公路工程濕陷性地基處理灰土擠密樁技術(shù)分析

李 晶

(山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司，山西 太原 030006)

0 前 言

在濕陷性地基處理中采用灰土擠密樁技術(shù)，能夠有效提升地基結(jié)構(gòu)承載力與穩(wěn)定性，同時(shí)具備施工效率高、操作簡單便捷、技術(shù)較為成熟等特點(diǎn)?；彝翑D密樁技術(shù)重視挖棄土方的有效利用，防止棄土對自然環(huán)境造成不良影響。相較于強(qiáng)夯與重錘夯實(shí)技術(shù)而言，灰土擠密樁技術(shù)對項(xiàng)目周邊房屋與居民生活造成的影響比較小，能夠?yàn)槭┕挝粍?chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，所以在濕陷性地基處理中得到了普遍應(yīng)用。文章結(jié)合公路工程項(xiàng)目實(shí)際情況，重點(diǎn)研究了灰土擠密樁技術(shù)。

1 項(xiàng)目背景

某公路工程項(xiàng)目的全線長度是22.317 km，起訖樁號是K16+581～K38+899，采用的是雙向四車道，限定的行車速度是80 km/h。根據(jù)項(xiàng)目施工現(xiàn)場地質(zhì)勘察報(bào)告可知，沿線包含了濕陷性地基，其中濕陷性粉土的深度接近為1.5～6.8 m，濕陷性等級為I級至II級，通過綜合分析研究后確定采用灰土擠密樁施工技術(shù)進(jìn)行濕陷性地基處理，設(shè)計(jì)的樁徑是40 cm，呈現(xiàn)等邊三角形布設(shè)，確定的樁間隔距離是1.2 m，單樁的長度為5～10 m。

2 施工技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

1)場地準(zhǔn)備。需要結(jié)合設(shè)計(jì)要求將施工范圍內(nèi)的土體清理干凈，同時(shí)通過平地機(jī)實(shí)施整平作業(yè)。若是地基含水量比較大，則應(yīng)選擇套管成孔方式，考慮到成孔后容易發(fā)生樁孔縮經(jīng)，應(yīng)從孔中填充干散砂或者是生石灰塊，等候一段時(shí)間再進(jìn)行套管成孔；若是地基含水量比較低，且土質(zhì)堅(jiān)硬，需要提前浸濕加固區(qū)域內(nèi)的土層，保證地基的含水量與最佳含水量相接近[1]。

2)技術(shù)準(zhǔn)備。按照要求完成技術(shù)交底與圖紙會(huì)審等相關(guān)工作，嚴(yán)格實(shí)施基準(zhǔn)線與水準(zhǔn)點(diǎn)的校正與復(fù)核，保證無誤之后才能夠進(jìn)行樁位放樣，同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記，以撒白灰的方式標(biāo)劃邊線與樁位，如圖1所示。

圖1 樁位標(biāo)記

3)材料準(zhǔn)備。根據(jù)項(xiàng)目要求采購性能優(yōu)質(zhì)的黏土料，保證其質(zhì)量與數(shù)量符合施工要求。同時(shí)石灰料進(jìn)場之前需要進(jìn)行試驗(yàn)檢測，確保合格后才可以正式使用。具體如下：①土料，堆積密度是0.828 g/cm3，有機(jī)質(zhì)的含量是2.25，過篩后的最大粒徑應(yīng)<15 mm[2]；②石灰，過篩后的最大粒徑≤5 mm,堆積密度是0.482 g/cm3，保證無任何的未熟化生石灰塊粒。

2.2 成孔施工

選擇柴油打樁機(jī)進(jìn)行成孔施工。待機(jī)器就位之后將沉管尖與樁位對準(zhǔn)，從鋼管中以油漆方式進(jìn)行深度標(biāo)記。微調(diào)打樁機(jī)的機(jī)架，確保樁管處于垂直狀態(tài)，以直線錘吊線的方式檢查其垂直度情況。通過打樁機(jī)把鋼管插入到土層指定位置，緊接著慢速拔出鋼管，由此實(shí)現(xiàn)成孔，但是在沉管階段應(yīng)確保樁基平穩(wěn)、無移動(dòng)或傾斜現(xiàn)象，同時(shí)鋼管與樁位對準(zhǔn)?；彝翗冻煽妆仨毑迦氲匠至硬课?，孔中的所有雜質(zhì)與積水等必須清理干凈，詳細(xì)記錄鋼管長度和設(shè)計(jì)深度偏差，在成孔之后檢測虛土厚度(通?！?0 cm)，然后實(shí)施底夯處理(其中夯擊次數(shù)≥20次)，填料之前一直夯擊到孔底出現(xiàn)清脆聲音，在虛土厚度≥50 cm后選擇復(fù)打處理[3]。成孔后需要檢測孔垂直度、直徑、深度以及中心位置等，其中垂直度偏差≤1%，中心距偏差≤±5%。

2.3 灰土拌和

此項(xiàng)目中灰土拌和選擇的是設(shè)有自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的拌和機(jī)，結(jié)合實(shí)際用量實(shí)施石灰消解與灰土拌和。各批次的灰土拌和都要進(jìn)行灰劑量檢測，同時(shí)確?；彝涟韬土系耐庥^顏色呈現(xiàn)均勻狀態(tài)，符合規(guī)定要求后才能夠運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目施工現(xiàn)場進(jìn)行樁體填筑。綜合分析項(xiàng)目施工實(shí)際情況，當(dāng)天的灰土施工量需要一次拌制而成，且24 h之內(nèi)用完，否則就要作為廢料處理。嚴(yán)格檢測灰土含水量，確保其與最佳含水量相接近，若是含水量>最佳含水量，應(yīng)實(shí)施晾曬處理。若是遇到雨天，則禁止進(jìn)行灰土拌和，以免影響灰土性能及質(zhì)量。

2.4 灰土夯填

此項(xiàng)目中灰土擠密樁采用的是分層回填夯實(shí)方式。在孔中填料之前需要對孔底進(jìn)行清理與夯實(shí)，其中夯擊遍數(shù)應(yīng)≥20遍，同時(shí)按照確定的厚度與夯擊遍數(shù)逐層實(shí)施填料夯實(shí)。其中各層回填厚度為20 cm，夯錘的垂直高度控制為50～60 cm，夯擊遍數(shù)為10遍[4]。選擇夾杠自動(dòng)上料夯實(shí)機(jī)進(jìn)行填料，保證夯擊形成清脆聲音后才能夠再次進(jìn)行填料。在施工階段需要安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)測及記錄。在夯機(jī)就位之后應(yīng)確保處于平穩(wěn)、垂直狀態(tài)，然后與樁中心對準(zhǔn)，使夯錘可以自由落底。此外，灰土回填夯實(shí)應(yīng)確保連續(xù)性，各樁孔的分層回填夯實(shí)應(yīng)確保一次性完成，以增強(qiáng)樁承載力。在夯填的過程中選擇隔排跳打形式進(jìn)行成孔作業(yè)，打一孔、填一孔，以免影響施工效果。

2.5 質(zhì)量檢測

1)壓實(shí)系數(shù)。以汽車鉆機(jī)的方式進(jìn)行灰土樁取樣，按照從上至下的順序，以1 m為間隔距離進(jìn)行取樣，然后實(shí)施干密度試驗(yàn)，得出樁身每1 m壓實(shí)系數(shù)。取樣時(shí)間應(yīng)控制在回填夯實(shí)后的24 h，以環(huán)刀法實(shí)現(xiàn)濕密度與干密度試驗(yàn)，從取土器上套入環(huán)刀，同時(shí)安裝在鉆桿之上實(shí)現(xiàn)取樣，最后計(jì)算得出填料壓實(shí)系數(shù)。在取樣的過程中孔中回填料應(yīng)保證無大粒徑砂礫與石塊等雜質(zhì)。

2)樁間土擠密系數(shù)。從本質(zhì)上分析，樁間土擠密系數(shù)指的是實(shí)測樁間土干密度和樁間天然土最大干密度比值。考慮到項(xiàng)目施工現(xiàn)場包含沙礫土與巨粒土，選擇人工探井方式取樣難以確保安全，所以在施工前、后需要選擇鉆機(jī)取樣，在樁身以1 m為間隔距離實(shí)施試驗(yàn)，分別進(jìn)行天然土的最大干密度與施工后樁間土干密度檢測，最后計(jì)算得出擠密系數(shù)[5]。

3)復(fù)合地基承載力。通過靜荷載試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)復(fù)合地基結(jié)構(gòu)的承載力檢測，其中試驗(yàn)設(shè)備選擇的是“堆載反力”+“鋼梁”組合系統(tǒng)方式，主要包含了主梁、次梁、千斤頂以及配重發(fā)力等。

4)濕陷系數(shù)。在灰土擠密樁施工完成之后，以1 m為間隔距離進(jìn)行取樣，具體順序是從上至下，然后實(shí)施室內(nèi)土工試驗(yàn)，從而完成各層濕陷系數(shù)的有效檢測。

3 加固效果

3.1 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

此項(xiàng)目中灰土擠密樁設(shè)計(jì)要求的施工后質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 灰土擠密樁地基質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)

3.2 樁身填料壓實(shí)系數(shù)評價(jià)

分別抽檢K18+200～K18+220處2根灰土樁的樁身填料壓實(shí)系數(shù)，其中樁身灰土的均壓實(shí)系數(shù)是98.5%與97.9%，其中最小數(shù)值是97.6%(大于93%)，所以完全符合設(shè)計(jì)規(guī)定要求。

3.3 樁間土擠密系數(shù)評價(jià)

通過檢測得出，樁間土的均擠密系數(shù)是92.9%，同時(shí)各檢測點(diǎn)的擠密系數(shù)都大于極小數(shù)值要求。

3.4 復(fù)合地基結(jié)構(gòu)承載力評價(jià)

灰土擠密樁施工完成之后，需要隨機(jī)抽取8個(gè)點(diǎn)實(shí)施單樁復(fù)合地基結(jié)構(gòu)的承載力試驗(yàn)，其中荷載試驗(yàn)的極差≤均值30%，因此，復(fù)合地基結(jié)構(gòu)的承載力特征值選取均值200 kPa，也就是fspk≥200 kPa，符合設(shè)計(jì)規(guī)定基本要求。

3.5 復(fù)合地基濕陷性評價(jià)

通過檢測后得出，復(fù)合地基的樁間土8個(gè)測點(diǎn)的濕陷系數(shù)都<0.015，由此表明灰土擠密樁處治效果良好。

4 質(zhì)量控制

4.1 成孔及鉆孔效果控制

成孔是灰土擠密樁施工技術(shù)的一項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果成孔效果不合格，則直接關(guān)系到樁體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與承載力，所以需要采取有效措施對成孔效果進(jìn)行嚴(yán)格控制。結(jié)合公路工程項(xiàng)目現(xiàn)場地質(zhì)條件，確定合適的鉆機(jī)類型與技術(shù)參數(shù)，然后由技術(shù)人員負(fù)責(zé)對設(shè)備性能進(jìn)行檢查，以防止鉆孔施工階段發(fā)生機(jī)械故障[6]。同時(shí)，鉆機(jī)安裝必須確保安全、穩(wěn)定，處于水平狀態(tài)，不可存在機(jī)架位移或是傾斜現(xiàn)象，在鉆進(jìn)階段對其垂直度進(jìn)行控制，以便傾斜后立即糾正。若是鉆進(jìn)階段遇到了障礙物，則需要挖除處理，然后才能夠接著鉆進(jìn)，以免造成成孔效果不佳。此外，需要結(jié)合設(shè)計(jì)方案內(nèi)容及要求規(guī)范進(jìn)行成樁擠密，以確保成樁質(zhì)量。

4.2 含水量控制

含水量是灰土擠密樁施工質(zhì)量的主要影響因素，一般路基土體結(jié)構(gòu)含水量與最佳含水量相接近時(shí)，才可以使成樁質(zhì)量達(dá)到最佳。若是公路工程項(xiàng)目現(xiàn)場地下水位比較高，容易造成土體含水量相對偏大。為了能夠防止發(fā)生孔洞坍塌問題，應(yīng)選擇套管成孔施工模式。當(dāng)填料拌和結(jié)束之后，通過酒精燃燒方法檢測含水量，或者通過直觀檢測，將灰土成品手握成團(tuán)，然后使其自由下落，如果灰土呈現(xiàn)散開狀態(tài)，則表明含水量符合要求。此外，填料灰劑量和成樁效果也存在密切關(guān)系，所以必須采取措施對其進(jìn)行有效控制，從而保證符合施工基本要求。

4.3 樁孔質(zhì)量控制

在灰土擠密樁施工階段，如果土體含水量比較大或者是樁間隔距離偏小，有可能會(huì)引發(fā)縮頸現(xiàn)象，降低樁體強(qiáng)度。針對該問題，需要分析研究主要形成原因，然后采用科學(xué)、有效的處理措施，尤其要重點(diǎn)控制拔管速度，防止擠壓填孔，造成樁體部分直徑縮小[7]。此外，需要對樁間隔距離進(jìn)行科學(xué)控制，可以選擇跳打施工的方式，適當(dāng)擴(kuò)大施工間隔距離，如果縮孔現(xiàn)象比較嚴(yán)重，則需要重新進(jìn)行打孔。成樁后需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范嚴(yán)格實(shí)施質(zhì)量驗(yàn)收，以保證符合項(xiàng)目建設(shè)的根本要求。

5 結(jié) 語

本文結(jié)合公路項(xiàng)目實(shí)際情況，綜合分析了濕陷性地基灰土擠密樁施工技術(shù)，檢測其施工質(zhì)量，并對灰土擠密樁加固效果進(jìn)行了評價(jià)。實(shí)踐表明，此公路工程項(xiàng)目采用灰土擠密樁技術(shù)處理濕陷性軟土地基，增強(qiáng)了軟土地基結(jié)構(gòu)的承載力、水穩(wěn)性，有效控制了地基結(jié)構(gòu)變形，保證了公路安全行車。

[ID:013515]