素土擠密樁在壩基處理中質(zhì)量控制過程分析

徐曉光

（山西鐵龍水利水電工程有限公司，山西 太原 030045）

1 工程概況

尚希莊水庫是山西省引黃入晉工程北干線上的一座中型供水調(diào)蓄水庫，水庫壩基地層為濕陷性黃土，浸水濕潤易發(fā)生濕陷變形，產(chǎn)生不均勻沉陷，破壞建筑物穩(wěn)定，黃土地基的濕陷性成為水庫的主要地質(zhì)問題之一，因此在濕陷性黃土地區(qū)進行工程建設(shè)時必須對壩基場地的濕陷類型和地基的濕陷等級按工程建設(shè)需要進行地基處理。

尚希莊水庫呈東北—西南向的橢圓形狀，庫區(qū)地形平緩，總體西北高，東南低，水庫大壩壩型為環(huán)形布置，壩軸線總長3992.6m，最大壩高17.0m，壩頂寬6.0m，總庫容1120.21萬m3，調(diào)節(jié)庫容1005.00萬m3。

尚希莊水庫位于中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)的Ⅳ山西冀北地區(qū)，壩基土主要為第四系上更新統(tǒng)低液限黏土、低液限粉土及粉土質(zhì)砂，均具濕陷性。根據(jù)勘察結(jié)果，確定壩基土具濕陷性，清基后壩基為非自重—自重濕陷性場地，濕陷土層下限深度1.5～12.5m，濕陷等級多為Ⅰ級（輕微）、Ⅱ級（中等），局部為Ⅲ級（嚴(yán)重）。濕陷等級為Ⅰ級（輕微）的濕陷土層厚度0.5～7.0m，平均厚度約3.3m；濕陷等級為Ⅱ級（中等）的濕陷土層厚度3.6～12.1m，平均厚度約7.5m，濕陷等級為Ⅲ級（嚴(yán)重）的濕陷土層厚度10.4m。

2 質(zhì)量控制措施

2.1 素土擠密樁工藝

一是成孔采用隔排隔點法施工。由于在施工過程中錘擊成孔、夯擴成孔及夯填過程中的震動較大，導(dǎo)致孔間距最大僅1.4m，其他樁孔坍塌。二是孔位采用梅花形布置。素土擠密樁主要依靠管樁和線錘在成孔過程中擠壓樁間土和夯實回填土使壩基達到設(shè)計要求的密實度。梅花形布孔是壩基達到密實度最佳的布孔方式。三是素土擠密樁施工流程為清除整平施工場地、控制點測量放樣、樁機就位、復(fù)測樁點、成孔施工、孔底夯實、土料檢測、成樁質(zhì)量檢測等。

2.2 施工參數(shù)試驗

為保證施工質(zhì)量，施工前期進行兩個區(qū)域的參數(shù)取樣試驗，分別使用柴油錘擊沉管成孔法和線錘沖擊夯擴成孔法。根據(jù)兩個試驗區(qū)的檢測結(jié)果，最終確定施工參數(shù)。夯填材料取工程施工現(xiàn)場的低液限粉質(zhì)黏土。夯填機械采用夾桿錘和線錘。夾桿錘錘重要求大于150 kg，提升沖擊高度大于0.6m，夯填每次填土10 cm，夯擊3次；線錘錘重要求大于300 kg，提升沖擊高度大于2.0m，夯填每次填土40 cm，夯擊6次。

2.3 孔位質(zhì)量控制

素土擠密樁孔位采用全站儀配合鋼尺進行孔位放樣，利用全站儀放樣同一排孔兩邊的孔位，并作為控制點，利用鋼尺分別測量中間孔的孔位，然后進行全站儀抽檢復(fù)測，保證孔位的偏差符合設(shè)計要求。樁機就位后進行復(fù)測，確保樁位偏差度不超過50 mm。

2.4 孔斜質(zhì)量控制

樁機就位進行整平、調(diào)直，利用水平尺調(diào)直管樁，確保樁身垂直度不超過1.5%，成孔后利用測斜儀進行孔斜質(zhì)量檢查。

2.5 錘擊沉管成孔質(zhì)量控制

在錘擊成孔過程中，必須嚴(yán)格把控成孔深度、直徑、垂直度。

孔深控制：在樁管上標(biāo)記深度刻線，在管樁下沉過程中孔深達到設(shè)計要求，拔出樁管后利用測繩進行復(fù)測，確保成孔質(zhì)量。

直徑控制：以直接控制管樁直徑，確保孔徑質(zhì)量。

垂直度控制：利用水平尺或經(jīng)緯儀直接控制樁機及樁管的垂直度，確保在管樁下沉過程中垂直成孔。

2.6 材料質(zhì)量控制

施工填筑材料就地取材，以庫區(qū)中的純凈黃土、粉質(zhì)黏土、粉土為主材。施工時先將原始地貌中的表層土清除50 cm后進行使用；土料中有機質(zhì)含量不能超過5%，且不能使用塑性指數(shù)超過17的黏土和小于4的沙土；土料中不能夾有磚塊、瓦礫、生活垃圾、雜土、凍土或膨脹土；現(xiàn)場測定土料的含水率，通過實驗獲得土料含水率達到10.5~13.1時達到最佳壓實效果，且經(jīng)過擊實試驗得出填料的最大干密度達到1.79。現(xiàn)場配置臨時實驗室，進行土樣的質(zhì)量檢測，確保土質(zhì)質(zhì)量、含水率等指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)范要求。

2.7 夯填質(zhì)量控制

夯填機械采用夾桿錘和線錘等夯填設(shè)備，夯填土料前必須保證夯錘垂直落入孔底，并對底部進行夯實，直至孔底發(fā)出清脆的夯擊聲音后進行回填土料夯實?；靥钔亮媳仨毴斯げ僮?，嚴(yán)禁機械設(shè)備進行土料回填，以避免一次性填料過厚，影響夯填質(zhì)量。

2.8 施工難點及控制措施

在施工過程中主要存在兩方面問題：一是為確保最優(yōu)含水率達到12.9%，必須進行現(xiàn)場土料檢測，達不到指標(biāo)要求時，可采取以下措施：現(xiàn)場材料進行提前灑水；在料場清除地表土后，進行簡單的圍堰，圈出一個區(qū)域進行灌溉，達到指標(biāo)要求后進行取土。二是樁位控制點的保護。在施工場地主要為大型機械設(shè)備施工，且自卸汽車在場地內(nèi)進行土料運輸，這樣會經(jīng)常損壞樁位控制點，經(jīng)常放線增加工作強度，影響工程進度。這種情況下主要采取在控制點上打孔灌入白灰再插入竹棍的方法，避免工程機械設(shè)備的碾壓、掩埋找不到樁點的問題，減少勞動強度，加快工程進度。

3 質(zhì)量檢測

素土擠密樁的質(zhì)量檢測主要檢測樁身的壓實度和樁間土的干密度，檢測方式為在梅花形樁間進行人工挖探井。在成孔的探井中進行檢測土參數(shù)取樣，土樣包括樁間土和樁體土，并按孔深每隔1m取一個土樣。按設(shè)計要求樁體壓實后壓實度不小于95%，經(jīng)最終檢測結(jié)果樁體壓實度平均值為96.9%，合格率為89.8%。檢測數(shù)量為總樁數(shù)的0.5%。樁間土的干密度不小于1.5 g/cm3，濕陷系數(shù)小于0.015。樁間土的干密度平均值為1.53 g/cm3，樁間土平均濕陷系數(shù)為0.0072，合格率99%。