灰土擠密樁基礎處理試驗分析

侯振倫

（山西省漳河水利工程建設管理局 山西長治 046011）

濕陷性黃土廣泛分布于我國西北的大部分地區(qū)，分為自重濕陷性和非自重濕陷性。濕陷性黃土是在一定壓力下受水浸濕，土體結構迅速破壞并產生顯著附加下沉的黃土。常用的濕陷性黃土的地基處理方法有：墊層法、強夯法、擠密法、預浸水法等[1]?；彝翑D密樁基礎處理具有易施工，處理效果好，取材方便且經(jīng)濟等優(yōu)點，可處理濕陷性黃土層厚度為5～15 m。

1 工程概況

某調蓄水池位于壺關縣，工程級別為Ⅲ等3級，總容積14萬m3，地面高程為970.0～975.0 m，場地地基持力層為低液限粉土，結構較松散，為弱—中等透水層，場地為自重濕陷性，地基濕陷等級為Ⅱ等（中級），濕陷土層下限深度12 m。

設計要求：地基處理采用灰土擠密樁，灰土比例為3∶7，等邊三角形布置，樁距1.0 m，樁徑400 mm，有效樁長10 m、8 m及5 m。樁孔填料的平均壓實系數(shù)不得小于0.97，樁間土平均擠密系數(shù)不得小于0.93。地基處理后復合地基承載力特征值不小于150 kPa，并消除處理深度范圍內的濕陷。

2 施工工序及質量控制

2.1 施工工序

場地平整、放線定樁位、樁機就位、成孔、成孔驗收、夯填、驗收。

2.2 原材料質量控制

1）土料：場地清表后，選用就地挖取的純凈黃土，其有機質含量不得超過5%，不得含有其它雜質，含水量應符合規(guī)定。土料在回填前應過篩，土塊的粒徑不宜大于20 mm。

2）石灰：石灰選用生石灰消解3～4 d后過篩的熟石灰粉，石灰質量不低于Ⅲ級，不得含有粒徑大于5 mm的生石灰塊及其他雜質，生石灰不得直接用于拌制灰土。

3）灰土拌合要均勻，顏色一致，嚴格控制含水率在最優(yōu)含水率的±2%范圍內，對含水率過高或者不足的灰土禁止使用。3∶7灰土拌合完成，采用裝載機運送至篩分機進行過篩處理后及時用于回填?；彝涟韬现付▽ｉT的技術員監(jiān)督檢查灰土配比，現(xiàn)場試驗員在回填前對灰土的含水率進行現(xiàn)場檢測。制備好的灰土要隨拌隨用，當天使用完畢，雨天采用塑料布遮蓋，避免遭受雨淋。

2.3 成孔和夯填質量控制

成孔設備采用液壓步履式擠密灌注打樁機，外徑為425 mm、夯錘重5 t，成孔依次逐排由外向內進行，隔排隔行，間隔1～2孔跳打方式。在鉆桿上標注設計樁長位置，打樁完成后，檢查其樁長、樁徑、垂直度等滿足驗收要求后方可進行填料。

填料前先進行孔底夯擊至少2～3次，保證將孔底回落土深度內的松土壓實；填料應在成孔后及時進行，以防止鄰孔之間互相擠壓造成相鄰孔縮孔或振動坍塌。若出現(xiàn)縮孔縮頸現(xiàn)象，可采用回填灰土復打處理，也可采用碎磚渣、干砂等填入孔內進行夯填。填料應分層均勻進行，專人監(jiān)督每次的填料方量、夯擊次數(shù)、提升高度等，并做好記錄。

3 試驗及成果分析

3.1 樁體及樁間土試驗檢測

本次試驗委托第三方專業(yè)檢測機構進行試驗分析。經(jīng)現(xiàn)場取樣，試驗室進行擊實試驗得出：素土最大干密度1.74 g/cm3，最優(yōu)含水率19.3%；灰土最大干密度1.52 g/cm3，最優(yōu)含水率16.9%。通過現(xiàn)場試樁試驗確定的施工參數(shù)為：每次填料0.1m3，夯擊次數(shù)不小于6次，夯錘錘擊高度不低于3 m，連續(xù)分層夯實至設計標高。

開挖探井，自樁頂向下0.5 m處開始沿樁長方向每1 m對樁體及樁間土分別利用環(huán)刀取樣1組（2個點），測定灰土樣品及土樣的干密度，換算成平均干密度，通過與擊實報告中最優(yōu)含水率下的最大干密度的比值計算得出樁體的平均壓實系數(shù)及樁間土的平均擠密系數(shù)。

本文中以設計樁長為10 m的灰土擠密樁為例，分析其試驗成果。根據(jù)室內土工試驗得出，樁體平均壓實系數(shù)為0.98，樁間土平均擠密系數(shù)為0.937，濕陷性系數(shù)及自重濕陷系數(shù)均小于0.015，處理深度范圍內樁間土濕陷性已消除，滿足設計要求。

3.2 單樁復合地基承載力

3.2.1 試驗設備

承載力檢測采用壓重平臺反力裝置，反力系統(tǒng)由配重塊、組合鋼梁、承壓板組成，承壓板四個角安裝測沉降的百分表。由一臺500 KN的液壓千斤頂及其配套的手動油泵施加垂直荷載，用量程100 MPa等級0.4級的壓力表量測加載值。

3.2.2 試驗方法

根據(jù)單根樁處理的有效面積計算得出承壓板面積為0.865 m2，承壓板選擇方形板，板下鋪設10 cm的中砂墊層[2]。加載等級分為10級，每級加載值為30kPa，最終加載值不小于設計復合地基承載力特征值的2 倍，即 300 kPa。

3.2.3 試驗結果

本文選擇FH7點作為研究對象，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分別計算得出p-s曲線及s-lgt曲線（圖1），其中p為荷載，s為沉降量，t為時間。FH7點最終加載值至300 kPa，最終沉降21.20 mm，卸載后殘余沉降為18.26 mm。該點p-s曲線呈圓滑型，特征點不明顯，無明顯陡降段，最大加載值的一半小于相對變形s/d=0.008所對應的荷載，因此取最大加載值的一半作為該點的復合地基承載力特征值。

圖1 p-s曲線及s-lgt曲線

4 結論

通過對本工程灰土擠密樁的試驗分析，樁體平均壓實度、樁間土擠密系數(shù)及單樁復合地基承載力均滿足設計及規(guī)范要求，消除了處理范圍內土的濕陷性，提高了地基承載力，為類似工程提供參考。