公路施工中灰土擠密樁軟基處理施工工藝

郭永龍

摘 要：近些年，在我國(guó)西北和華北地區(qū)公路建設(shè)中采用灰土擠密樁改善濕陷性黃土地基承載力的方法得到了廣泛推廣，許多成功案例也證實(shí)了灰土擠密樁施工簡(jiǎn)單、處治效果良好、具有較好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的優(yōu)點(diǎn)。然而，目前我國(guó)公路行業(yè)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)灰土擠密樁施工工法并無(wú)指導(dǎo)與要求，本文通過(guò)在G85彭大高速公路施工實(shí)踐，對(duì)灰土擠密樁施工流程、常遇問(wèn)題的解決、質(zhì)量控制及驗(yàn)收簡(jiǎn)要闡述，以期對(duì)后續(xù)施工有所指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：灰土擠密樁;公路施工;施工流程;問(wèn)題處治;質(zhì)量驗(yàn)收

中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）08-0125-02

0引言

灰土擠密樁，是在原地基上利用打樁機(jī)攜帶的圓柱形鋼管打入一定深度后再拔出從而形成樁孔，然后用一定比例的灰土分層夯填樁孔，通過(guò)樁管及填料對(duì)周圍黃土層產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，提高樁間（周）地基土的密實(shí)度，從而同原地基一起形成的復(fù)合地基。原地基經(jīng)擠密處理后，樁體周圍土密度增加、孔隙率減少、壓縮性降低、承載力提高、抗剪強(qiáng)度增大、濕陷性降低或消失;同時(shí)，地基土防水隔水性能明顯增強(qiáng)，可有效阻止地下水向路基侵入。

灰土擠密樁作為一地下隱蔽構(gòu)造物，其施工工藝、機(jī)械設(shè)備、施工人員經(jīng)驗(yàn)素質(zhì)等因素都會(huì)影響原地基的處治質(zhì)量[1]。施工時(shí)，首先要根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)情況說(shuō)明施做試驗(yàn)樁，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)樁施工所得數(shù)據(jù)分析，合理選用施工機(jī)械組合、施工順序、施工參數(shù)。施工中遇到的問(wèn)題，認(rèn)真分析、總結(jié)，以達(dá)到更好的處治效果。

1工程概況

銀川至昆明國(guó)家高速公路（G85）彭陽(yáng)（寧甘界）至平?jīng)鲋链髽虼澹ǜ赎兘纾┒蜳DSYSG-8合同段位于甘肅省華亭縣境內(nèi)，標(biāo)段路線主線全長(zhǎng)5.32km;另有神峪連接線全長(zhǎng)5.459km。為降低橋涵臺(tái)背基底黃土的濕陷性，減小不均勻沉降，對(duì)黃土覆蓋層厚度大于5m的橋臺(tái)臺(tái)背路基，在2H+3范圍內(nèi)基底采用灰土擠密樁處理。標(biāo)段內(nèi)共有灰土擠密樁施工105426m，合13248m3。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)灰土樁樁徑采用40cm，樁長(zhǎng)6m，等邊三角形布置，樁間距1m，2∶8灰土回填樁孔。我項(xiàng)目部根據(jù)以往灰土擠密樁施工經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)要求，采用沖擊鉆機(jī)鉆孔、集中式灰土拌合、人工回填夯實(shí)成樁的施工工藝。

2施工準(zhǔn)備及工藝流程

（1）路基放樣后，按設(shè)計(jì)要求且不小于30cm的深度清表。清表結(jié)束后，根據(jù)設(shè)計(jì)灰土樁處理部位、樁頂標(biāo)高及施工需求進(jìn)行場(chǎng)地修整，做好臨時(shí)排水設(shè)施，如受現(xiàn)場(chǎng)地形限制需挖臺(tái)階施工，應(yīng)盡量減少臺(tái)階數(shù)量而擴(kuò)大單個(gè)臺(tái)階面積。

（2）施工前要對(duì)臺(tái)背6m深度范圍地基土的含水率、飽和度進(jìn)行取樣檢測(cè)，確定地基土的最大干密度。當(dāng)?shù)鼗恋暮市∮?2%時(shí)，在4～6d前對(duì)處理范圍內(nèi)的土層通過(guò)設(shè)置一定數(shù)量和一定深度的滲水孔進(jìn)行增濕。夯填土和石灰應(yīng)提前送試驗(yàn)室作原材試驗(yàn)及擊實(shí)試驗(yàn)，求得最大干容重，和最優(yōu)含水量。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況繪制樁位布點(diǎn)圖，校核設(shè)計(jì)工程數(shù)量，并在布點(diǎn)圖上將各樁位編號(hào)。布點(diǎn)圖要數(shù)量準(zhǔn)確、現(xiàn)場(chǎng)可操作性強(qiáng)。

（4）工藝流程為：場(chǎng)地平整→測(cè)量放線→打樁機(jī)就位→成孔→分層填料夯擴(kuò)成樁→檢測(cè)試驗(yàn)→整平壓實(shí)→灰土墊層鋪設(shè)。

3灰土拌合

灰土擠密樁灰土拌和采用拌合機(jī)集中廠拌，運(yùn)輸車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)施工，隨拌隨用，現(xiàn)場(chǎng)取灰土樣品檢測(cè)，確保石灰劑量滿足設(shè)計(jì)要求。已拌成灰土不得超過(guò)24h或隔夜使用，土料和石灰應(yīng)盡量就近堆放并且應(yīng)防止雨淋、日曬。

土料采用3#取土場(chǎng)的接近最佳含水量土料，不得含有機(jī)雜質(zhì)或用耕植土;使用的土符合設(shè)計(jì)要求且有機(jī)質(zhì)含量不大于5%，土料過(guò)篩，顆粒粒徑不得大于15mm。

石灰采用Ⅲ級(jí)以上磨細(xì)生石灰粉或新鮮塊灰，新鮮塊灰使用前4～7d澆水充分消解并過(guò)篩，顆粒直徑應(yīng)小于5mm，不含未熟化生石灰塊。石灰中活性CaO、MgO含量不應(yīng)低于50%（按干重計(jì)），夾石量不大于5%。

4鉆孔及施工中常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法

4.1 鉆孔施工

施工中，樁位布置嚴(yán)格按照繪制的樁位布點(diǎn)圖遵循從兩邊向中間，隔排隔樁跳打的順序現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)施工，并對(duì)起始施工行列作明顯、牢固標(biāo)記，后續(xù)施工在布點(diǎn)圖上標(biāo)注準(zhǔn)確;鉆機(jī)就位后錘中心、樁位點(diǎn)應(yīng)在同一鉛垂線上，樁位（縱橫向）偏差不得大于±20mm;采用在鉆架上掛垂球的方法，確?；彝翑D密樁垂直度不大于1.5%;打樁機(jī)配套使用的樁管選用直徑與設(shè)計(jì)孔徑相同的鋼管，樁管頂設(shè)錐形樁帽;施打孔深在鉆桿上以紅色油漆標(biāo)明（標(biāo)記位置深度大于設(shè)計(jì)孔深0.5m）;保證成孔孔徑、孔深不小于設(shè)計(jì)要求。

錘擊過(guò)程中，經(jīng)常校核樁管豎直度，發(fā)現(xiàn)傾斜立即糾正。錘擊至設(shè)計(jì)深度時(shí)停止錘擊，關(guān)閉油門，及時(shí)勻速拔管，防止管與土層粘結(jié)，造成難以拔出或塌孔現(xiàn)象。

現(xiàn)場(chǎng)使用的成孔設(shè)備是履帶式柴油錘打樁機(jī)（型號(hào)：W1001）配備φ40cm鋼管。柴油錘錘擊鋼管，鋼管下沉，同時(shí)對(duì)樁體周圍土產(chǎn)生擠密作用，逐步成孔，每打完一個(gè)孔用時(shí)4min～7min。

4.2 成孔檢測(cè)

成孔后回填前，應(yīng)抽樣檢查樁孔的直徑、深度、垂直度和樁位偏差，并應(yīng)符合下列規(guī)定：樁孔直徑偏差不應(yīng)大于樁徑的5%;深度偏差應(yīng)為±500mm;垂直度偏差不宜大于1.5%;樁位偏差不宜大于樁徑的5%。

4.3施工中常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

（1）樁管拔出后，樁孔縮孔嚴(yán)重?，F(xiàn)場(chǎng)取有代表性的地基土檢測(cè)其含水率，如含水過(guò)大，可向孔內(nèi)填干砂、生石灰塊、 碎磚渣，停一段時(shí)間后再將樁管沉入原位，重新成孔;若含水偏小，可以預(yù)先浸濕加固范圍內(nèi)的土層，使之達(dá)到（或接近）最優(yōu)含水量。如果不能解決，采取用洛陽(yáng)鏟撈孔或換長(zhǎng)螺旋引孔。此時(shí)，夯實(shí)應(yīng)采用重錘夯實(shí)。

（2）成孔后，孔底有滲水、積水現(xiàn)象?？蓪⑺虏糠指臑樗槭瘶?若施工部位靠近河流，則可采取挖溝切斷水源，降低水位后正常夯填灰土的方法施工。

（3）鉆孔過(guò)程中遇障礙物，鉆桿（鋼管）不能繼續(xù)向下鉆進(jìn)。用洛陽(yáng)鏟對(duì)障礙物進(jìn)行探查，若為孤石存在，則可采取周邊適當(dāng)補(bǔ)樁的措施彌補(bǔ)擠密效果[2];若障礙物為處理深度范圍內(nèi)較大面積存在的較堅(jiān)硬巖層，灰土擠密樁無(wú)法施工，則要按變更程序，申請(qǐng)工程變更。

（4）樁身夯填不密實(shí)，樁體平均壓實(shí)系數(shù)不合格。施工完成7d后，檢測(cè)樁體平均壓實(shí)系數(shù)較標(biāo)準(zhǔn)要求相差不大時(shí)，可采取周邊補(bǔ)樁的措施彌補(bǔ)擠密效果;樁體平均壓實(shí)系數(shù)較標(biāo)準(zhǔn)要求相差較大時(shí)，可采取原位重新打孔回填的方法處理。后續(xù)施工中，嚴(yán)格按試驗(yàn)樁總結(jié)的回填工藝施工;灰土土質(zhì)保持穩(wěn)定，控制好灰土拌合含水率和回填施工時(shí)的含水率;夯錘錘頭應(yīng)有利于將邊緣土夯實(shí)（如梨形錘和棗核形錘等），不宜采用平頭夯錘[3]。

（5）施工完畢樁頭破壞，樁頂標(biāo)高小于設(shè)計(jì)標(biāo)高。施工前場(chǎng)地修整，應(yīng)使基礎(chǔ)底面（灰土樁設(shè)計(jì)樁頂）以上預(yù)留0.3m～0.5m厚的土層，待施工結(jié)束后，將表層擠松的土挖除，分層夯壓密實(shí)后進(jìn)行下道工序。

5回填及成樁質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1樁孔回填

成孔后采用重錘夯實(shí)機(jī)（夯錘自重900kg）配合裝載機(jī)及時(shí)夯填。夯填時(shí)填料的含水量宜控制在最優(yōu)含水量土3%的范圍內(nèi)?；靥钋皯?yīng)先將孔底夯實(shí)然后分層回填，每次回填0.3m～0.4m深，約0.04m3～0.05m3灰土，由提升式夯錘夯實(shí)。夯擊時(shí)，先將重錘提升2m，輕擊3次（重錘所產(chǎn)生的單次重力勢(shì)能=900×9.8×2=17640J）;然后提升高度4.5m，重?fù)?次（重錘所產(chǎn)生的單次重力勢(shì)能=900×9.8×4.5=39690J），一次回填結(jié)束，依此循環(huán)夯填。當(dāng)填至距樁頂1m處時(shí)，由于提升高度變小需增加錘擊次數(shù)，輕擊7次，重?fù)?2次，并能聽(tīng)到清脆的錘聲后，方可進(jìn)行上一層施工。夯錘的落距應(yīng)不小于50cm，并觀察夯錘下落接觸夯層的瞬間是否有力。灰土樁夯填樁頂標(biāo)高宜較設(shè)計(jì)標(biāo)高高20cm～30cm。

施工過(guò)程中，安排專人負(fù)責(zé)回填，夯錘落距、夯擊次數(shù)、每層填土厚度等嚴(yán)格按照試驗(yàn)樁技術(shù)總結(jié)中提供的數(shù)據(jù)執(zhí)行，避免回填速度過(guò)快，夯擊次數(shù)不夠的現(xiàn)象;同時(shí)要安排專人檢測(cè)成孔及回填夯實(shí)的質(zhì)量，并做好施工記錄。

5.2質(zhì)量檢驗(yàn)

孔內(nèi)填料應(yīng)分層回填夯實(shí)，樁身灰土壓實(shí)系數(shù)不小于0.96。擠密填孔后，樁間土平均密實(shí)系數(shù)不小于0.93，最小壓實(shí)系數(shù)不小于0.85。

檢驗(yàn)方法：動(dòng)力觸探和小環(huán)刀深層取樣檢驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行。

動(dòng)力觸探檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：

樁間土采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)或輕型動(dòng)力觸探，標(biāo)準(zhǔn)貫入30cm擊數(shù)不小于15擊，輕型動(dòng)力觸探擊入30cm擊數(shù)不小于25擊;樁間土的平均擠密系數(shù)，不小于0.93。檢測(cè)頻率：不小于總樁數(shù)的1%。

樁體采用重型動(dòng)力觸探，N63.5擊入10cm擊數(shù)不小于10;樁體的平均壓實(shí)系數(shù)，不小于0.96。檢測(cè)頻率：不小于總樁數(shù)的1%。

小環(huán)刀深層取樣檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：

樁間土檢測(cè)點(diǎn)的位置應(yīng)在距孔心2/3孔半徑處，每Im取土樣測(cè)試其最小擠密系數(shù)、濕陷系數(shù)、壓實(shí)系數(shù)等。

樁體檢測(cè)用洛陽(yáng)鏟在樁體中心鏟孔，從基礎(chǔ)底面起每隔1.0m用加長(zhǎng)桿的小環(huán)刀分層取出原狀土，測(cè)試其干容重和壓實(shí)系數(shù)。

6擠密樁軟基處治質(zhì)量驗(yàn)收

成樁28d后，應(yīng)采用靜載試驗(yàn)檢驗(yàn)復(fù)合地基承載力，承載力不小于設(shè)計(jì)值。檢驗(yàn)數(shù)量不得低于總樁數(shù)的0.3%，不少于3點(diǎn)，單樁承載力的檢驗(yàn)數(shù)量不得低于總樁數(shù)的2%。

7結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，灰土擠密樁工法對(duì)提高濕陷性黃土地基承載力效果顯著，且施工設(shè)備簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益好。施工中，認(rèn)真分析灰土樁處置深度范圍內(nèi)地質(zhì)特征，及時(shí)改良施工工藝;各工序?qū)Ｈ素?fù)責(zé)，做好施工原始記錄，出現(xiàn)問(wèn)題便于追溯原因，針對(duì)性解決;就其地下隱蔽工程的特殊性，必須嚴(yán)格把控施工質(zhì)量，做到一次處治到位，通過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收。

參考文獻(xiàn)

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