰土用量和含水量，將灰土體積比控制在3∶7，采用移動(dòng)式灰土拌和機(jī)均勻拌和，機(jī)械攪拌超過30min，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)確定灰土混合料的參數(shù)性能，當(dāng)灰土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)灰土混合料性能。

2.4.3 夯實(shí)施工

（1）成樁時(shí)對(duì)孔底連夯8次，以提高地基土的密實(shí)度。

（2）在填筑時(shí)遵循一填三夯的原則，不得出現(xiàn)突然填料。填料過程中，每次填入孔內(nèi)的灰土混合料以一鐵鍬量為上限，鐵鍬尺寸為25cm×30cm。由于人工控制填料厚度和數(shù)量的作業(yè)效率較慢，所以在本工程中采用自動(dòng)送料夯實(shí)機(jī)替代人工填料方式，提升作業(yè)效率。

（3）成樁后在頂部碾壓，碾壓時(shí)使用壓路機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高控制實(shí)際的樁頂夯填實(shí)際高度，大于設(shè)計(jì)標(biāo)高30～50cm[7]。

（4）碾壓后填筑灰土墊層，墊層施工要鑿除多余的樁體，不得在孔內(nèi)直接填料。

2.5 施工質(zhì)量檢測(cè)

2.5.1 灰土檢測(cè)

在集中拌和灰土過程中，對(duì)每批次灰土石灰劑量、含水量?jī)身?xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定指標(biāo)偏差，繪制EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線，指導(dǎo)各批次劑量拌和控制，確定灰與土的體積摻配比例。

2.5.2 樁體質(zhì)量檢測(cè)

施工后，從樁頂處往下每間隔1m取芯，取樣后做好標(biāo)識(shí)，帶回實(shí)驗(yàn)室用環(huán)刀切去試樣，測(cè)定壓實(shí)系數(shù)，按照重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)際壓實(shí)系數(shù)不小于0.90。鉆芯取樣樁數(shù)不得小于樁總數(shù)的1%。

2.5.3 樁間土壓實(shí)檢測(cè)

樁頭碾壓施工后，用環(huán)刀法檢測(cè)樁間土0～300mm的壓實(shí)系數(shù)，要求壓實(shí)系數(shù)不得小于0.90；在整平壓實(shí)施工后，檢測(cè)樁間土壓實(shí)系數(shù)。

2.5.4 濕陷系數(shù)檢測(cè)

在樁體壓實(shí)系數(shù)取芯的過程中同步取樣樁間土，用取芯機(jī)分層取芯，由樁頂向下每隔1m取芯一次，按照1/1000m2檢測(cè)樁間土濕陷系數(shù)，借助固結(jié)儀測(cè)定試樣的濕陷系數(shù)。通過檢測(cè)結(jié)果顯示，樁間土濕陷系數(shù)小于0.015，表明此路段路基已經(jīng)消除濕陷[8]。

2.5.5 復(fù)合地基載荷檢測(cè)

采用油壓千斤頂檢測(cè)復(fù)合地基荷載，在承載板底部鋪設(shè)粗砂，墊層厚度為10cm，分8級(jí)加載荷載，每加載一級(jí)間隔15min觀測(cè)一次沉降，當(dāng)承壓板周圍土出現(xiàn)明顯裂隙或隆起時(shí)停止加載。每級(jí)荷載卸載后觀測(cè)回彈量，每間隔15min觀測(cè)一次。本工程中共隨機(jī)選出3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，最大試驗(yàn)荷載為234.6kN，最終沉降量為8.55mm、7.71mm、12.89mm，最大回彈量為2.47、3.14、3.02，承載力特征值均大于150kPa，滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的復(fù)合地基承載力不小于150kPa的要求。

3 結(jié)語

濕陷性黃土地區(qū)路基施工要結(jié)合黃土性質(zhì)特點(diǎn)，采用灰土擠密樁法處理黃土濕陷問題，使復(fù)合地基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在灰土擠密樁施工過程中，嚴(yán)格遵循施工工藝流程，加強(qiáng)控制樁體壓實(shí)度、樁間土壓實(shí)度、樁間土濕陷系數(shù)等各項(xiàng)參數(shù)，做好施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)工作，確保黃土濕陷問題得到有效解決，保證路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。