灰土擠密樁復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用

肖 建

(山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013)

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灰土擠密樁復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用

肖 建

(山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013)

簡述了灰土擠密樁復(fù)合地基的特點(diǎn)與適用性，從土體要求、成孔、夯填等環(huán)節(jié)，闡述了灰土擠密樁復(fù)合地基施工的技術(shù)要點(diǎn)，并提出了灰土擠密樁復(fù)合地基檢驗(yàn)的方法，有利于提高地基工程的安全性。

灰土擠密樁，復(fù)合地基，濕陷性，承載力

1 灰土擠密樁復(fù)合地基概述

灰土擠密樁復(fù)合地基是由夯填形成的灰土樁和被擠密的樁間土形成的復(fù)合地基?；彝翗跺N擊成孔和夯實(shí)填料時(shí)，對樁孔位置的土體強(qiáng)制向四周側(cè)向擠壓，使樁孔范圍1.5倍～2倍樁徑的土體密實(shí)度提高，使灰土樁和樁間土共同工作。一般可處理地基的深度為3 m～15 m，樁徑300 mm～600 mm為宜，樁距取樁徑的2倍～3倍為宜。處理后復(fù)合地基承載力特征值不宜大于天然地基承載力特征值的2倍，且不宜大于250 kPa。主要適用于地下水以上的填土、粉土、粉質(zhì)粘土、濕陷性黃土和非濕陷性黃土、粘土可以進(jìn)行擠密處理的地基。該地基處理方法在濕陷性黃土地區(qū)應(yīng)用較多，在消除地基土的濕陷性的同時(shí)提高地基承載力。

2 灰土擠密樁復(fù)合地基施工

2.1 土體要求

灰土擠密樁復(fù)合地基的核心工作是對樁間土的擠密，擠密程度的好壞和樁影響周圍土體的含水量、干密度有直接關(guān)系。當(dāng)土體的含水量接近最佳含水量時(shí)，樁間土的擠密效果是最佳的。當(dāng)土體含水量較低，土體表現(xiàn)為松散堅(jiān)硬狀態(tài)，影響對土體的擠密效果，同時(shí)擠密影響范圍會(huì)大大變小，當(dāng)處理范圍的土體含水量小于12%，擠密效果很差時(shí)，應(yīng)提前進(jìn)行注水處理，提高地基土的含水量。當(dāng)含水量過高時(shí)，難以保證成孔質(zhì)量且對地基土體擠密困難，往往土體受擾動(dòng)后強(qiáng)度反而會(huì)降低，達(dá)不到地基處理的效果。當(dāng)土體含水量大于24%和飽和度大于65%時(shí)，需通過試驗(yàn)確定能否采用灰土擠密樁進(jìn)行地基處理。地基土體的干密度和擠密后影響范圍成正比，土體的天然干密度越大，則處理后擠密影響范圍就越大；反之，則有效擠密影響范圍越小。

2.2 成孔施工

灰土擠密樁成孔常用錘擊沉管法，成孔前先進(jìn)行場地平整，將處理平面范圍的土體挖除，預(yù)留不小于0.5 mm的土層。用錘擊沉樁機(jī)將與樁孔同直徑鋼管打入土中拔管成孔。成孔的施工順序：整片處理地基時(shí)，宜從里向外(或從中間向兩邊)間隔1孔～2孔進(jìn)行；局部處理地基時(shí)，宜從外向里間隔1孔～2孔進(jìn)行；對面積較大的工程，宜采取分段成孔，防止因振動(dòng)、擠壓造成相鄰樁孔縮孔、坍孔，降低成孔質(zhì)量。成孔質(zhì)量要求：樁孔直徑偏差不大于設(shè)計(jì)要求樁徑的5%，樁孔深度偏差±500 mm，樁孔實(shí)測垂直度偏差不大于±1%，樁孔中心點(diǎn)的偏差不宜大于樁距設(shè)計(jì)值的5%。 成孔施工中常見問題及處理措施如下：

成孔困難：施工中出現(xiàn)地面大面積縮孔、場地隆起等現(xiàn)象。主要原因是：設(shè)計(jì)和施工前未對場地《巖土工程勘察報(bào)告》提供的地基土體物理力學(xué)指標(biāo)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行詳細(xì)分析研究，對擬建場地的原土含水量大、飽和度高現(xiàn)象或場地中存在軟弱層現(xiàn)象未采取合理措施。

處理措施：成孔后經(jīng)檢測如發(fā)現(xiàn)樁孔縮頸比較嚴(yán)重時(shí)，在已成孔內(nèi)填入較干的砂土、生石灰塊，等待一段時(shí)間后再將樁管重新沉入土中成孔。若成孔中發(fā)現(xiàn)孔底存在飽和軟弱土層時(shí)，經(jīng)原勘查設(shè)計(jì)單位認(rèn)可后采取加大樁距和其他加強(qiáng)措施，以防由于錘擊振動(dòng)而造成已成好孔的樁孔內(nèi)出現(xiàn)擠塞現(xiàn)象。

2.3 夯填施工

向孔內(nèi)填料前，檢查樁孔深度、孔徑、孔壁垂直度是否滿足設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范規(guī)定要求，應(yīng)先夯擊孔底3錘～4錘。夯打時(shí)，如樁孔底出現(xiàn)滲水、涌水、積水現(xiàn)象，必須將孔內(nèi)水排出，如排出困難時(shí)，經(jīng)原設(shè)計(jì)單位同意可將該部位水下部分改為混凝土樁或碎石樁，但水上部分仍采用灰土樁。

樁孔填料按設(shè)計(jì)要求體積比灰土，土質(zhì)宜選用粉質(zhì)粘土，土中的有機(jī)質(zhì)含量不大于5%，土的粒徑不大于15 mm，不得含有凍土和膨脹土，石灰選用新鮮的消石灰或生石灰粉，粒徑不大于5 mm，石灰中CaO，MgO含量不得小于60%。采用機(jī)械夯實(shí)，夯錘重不宜小于100 kg，夯錘直徑接近樁孔直徑，避免夯錘直徑太小，只能夯實(shí)中間部位。夯錘宜采用棗核或梨形，不宜采用平底夯錘，可保證將樁孔周圍邊緣土夯實(shí)。樁孔必須回填夯實(shí)，每次回填厚度以250 mm為宜。夯實(shí)時(shí)一般落錘高度不宜小于2 m，每層夯實(shí)次數(shù)不少于10錘。施打時(shí)，控制量斗向孔內(nèi)下料數(shù)量，保證夯實(shí)厚度不超標(biāo)。當(dāng)采用偏心輪夾桿式連續(xù)夯實(shí)機(jī)，將灰土用布料機(jī)隨夯擊不斷下料，施工前試驗(yàn)下料速度和夯擊次數(shù)是否相匹配，保持均勻地向樁孔下料、夯實(shí)。夯填時(shí)控制樁頂標(biāo)高，樁頂應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高不小于0.5 cm，嚴(yán)禁出現(xiàn)低于設(shè)計(jì)標(biāo)高，挖土?xí)r將高出部分鏟除。

灰土夯填后壓實(shí)系數(shù)平均值不小于0.97，壓實(shí)系數(shù)最小值不小于0.93?；彝翗俄斣O(shè)300 mm～600 mm厚灰土褥墊層，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。

3 灰土擠密樁復(fù)合地基檢驗(yàn)

3.1 灰土擠密樁施工前檢測

對現(xiàn)場的地基原土和石灰進(jìn)行檢驗(yàn)，確定是否符合灰土樁施工要求。規(guī)劃灰土樁試驗(yàn)區(qū)，布設(shè)人工探井，在探井取原狀土樣，進(jìn)行室內(nèi)常規(guī)土工試驗(yàn)和濕陷性試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)區(qū)原土的各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2 灰土擠密樁施工過程中檢測

對成孔后的樁孔垂直度、孔徑、孔深進(jìn)行檢測，并形成樁孔檢驗(yàn)書面記錄，經(jīng)監(jiān)理工程確認(rèn)，在樁孔檢驗(yàn)合格后方可夯填灰土。施工過程中按設(shè)計(jì)要求配合比對灰土的拌和質(zhì)量進(jìn)行檢查。夯實(shí)過程中對回填厚度、夯錘落距、夯擊后灰土樁頂高程、夯擊沉量進(jìn)行檢測。

3.3 灰土擠密樁施工后檢測

1)樁身壓實(shí)系數(shù)檢測。

隨機(jī)挖探井取土樣進(jìn)行檢測，檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于灰土樁總數(shù)的1%，且不得少于9根。經(jīng)檢測，要求樁長范圍內(nèi)灰土的平均壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，且不小于0.97。取樣后對探井用灰土分層夯填，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。如對樁身質(zhì)量有懷疑時(shí)，一般還應(yīng)對灰土填料的體積配比進(jìn)行檢驗(yàn)。

2)樁間土擠密系數(shù)檢測。

設(shè)探井檢驗(yàn)灰土樁擠密影響范圍內(nèi)樁間土的擠密程度，探井?dāng)?shù)量不少于灰土樁總數(shù)的0.3%，且不少于3處?；彝翑D密樁樁間土平均擠密系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，且不小于0.93。如濕陷性黃土地區(qū)，滿足地基承載力的同時(shí)，還應(yīng)滿足濕陷性消除要求，甲、乙類建筑樁間土最小擠密系數(shù)大于0.88，丙類及以下建筑樁間土最小擠密系數(shù)應(yīng)大于0.84。

3)地基承載力檢測。

成樁后14 d～28 d進(jìn)行地基承載力檢測，灰土擠密樁復(fù)合地基應(yīng)采用平板載荷試驗(yàn)測定地基承載力。地基承載力特征值取相對沉降量(總沉降量和承壓板寬度或直徑之比)為0.006～0.008對應(yīng)的壓力，經(jīng)檢測必須符合設(shè)計(jì)要求。

4)濕陷性檢測。

對需要消除濕陷性的重要工程，在現(xiàn)場進(jìn)行浸水載荷試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果判斷是否消除濕陷性。

4 對濕陷性消除判定的看法

在濕陷性黃土地區(qū)，樁間土最小擠密系數(shù)除了滿足承載力和變形要求，還應(yīng)滿足消除濕陷性要求。許多工程實(shí)例中，灰土擠密樁復(fù)合地基承載力易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而在濕陷性消除方面，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)達(dá)不到要求的現(xiàn)象。 一般通過土樣試驗(yàn)和樁間土的擠密系數(shù)確定濕陷性消除情況，通過土樣試驗(yàn)，如果已經(jīng)消除濕陷性的土樣超過試驗(yàn)土樣總數(shù)的90%，即認(rèn)為濕陷性消除；還有只要樁間土平均擠密系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求，一般也認(rèn)為濕陷性消除。這兩種判斷方法都存在一定的局限性。實(shí)際檢測中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況：

1)平均擠密系數(shù)滿足要求，但濕陷性未消除；

2)平均擠密系數(shù)不滿足要求，但濕陷性消除。

如果未消除濕陷性的土樣數(shù)量達(dá)到10%以上，且土樣集中在一個(gè)探井，這樣的檢測數(shù)據(jù)就不具有代表性，出現(xiàn)問題的原因可能有：第一，由于該部位土體自身物理性能不符合要求，造成擠密效果差；第二，由于施工中對樁身夯實(shí)不夠，或因?yàn)闃毒嗖环弦笤斐稍摬课粩D密效果差。這樣并不能反映地基處理的真實(shí)情況。

只通過平均擠密系數(shù)值判定濕陷性是否消除，也會(huì)存在一定的片面性。因?yàn)閿D密系數(shù)是通過現(xiàn)場土體擊實(shí)試驗(yàn)得出最大干密數(shù)據(jù)計(jì)算而來。在實(shí)際施工中，通常只做一次擊實(shí)試驗(yàn)。在施工場地大的情況下，同一場地不同部位的土體可能存在較大差異性，一次擊實(shí)試驗(yàn)只能代表局部土體的指標(biāo)數(shù)據(jù)。如出現(xiàn)濕陷性和擠密系數(shù)完全相反的情況，需進(jìn)一步分析。分析做擊實(shí)試驗(yàn)的土樣能不能代表整個(gè)場地的土體，擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否可靠、準(zhǔn)確。在確認(rèn)平均擠密系數(shù)可靠的情況下，分析土體濕陷性時(shí)可用平均擠密系數(shù)，如果未消除濕陷性土樣的比例較大，應(yīng)進(jìn)行重新處理；如果未消除濕陷性土樣比例不大，補(bǔ)充擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，再確認(rèn)平均擠密系數(shù)，進(jìn)一步綜合分析判斷。總之，地基處理后濕陷性未消除時(shí)，應(yīng)從剩余濕陷量、土樣分布情況、平均擠密系數(shù)、場地情況、成孔工藝、樁間距等方面給予綜合分析判斷，確保工程的安全。

5 結(jié)語

灰土擠密樁復(fù)合地基是在濕陷性地區(qū)一種常用的、比較經(jīng)濟(jì)的地基處理方法，只有在施工前要對場地情況進(jìn)行詳細(xì)了解，施工中加強(qiáng)質(zhì)量控制，成樁后嚴(yán)格檢測環(huán)節(jié)，謹(jǐn)慎分析檢測數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷檢測結(jié)果，才能通過地基處理達(dá)到提高承載力和消除濕陷的效果，保證工程的安全性。

[1] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[2] GB/T 50783—2012，復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GB 51004—2015，建筑地基基礎(chǔ)施工規(guī)范[S].

On application of lime-soil compaction pile in projects

Xiao Jian

(ShanxiErjianGroupCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

The paper indicates the features and adoptability of the lime-soil compaction pile, illustrates the technical point for the foundation construction from the soil requirement, pore-forming, and ramming, and points out the methods for the test of the lime-soil compaction pile foundation, so as to improve the safety of the foundation projects.

lime-soil compaction pile, composite foundation, collapsibility, loading capacity

1009-6825(2016)32-0082-02

2016-09-06

肖 建(1975- )，男，工程師

TU472.32

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