禹門口提水東擴(kuò)工程一級(jí)泵站出水池地基處理

李曉堅(jiān) 杜小洪

（1.山西省水利廳水保局 山西太原030002；2.山西省禹門口引黃工程管理局 山西候馬 043010；3.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第一支隊(duì) 河北唐山063000）

1 灰土擠密樁法簡(jiǎn)述

1.1 定義

灰土擠密樁地基處理是將消石灰和黃土按一定體積比例拌和，利用鋼套管（或振動(dòng)沉管）在地基中成孔，再將拌和的灰土回填夯實(shí)至孔中成灰土樁并擠密樁間土體，形成灰土樁和樁間土組合體共同承載荷載的人工“復(fù)合地基”。

1.2 擠密及加固原理

在樁孔中回填夯實(shí)成灰土樁體，這種材料具有化學(xué)上的氣硬性和水硬性特點(diǎn)。一是石灰有吸水和發(fā)熱作用，使樁周圍土體水分吸收到樁內(nèi)，加速周圍土體固結(jié)，并隨著灰土齡期增強(qiáng)，土的固化作用不斷提高；二是石灰吸水膨脹，使樁周圍土體擠密；三是石灰溶液滲入土中，與土中SiO2、Al2O3等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成膠結(jié)體，將周圍土顆粒膠結(jié)起來(lái)，使軟土加固。

在灰土擠密樁體強(qiáng)化后，由于灰土樁對(duì)于樁間土能起到有效的側(cè)向約束作用，限制土的側(cè)向移動(dòng)，樁間土只產(chǎn)生豎向壓密，使壓力和沉降呈線性關(guān)系。另外，灰土樁體的變形模量遠(yuǎn)大于樁間擠密土的變形模量，（灰土變形模量可達(dá)29～36 MPa）荷載在樁體上產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低了基礎(chǔ)底面以下持力土層內(nèi)的應(yīng)力，消除了持力層土體內(nèi)產(chǎn)生大量的壓縮變形和濕陷變形的不利因素，大大加強(qiáng)了地基的承載力。

1.3 適用條件

本地基處理方法適用于土體持力層在地下水位以上（地下水影響小），土體天然含水量在12%～25%,土體厚度在5～15m的濕陷性黃土、雜填土以及含水量較大的軟土地基。

2 工程情況

禹門口提水東擴(kuò)工程位于山西省中南部，是向臨汾、運(yùn)城六縣市（新絳、稷山、襄汾、侯馬、曲沃、翼城）工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、人畜飲水和汾河生態(tài)補(bǔ)水的保障性給水工程。工程沿線共布置調(diào)蓄水庫(kù)2座，提水泵站4座，主管線總長(zhǎng)48.8 km，支管線總長(zhǎng)20 km，輸水干渠總長(zhǎng)11.4 km,支渠總長(zhǎng)34.3 km，工程分兩期實(shí)施?？偣┧窟_(dá)1.61億m3，其中，工業(yè)及生活用水供水8 030萬(wàn)m3，農(nóng)業(yè)及生態(tài)供水8 095萬(wàn)m3。

一級(jí)加壓泵站位于三泉水庫(kù)（調(diào)蓄水庫(kù)）壩址左岸一凹地，距大壩約148 m。出水池（樁號(hào)0+032.5）是泵站提水向輸水管道輸水的調(diào)蓄水池，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到工程能否正常供水。出水池位于新絳縣三泉鎮(zhèn)雙陀村，地形平坦，地層巖性為更新統(tǒng)洪沖積淡黃、棕紅色低液限黏土、低液限粉土，屬于自重強(qiáng)烈濕陷性黃土區(qū)，土層濕陷厚度達(dá)13 m，地下水埋藏較深，可不考慮地下水對(duì)工程的影響，地基處理適合用灰土擠密樁地基處理方法。

3 施工方法

合理的樁孔參數(shù)設(shè)計(jì)能保證樁體和樁間土達(dá)到一定的密實(shí)度。密實(shí)度的大小是決定黃土濕陷性強(qiáng)弱、承載力、壓縮性、滲透性等方面的主要因素。衡量密實(shí)度大小的指標(biāo)選用干密度和土的壓實(shí)系數(shù)、擠密系數(shù)。在地基處理之前，先按規(guī)范選取樁孔參數(shù)進(jìn)行灰土擠密樁試樁施工，試樁完成并檢驗(yàn)合格后，再按選定的參數(shù)進(jìn)行灰土擠密樁施工。

根據(jù)地質(zhì)勘察資料及《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004），《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002），出水池地基處理采用2：8灰土擠密樁法，灰土樁樁徑400 mm，樁距1 m，排距0.866 m，樁點(diǎn)按樁間距和樁排距等邊三角形布置，成梅花形。樁長(zhǎng)10.5 m，有效樁長(zhǎng)10 m，地基處理范圍外出基礎(chǔ)邊緣5m，（一般為樁長(zhǎng)的1/2）。

3.1 場(chǎng)地平整

施工前，首先對(duì)場(chǎng)地（基礎(chǔ)外邊緣5 m以內(nèi)）用推土機(jī)進(jìn)行清理整平，清理表層雜草、腐殖有機(jī)土等松散土質(zhì)。保證清理厚度，使基礎(chǔ)面高程達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2 測(cè)量放線

根據(jù)施工樁位平面布置圖，用全站儀放出每個(gè)單元工程樁位的軸線，做好軸線控制點(diǎn)，按樁間距和排距等邊三角形布置樁位，梅花形布置，樁位點(diǎn)用鋼釬打孔（2 cm深）并灌注白灰眼，在樁位側(cè)注明樁位點(diǎn)位高程。

3.3 成孔

利用沉管樁機(jī)成孔。按照已放樣完成的樁點(diǎn)位安置平穩(wěn)樁機(jī)，立桿垂直，使沉管樁機(jī)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁孔中心。在成孔過(guò)程中，根據(jù)地層軟硬情況及時(shí)調(diào)整重錘落距，同時(shí)進(jìn)行樁間距、樁徑及樁體成形情況檢測(cè)，注意樁孔平面位置和樁孔垂直度偏差。開(kāi)始時(shí)輕擊慢沉，待樁管穩(wěn)定后再按正常速度勻速沉管，直至設(shè)計(jì)深度。達(dá)到設(shè)計(jì)樁孔深度后，再慢速拔樁管且保持速度穩(wěn)定。樁機(jī)拔管困難時(shí)，可用水浸潤(rùn)樁管周圍土層或?qū)豆苄D(zhuǎn)后再拔出，以免破壞孔口。成樁后若發(fā)現(xiàn)樁孔出現(xiàn)頸縮或回淤現(xiàn)象，應(yīng)填入回填土重新沉管成孔。成孔應(yīng)依次逐排由外向內(nèi)進(jìn)行，以確保樁間的擠密效果。

3.4 成樁

1)材料要求。灰土擠密樁原材料為消石灰和土。生石灰在使用前15天經(jīng)過(guò)消解為消石灰并“陳伏”處理，使用前須過(guò)篩，消除石灰中欠火石灰和過(guò)火石灰，石灰質(zhì)量控制在Ⅲ級(jí)以上，顆粒粒徑小于5 mm；土料就地取材，但應(yīng)選取挖出的純凈黃土，其顆粒小于15 mm，如有大土塊或粗顆粒，要進(jìn)行粉碎或過(guò)篩處理。

2）灰土拌制。將灰土現(xiàn)場(chǎng)按體積比石灰：土進(jìn)行2：8比例摻配拌和，拌制完成后檢查其拌制均勻性，確?；彝亮系陌柚瀑|(zhì)量，并將拌制的灰土料放至施工現(xiàn)場(chǎng)50 m范圍內(nèi)，以便施工方便取料。試配人員現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)取樣測(cè)定含水量、灰劑量。土的含水量對(duì)土體的擠密效果影響較大，當(dāng)含水量接近最優(yōu)含水量時(shí)，土呈塑性狀態(tài)，擠密效果最佳，當(dāng)含水量偏低時(shí)，土體呈堅(jiān)硬狀態(tài)，有效擠密區(qū)變小，當(dāng)含水量過(guò)高時(shí)，由于擠壓引起超孔隙水壓力，土體難以擠密，且孔壁附近土的強(qiáng)度因受擾動(dòng)而降低，拔管易出現(xiàn)縮頸、塌孔等情況。因此，灰土的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后，才能進(jìn)行下道工序的施工。對(duì)于當(dāng)天拌好的灰土，應(yīng)及時(shí)回填夯實(shí)，不能隔日使用，雨天施工要做好防水和排水工作。

3）夯實(shí)成樁。成樁前，首先對(duì)孔底進(jìn)行底夯處理，底夯時(shí)夯擊次數(shù)約5次，以聽(tīng)到清脆的錘聲為止。用拌和均勻的2：8灰土在最佳含水量狀態(tài)下分層回填夯實(shí)，每填入3鍬灰土夯擊9錘以上，灰土樁夯擊錘落距為800 mm，直徑300 mm，錘重為150 kg錐形加桿錘，用皮帶牽引錘循環(huán)夯擊。為了防止在成樁時(shí)對(duì)相鄰樁孔造成塌陷或破壞，梅花形樁點(diǎn)應(yīng)隔孔成樁，成樁施工順序?yàn)椋?-1#孔→3-1#孔→2-3#孔→1-2#孔→2-1#孔→3-2#孔→2-2#孔，具體見(jiàn)圖1。

圖1 梅花形布孔

3.5 現(xiàn)場(chǎng)記錄

現(xiàn)場(chǎng)須填寫(xiě)好成孔記錄和灰土夯填記錄。如：樁位偏差、樁孔垂直度偏差、樁深、成孔錘擊數(shù)、夯填擊數(shù)、灰土填入量等記錄。

3.6 樁體檢測(cè)

在灰土擠密樁成樁強(qiáng)化7天后進(jìn)行檢測(cè)。主要檢測(cè)以下指標(biāo)：

1）用重型動(dòng)力觸探儀法檢測(cè)灰土擠密樁地基承載力，要求不小于200 kPa。

2）灰土的壓實(shí)度檢測(cè)，由夯實(shí)灰土的最大干容重控制。用探桿自樁頂向下50 cm起，在樁體內(nèi)每1 m樁長(zhǎng)取2個(gè)點(diǎn)，即樁孔中心處1點(diǎn)，樁孔內(nèi)距孔邊緣50 mm處1點(diǎn)，樁體抽樣比例不小于總樁數(shù)的1%，壓實(shí)度要求不小于0.97。

3）樁間土平均擠密系數(shù)采用探桿由上向下進(jìn)行取樣，自樁頂向下50 cm起，每1 m深度2點(diǎn)，即樁孔外100 mm處取一點(diǎn)，樁孔之間中心處取一點(diǎn)，在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)每1 m取一點(diǎn)，要求擠密系數(shù)不小于0.93。

3.7 表層處理

樁體施工完成后，用推土機(jī)清除表面松動(dòng)層0.5 m，鑿掉0.5 m超打樁頭，經(jīng)檢測(cè)壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，再鋪設(shè)0.5 m厚3：7灰土墊層，墊層壓實(shí)度不小于0.97。

4 結(jié)語(yǔ)

地基處理是按照上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力的要求，結(jié)合建筑物所處地基的現(xiàn)實(shí)條件，所采取的必要的加固或改良，以提高地基的承載力，減小地基土的不均勻沉降，消除自陷性黃土的濕陷性，保證建筑物的安全。禹門口提水東擴(kuò)工程一級(jí)泵站出水口地基采用灰土擠密樁法處理，消除了地基黃土的濕陷性，并滿足了上部結(jié)構(gòu)的承載力，是一種實(shí)用經(jīng)濟(jì)的地基處理方法。