灰土擠密樁在濕陷性黃土地區(qū)地基處理中的應(yīng)用

王樹(shù)敏

摘要：濕陷性黃土是一種性質(zhì)十分特殊的土，在一定的壓力條件下，下沉穩(wěn)定之后，受到水的浸濕，這樣土質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)快速被破壞，出現(xiàn)明顯的附加下沉?；彝翑D密樁法加固濕陷性黃土地基為典型的土體加密法，本文即結(jié)合工程案例詳細(xì)闡述了灰土擠密樁在濕陷性黃土地區(qū)地基處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：灰土擠密樁；濕陷性黃土；地基；成孔；沉樁

一、灰土擠密樁的加固機(jī)理

灰土擠密樁在施工過(guò)程中因沖擊振動(dòng)而對(duì)樁周土體充分?jǐn)_動(dòng)，使大孔隙黃土的原有結(jié)構(gòu)受到破壞，樁間土受到很大側(cè)向擠壓力變得結(jié)構(gòu)緊密，形成了強(qiáng)制擠密區(qū)、擠密區(qū)以及擠密影響區(qū)，提高了樁周土體模量，減小了地基整體壓縮變形。又因?yàn)闃扼w是由石灰和土拌和夯填而成，其作用原理是石灰和土拌合物通過(guò)離子交換、凝硬反應(yīng)，以及石灰的碳化與結(jié)晶等物理化學(xué)反應(yīng)形成具有高強(qiáng)度和大模量的灰土樁，相鄰兩樁或三樁成孔擠密后，使樁周土體干密度進(jìn)一步增大，樁體與樁間共同組成人工復(fù)合地基，從而改善土質(zhì)，降低土體原始孔隙比，使土體由高壓縮性變?yōu)榈蛪嚎s性，以達(dá)到消除濕陷性提高承載力的目的。

二、灰土擠密樁在濕陷性黃土地區(qū)地基處理中的應(yīng)用

（一）工程概況

1、場(chǎng)地地質(zhì)條件

某建筑場(chǎng)地地層巖性自上而下依次為第四系全新統(tǒng)人工填土、殘積黑壚土、沖洪積黃土狀土、卵石等。按其地質(zhì)時(shí)代成因類型、埋藏條件、巖性特征和物理性質(zhì)等，地基土劃分為五個(gè)工程地質(zhì)層。巖土工程勘察報(bào)告指出：②層黑壚土（層底埋深1.6 m～3.2 m），③層和④層黃土狀土（層底埋深分別為5.0 m～6.6 m，7.10 m～12.8 m）均具濕陷性，濕陷土層分布最大深度為11.2 m。建設(shè)場(chǎng)地判定為自重濕陷性黃土場(chǎng)地，自重濕陷量計(jì)算值為19 mm～455 mm。地基濕陷等級(jí)判定為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重），地基濕陷量計(jì)算值ΔS為451 mm～909 mm。地下水位埋深大于20 m，建設(shè)場(chǎng)地及附近無(wú)不良地質(zhì)作用。住宅樓基礎(chǔ)埋深1.80 m，根據(jù)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范的規(guī)定，該工程應(yīng)消除地基部分濕陷量的地基處理，不能采用天然地基。

2、地基處理方案

本工程的地下水位埋深大于20 m，灰土擠密樁法可以處理地基的深度為5 m～15 m，不僅可以消除地基土的部分濕陷性，而且還可以提高地基土的承載力及其水穩(wěn)定性，所以采用灰土擠密樁法進(jìn)行整片地基處理最為適宜。

（二）灰土擠密樁設(shè)計(jì)

本工程灰土擠密樁設(shè)計(jì)為樁直徑400 mm，排距為866 mm，樁中心距為1 000 mm，樁孔按等邊三角形布置?；彝翑D密樁打至卵石層上，樁長(zhǎng)在8 m～9 m之間。整片處理地基，處理的范圍分別超出外墻基礎(chǔ)底面外緣2.4 m～2.6 m。

2、樁體材料

（1）土料：選用純凈的黃土，有機(jī)質(zhì)含量小于2%。使用前過(guò)篩，粒徑不得大于15 mm，含水量控制在最優(yōu)含水量的3%左右。

（2）石灰：采用二級(jí)石灰，石灰中活性CaO，MgO含量不應(yīng)低于50%，粒徑應(yīng)小于5 mm，夾石量不大于5%，未消解的殘?jiān)坎淮笥?1%。使用前24 h加水粉化。

（3）灰土：用質(zhì)量合格的消石灰和純凈黃土，按2∶8體積比配制，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)最大干密度ρdmax為1.55 g/cm3，最優(yōu)含水率 Wopt為 17%。施工時(shí)在接近最優(yōu)含水量（15%～19%）的情況下拌和均勻，隨拌隨填，不得隔日使用。

（三）灰土擠密樁施工

1、施工前檢測(cè)

施工前檢測(cè)地基土的含水量、飽和度，當(dāng)?shù)鼗恋暮啃∮?2%或大于 24%、飽和度大于 65% 時(shí)不能施工。處理地區(qū)地基土的含水量宜接近最佳含水量，當(dāng)土的含水量低于 12% 時(shí)，對(duì)處理范圍內(nèi)的土層進(jìn)行增濕。增濕處理應(yīng)在地基處理前 4 d ～6 d完成，需增濕的水通過(guò)一定數(shù)量和一定深度的滲水孔均地滲入處理范圍的土層中。

2、施工方法

（1）施工采用2.5 t柴油錘錘擊沉管成孔，夾桿式夯填機(jī)對(duì)樁孔進(jìn)行回填夯實(shí)。

（2）成孔順序由內(nèi)圈向外圈推進(jìn)，按隔排、隔行跳打的方式進(jìn)行。根據(jù)本工程的實(shí)際可分段進(jìn)行，若局部出現(xiàn)小面積縮孔或回淤，則采用回填干土料或生石灰渣，反復(fù)打成孔。

（3）樁機(jī)就位應(yīng)平穩(wěn)，樁管中心應(yīng)準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)樁位，從兩個(gè)相互垂直的方向用線錘校準(zhǔn)樁管的垂直度，避免造成成孔后垂直度超差。并在樁管上標(biāo)記管長(zhǎng)米數(shù)，以控制樁長(zhǎng)符合設(shè)計(jì)要求。

（4）樁孔回填前應(yīng)空夯不少于5擊，以聽(tīng)到孔底發(fā)出清脆的響聲為止?；靥顟?yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定的填料量、夯擊次數(shù)、夯錘提升高度等施工控制參數(shù)嚴(yán)格要求。

3、質(zhì)量控制

（1）成孔后應(yīng)及時(shí)驗(yàn)收，并認(rèn)真填寫成孔記錄，對(duì)驗(yàn)收不合格的孔應(yīng)及時(shí)修整，以免影響后續(xù)工序。嚴(yán)禁漏孔或錯(cuò)位現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）用于填料的素土，不得含有雜質(zhì)，過(guò)篩后粒徑不得大于20 mm，熟石灰要符合三級(jí)以上的標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)篩后粒徑不大于5 mm。拌好的灰土顏色一致，含水率掌握在最優(yōu)含水率的±2%。

（3）成孔中心位移不大于50 mm，鋼尺配合經(jīng)緯儀或拉線檢測(cè)，抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的5%。

（4）成孔垂直度偏差不應(yīng)大于1.5%，鋼尺配合吊線錘檢查，抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的5%。

（5）樁徑偏差不小于-20 mm，鋼尺檢查，抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的5%。

（6）成孔深度只允許正偏差，尺量檢查，抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的5%。

4、施工要求

灰土擠密樁施工應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)某煽自O(shè)備及沖擊方法，成孔時(shí)地基土宜接近最優(yōu)的含水量，需要時(shí)要對(duì)處理范圍內(nèi)的土層進(jìn)行增濕。成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)的施工順序?yàn)檎幚?，?yīng)從里向外隔排隔行跳打進(jìn)行。施工中要有專人監(jiān)督成孔及回填夯實(shí)的質(zhì)量，并做好施工記錄。

三、灰土擠密樁應(yīng)用中易出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)用效果分析

（一）易出現(xiàn)的問(wèn)題

施工中碰到的問(wèn)題主要是成孔過(guò)程中的塌陷和縮頸；沉管過(guò)程中的反?，F(xiàn)象：如樁錘回跳過(guò)高，沉樁速度過(guò)慢或過(guò)快現(xiàn)象等。上述問(wèn)題的產(chǎn)生，歸根結(jié)底，就是地基土的含水量太大或太小。根據(jù)工程實(shí)踐及施工經(jīng)驗(yàn)：

1、當(dāng)天然土的含水量≥24%，飽和度 > 65% 時(shí)，樁孔可能縮頸，樁孔周圍的土容易隆超，擠密效果差，沉樁速度過(guò)快。

處理辦法：樁孔有局部的輕微縮頸現(xiàn)象，用洛陽(yáng)鏟削擴(kuò)樁頸，達(dá)到設(shè)計(jì)要求立即回填夯實(shí)。樁孔縮頸較嚴(yán)重，可在孔內(nèi)填入干散砂土、生石灰塊或碎磚渣，稍停一段時(shí)間后，再將樁管沉入土中重新成孔。

2、當(dāng)天然土的含水量<12% 時(shí)，土呈堅(jiān)硬狀態(tài)，成孔擠密困難，可能出現(xiàn)樁錘回跳過(guò)高，沉樁速度過(guò)慢等現(xiàn)象，容易造成設(shè)備損壞。

處理辦法：對(duì)地基土進(jìn)行加水增濕，使地基土達(dá)到或接近最優(yōu)含水量。

3、當(dāng)天然土的含水量接近最優(yōu)（或塑限）含水量時(shí)，成孔施工速度快，樁間土的擠密效果好。但現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)往往并非理想狀況的含水量，則可考慮，對(duì)含水量介于12% ～24% 的土，只要成孔施工順利，樁孔不出現(xiàn)縮頸，樁間土的擠密效果符合設(shè)計(jì)要求，不一定要采取增濕或涼干措施，這樣，既能減少施工麻煩，又可加快工程進(jìn)度。

（二）應(yīng)用效果分析

灰土擠密樁施工完畢后，經(jīng)檢測(cè)，其結(jié)果表明：該灰土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求值220kPa；該灰土擠密樁樁身灰土壓實(shí)系數(shù)平均值為0.97，滿足設(shè)計(jì)要求；樁間土的最小擠密系數(shù)在0.80～0.88之間，平均值為0.87，滿足丙類建筑不小于0.84的要求；該灰土擠密樁復(fù)合地基在處理深度范圍內(nèi)土的濕陷性已基本消除，滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

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