淺析灰土擠密樁與水泥土擠密樁的應(yīng)用

楊曉攀

（甘肅省遠(yuǎn)大路業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 項(xiàng)目概況

會(huì)寧至老君坡（寧甘界）高速公路是甘肅與寧夏兩省重要的省際高速公路聯(lián)接線， 與寧夏規(guī)劃的S60 西吉至?xí)幐咚俟讽樈樱?采用雙向四車道設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)行車速度80Km/h，路線全長(zhǎng)8.671 公里。

會(huì)老高速公路建設(shè)項(xiàng)目灰土擠密樁樁徑設(shè)計(jì)為Φ40cm， 等邊三角形布置， 石灰與素土的重量比為10%，全線設(shè)計(jì)灰土擠密樁總長(zhǎng)度為2418834m。一般路段、 涵洞及擋墻基底處理灰土擠密樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為6m，樁間距為1m。

2 機(jī)理比較

成樁機(jī)理： 灰土擠密樁和水泥土擠密樁的成樁機(jī)理是一樣的， 都是通過(guò)打樁機(jī)重錘錘擊鋼管成孔，在成孔過(guò)程中對(duì)原狀土進(jìn)行橫向擠密， 消除黃土的濕陷性， 然后在成孔中填入水泥土或石灰土， 進(jìn)行每層夯實(shí)回填的施工工藝。 通過(guò)成孔過(guò)程的橫向擠密和水泥土或石灰土自身的強(qiáng)度消除濕陷性黃土的濕陷性，提高地基的復(fù)合承載力。 工藝相對(duì)可操作、 設(shè)備簡(jiǎn)單成本低，是一種消除黃土濕陷性較有效的方法。

2.1 石灰土擠密樁

石灰作為一種氣凝性的膠結(jié)材料有其獨(dú)有的特性， 石灰可以和水反應(yīng)， 也可以在土拌合后在空氣中反應(yīng)；前期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度較好。 強(qiáng)度形成時(shí)間較長(zhǎng)便于施工過(guò)程的控制。

2.2 水泥土擠密樁

水泥作為水凝性膠結(jié)材料，其遇水后迅速反應(yīng)，前期強(qiáng)度快， 后期增長(zhǎng)較慢。 具有強(qiáng)度高、 反應(yīng)快的特點(diǎn)。

3 施工控制

3.1 灰土擠密樁

（1）灰土擠密樁開(kāi)始前，應(yīng)先進(jìn)行技術(shù)交底工作，技術(shù)交底時(shí)監(jiān)理工程師同時(shí)參加， 內(nèi)容包括 《灰土擠密樁施工技術(shù)交底》、《安全技術(shù)交底》、 施工段落確定、 人員配置、 材料儲(chǔ)備及檢驗(yàn)情況、 機(jī)械配置情況等。

（2）材料要求：采用過(guò)篩素土，素土選用塑性指數(shù)10-20 的黏土、 粉質(zhì)黏土或粉土， 有機(jī)質(zhì)含量不超過(guò)5%。石灰選用Ⅲ級(jí)以上的消石灰，有效CaO+MgO 含量不得低于55%，使用前1-2 天消解并過(guò)篩，粒徑不大于5mm， 不得夾有未熟化的生石灰塊粒及其他雜質(zhì)，也不得含有過(guò)多的水分， 現(xiàn)場(chǎng)石灰存儲(chǔ)要求密封。 水選用自來(lái)水或符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的都可適用， 水中氯離子、 硫酸根離子、 可溶物等有害物質(zhì)符合國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求。

（3） 設(shè)備要求： 打樁機(jī)采用3.2t 柴油打樁機(jī)或自制錘擊式打樁機(jī)作為成孔設(shè)備， 要求對(duì)打樁機(jī)進(jìn)行編號(hào)。 夯實(shí)機(jī)采用偏心輪夾桿式夯實(shí)機(jī)進(jìn)行夯實(shí)， 重量一般選用200-300kg，其豎向投影面積的靜壓力不小于20kpa。 夯錘最大部分的直徑應(yīng)較樁孔直徑小100-150mm，以便填料順利通過(guò)夯錘四周。要求對(duì)回填夯實(shí)機(jī)編號(hào)， 打樁機(jī)及回填夯實(shí)機(jī)等設(shè)備必須合理配套?；彝涟韬蠙C(jī)采用強(qiáng)制式自動(dòng)計(jì)量拌合機(jī)。 自卸車、裝載機(jī)、 發(fā)電機(jī)等設(shè)備必須滿足施工要求。 回填時(shí)間要求下料時(shí)間為5s，夯擊時(shí)間為18s。

（4）孔位布設(shè)：采用白灰隔行、隔排進(jìn)行布孔，同排內(nèi)應(yīng)間隔1-2 孔進(jìn)行，要求在每孔中心點(diǎn)釘Φ30mm的醒目塑料牌，布孔應(yīng)分3-4 次完成，全部孔布設(shè)完成后呈等邊三角形分布， 相鄰兩孔中心點(diǎn)間距為1m，杜絕出現(xiàn)漏孔現(xiàn)象。

（5）采用智能控制的穩(wěn)定土拌合站（600t/h）進(jìn)行場(chǎng)拌， 混合料中石灰比例按質(zhì)量比10%控制， 施工過(guò)程中采用EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線控制灰劑量；EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線必須經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)證批復(fù)后使用。 配合比要求監(jiān)理工程師批復(fù)后使用。

3.2 水泥土擠密樁

（1）水泥土擠密樁的主要材料：水泥為P.O42.5 緩凝水泥，其初凝時(shí)間為240min，終凝時(shí)間為360min；土采用過(guò)篩素土， 素土選用塑性指數(shù)10-20 的黏土、粉質(zhì)黏土或粉土， 有機(jī)質(zhì)含量不超過(guò)5%。 水選用自來(lái)水，水中氯離子、硫酸根離子、可溶物等有害物質(zhì)應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求。

圖1

（2）孔位布設(shè)、成孔設(shè)備、回填設(shè)備、拌合設(shè)備、回填及夯擊時(shí)間均與灰土擠密樁一致。

（3）水泥用量采用4%的參量控制；施工過(guò)程中水泥劑量嚴(yán)格按EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線控制，EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線必須經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)證后批復(fù)使用； 配合比要求監(jiān)理工程師驗(yàn)證批復(fù)后使用。

圖2

4 質(zhì)量控制對(duì)比

4.1 灰土擠密樁

（1）石灰選擇Ⅲ級(jí)及以上石灰，混合料中灰土比例按質(zhì)量比10%控制， 其最大干密度為1.751g/cm3，最佳含水量為15.8%，7d 無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度值為0.9Mpa。

（2）混合料回填需6-8h 之內(nèi)完成，并采用環(huán)刀法或灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，設(shè)計(jì)壓實(shí)度為97%，經(jīng)檢測(cè)壓實(shí)度可達(dá)到設(shè)計(jì)要求； 在全部孔位施工完畢后方可進(jìn)行樁間土壓實(shí)度檢測(cè)。

（3）復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)為≧250Kpa，經(jīng)檢測(cè)復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求， 在未達(dá)到破壞荷載情況下可到達(dá)500Kpa，最大累計(jì)沉降量為28.11mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 水泥土擠密樁

（1）水泥選擇定西祁連山P.O42.5 緩凝水泥，混合料中水泥土比例按4%水泥參量控制， 其最大干密度為1.904g/cm3，最佳含水量為12.2%，7d 無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度為1.4Mpa。

（2） 施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格工序控制， 工序銜接應(yīng)合理安排， 混合料回填時(shí)間需從加水拌合開(kāi)始計(jì)時(shí)， 需在水泥混合料初凝之前完成， 并采用環(huán)刀或灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，設(shè)計(jì)壓實(shí)度為97%，經(jīng)檢測(cè)壓實(shí)度可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)為≧250Kpa，經(jīng)檢測(cè)復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求， 在未達(dá)到破壞荷載情況下可到達(dá)500Kpa，最大累計(jì)沉降量為15.89mm，滿足設(shè)計(jì)要求。 段落內(nèi)全部樁位施工完畢后檢測(cè)樁間土壓實(shí)度。

5 環(huán)保對(duì)比

5.1 石灰

（1）石灰在煅燒時(shí)會(huì)排放大量的有害氣體和粉塵，對(duì)人體造成很大傷害， 而漂浮在空氣中的粉塵可含有致癌物。 我國(guó)目前用于石灰生產(chǎn)還大量存在低成本的普通豎窯， 普通豎窯生產(chǎn)存在許多缺點(diǎn)， 如窯的利用系數(shù)低，在50%以下；耗能高，每噸灰用煤量在160Kg以上， 由于普通窯爐大多數(shù)為上部開(kāi)口或半開(kāi)口結(jié)構(gòu)，所以很難進(jìn)行除塵；環(huán)境污染嚴(yán)重，加料和出灰?guī)缀跞咳斯げ僮鳎?勞動(dòng)強(qiáng)度大， 嚴(yán)重?fù)p害了操作工人的身體健康，質(zhì)量不穩(wěn)定，生、過(guò)燒、結(jié)瘤一般在30%以上；而且不能及時(shí)控制。

（2） 石灰行業(yè)已進(jìn)入異常嚴(yán)峻的時(shí)刻。 因環(huán)保緣故， 當(dāng)前已有多數(shù)石灰生產(chǎn)廠家關(guān)?；蛘?， 而多數(shù)生產(chǎn)石灰的中小企業(yè)因?yàn)闆](méi)有自己的礦山資源， 外購(gòu)石灰石成本很高， 導(dǎo)致加工成本很高， 企業(yè)利潤(rùn)率低下， 環(huán)保投入不足； 而石灰加工型企業(yè)也因?yàn)榉蹓m污染等原因，面臨大量關(guān)停的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）治理工藝及有關(guān)要求石灰窯要使用袋式除塵+雙堿法脫硫工藝。

（4）石灰運(yùn)輸時(shí)采用翻斗車或大型運(yùn)輸車輛，只能覆蓋運(yùn)輸，可采用密封性好的罐裝運(yùn)輸；目前，石灰運(yùn)輸多采用翻斗車覆蓋運(yùn)輸， 采用翻斗車造成運(yùn)輸過(guò)程的污染。

（5）材料進(jìn)場(chǎng)堆放時(shí)采用半封閉式料棚堆放，底部用混凝土鋪砌，不能有效起到防潮。

5.2 水泥

（1） 我國(guó)目前的水泥廠多為經(jīng)過(guò)環(huán)保部門驗(yàn)收過(guò)的環(huán)保機(jī)構(gòu)，其產(chǎn)量大，運(yùn)輸與存放都采用罐裝，運(yùn)輸過(guò)程不會(huì)對(duì)空氣造成污染。

（2）材料進(jìn)場(chǎng)后采用密閉的儲(chǔ)存罐進(jìn)行罐裝，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)灰土擠密樁和水泥土擠密樁進(jìn)行對(duì)比，確定灰土擠密樁適用于地下水位以上的濕陷性黃土，可處理的地基的厚度宜為3-15m， 當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時(shí)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定其適用性； 水泥土擠密樁適用于地下水位以上的部分， 處理地基深度不宜大于15m。

隨著國(guó)家環(huán)保理念加強(qiáng)， 公路行業(yè)也同時(shí)在推行“環(huán)保公路、生態(tài)公路、綠色公路”的建設(shè)。 從環(huán)保的角度出發(fā)水泥土擠密樁應(yīng)用要大于灰土擠密樁的應(yīng)用。如石灰行業(yè)能夠達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求，且經(jīng)過(guò)環(huán)保部門的驗(yàn)收，從施工控制上灰土擠密樁要優(yōu)于水泥土擠密樁。 灰土擠密樁及水泥土擠密樁的適用性有待進(jìn)一步研究。