素土擠密樁法在采煤沉陷區地基處理中的應用

王麗卿 何風璟

1 工程概況

太原市萬柏林采煤沉陷區綜合治理項目位于太原萬柏林區新九院小區，西鄰西銘村，東、南兩面緊靠西山煤電總公司宿舍，九院外環路貫穿其中。場地設計規劃為西高東低，建筑物錯落布置，擬建磚混結構住宅小區。

2 工程地質

1)地區地質概況。根據GB 50025-2004濕陷性黃土地區建筑規范附錄A“中國濕陷性黃土工程地質分區略圖”，太原地區屬于山西—冀北地區之汾河流域區，其特點是低階地，多屬于非自重濕陷性黃土，高階地有自重濕陷性黃土賦存，濕陷性黃土厚度一般為5.0 m～10.0 m。區域內的工程地質條件與太原盆地的形成歷史、地質構造、地震概況密切相關。擬建場地位于西銘村和西山煤電總公司宿舍附近，場區內地形為西南高東北低，呈階梯狀。地面標高在900.42～917.89之間。地貌單元屬太原盆地汾河西岸山前沖、洪積傾斜平原，表層為第四紀黃土廣泛覆蓋。

3)地基土的腐蝕性評價。依照GB 50021-2001巖土工程勘察規范附錄G的規定，太原地區干燥度指數大于1.5，屬干旱區，綜合判定環境類別為Ⅰ類。在基底下土層中取土進行的易溶鹽化學分析，場地地基土對混凝土及鋼筋無腐蝕性。

4)地基土的濕陷性評價。從勘察單位試驗結果看，濕陷性土層厚度在天然地面下12.0 m左右，即第①，②層為場地主要濕陷性土層，第③層土上部有輕微濕陷。第①，②層土濕陷系數在0.020～0.070之間，濕陷性輕微～中等，個別層位濕陷系數一般大于0.070，屬于濕陷性強烈。地基濕陷等級一般為Ⅱ級～Ⅲ級。根據地質勘測資料可知:原地層物理力學性質指標不能滿足對基礎的要求，應進行工程地基處理。

3 工程施工

3.1 施工方案

本工程因土層中夾有兩層鈣質結核，采用沉管法施工難以沉管，故采用柱錘沖擊成孔的施工工藝進行整片處理地基，處理厚度根據建筑物地段計算剩余濕陷量不小于200 mm的深度確定，處理寬度應按每邊擴出基礎邊緣0.5倍處理厚度來控制。按照梅花形布樁，樁距約為1200 mm，樁徑400 mm，樁頂整片鋪設灰土墊層，厚度1000 mm。處理后復合地基承載力特征值不小于180 kPa。施工由外向內進行隔行、隔孔跳打。擠密成孔和夯填素土的順序均按照先里后外，隔行隔排，同一排間隔1孔～2孔跳打，即從整片擠密地基的中間向外邊線成孔。成孔結束后，及時檢查樁孔的直徑、深度和垂直度以及樁孔內有無縮頸、回淤等現象。

3.2 施工方法

1)場地平整。施工前，首先對場地用推土機進行清理整平，保證清理厚度，使施工基礎面高程達到設計要求。并對施工范圍內的坑穴進行回填處理，使之達到設計要求。2)測量放線。繪出施工樁位平面布置圖，用全站儀放出每個單元工程軸線，做好軸線控制點，按樁間距及排距等邊三角形布置樁位，呈梅花形，樁位點用白灰眼確定，測量樁位點高程。3)擠密成孔。將樁機平穩就位后，使樁管正對孔心，啟動固定在打樁機架滑道上的導桿式柴油打樁錘，錘擊沉管，沉管是帶有特制樁尖的無縫鋼管。開始時輕擊慢沉，待樁管穩定后再按正常速度沉管，達到設計孔深后徐徐拔出沉管即成樁孔。4)樁孔夯填。土料存放至施工現場50 m內，不得含有雜土、磚瓦、石塊等，土塊粒徑不大于15 mm，土料質量根據擊實實驗的最大干密度和最優含水量控制。將備好的土料用專用料車運至孔口邊，安排專人用鐵鍬將填料均勻填入，每一鍬料夯擊2次，完成一根樁體回填夯實。施工中，記錄每一樁孔的填料量和夯實時間。5)表層處理。全部成樁結束后，按設計要求對沉管施工成孔的樁頂以下0.25 m土層厚度用推土機清除松動層，剩余0.25 m作為回填的第一層進行碾壓。經檢測達到設計規定壓實度標準后方可進行上層鋪料。

4 施工過程應注意的問題

1)實驗問題。為檢驗地基處理后力學性能 的變化，為基礎設計提供依據，應根據場地地基情況確定地基處理后，在開工前先在臨近場地或建筑物場地做出試樁復合地基，待試驗取得數據后，再設計基礎。試樁復合地基達不到設計要求，尚應修改處理方案。2)成孔問題。施工土擠密樁，在成孔或拔管過程中，對樁孔(或樁頂)上部土層有一定的松動作用，因此施工前應根據選用的成孔設備和施工方法在場地預留一定厚度的松動土層，待成孔和樁孔回填夯實結束后將其挖除或按設計規定進行處理。應預留松動土層的厚度，對沖擊成孔，宜為1.2 m～1.5 m。成孔時，地基土的含水率一般應掌握在12%～23%，低于12%成孔較困難，且對生石灰塊水解提供水分不足;當大于23%時，易頸縮，或成樁后樁心軟化，因此，低于最優含水率的土需加水增濕，大于最優含水率的土，需采取晾曬干措施。3)擠密問題。擠密樁復合地基關鍵在于擠密。合理的填料配合比及認真的夯實，是確保施工質量的前提。常用的填料配合比有多種，如灰砂樁為生石灰塊∶中砂=7∶3(體積比)，灰砂碎石樁為生石灰塊∶中砂∶碎石20 mm ～40 mm=5∶2∶3 或 6∶1.5∶2.5，也可適量加入粉煤灰，可提高樁的強度。4)局部遇枯井、坑、溝等處理問題。基坑開挖后，或經釬探后發現建筑物地基下有被雜土或雜填土或素土填充的枯井、洼坑、溝漕等，必須及時處理。除對埋深較淺的可用填土的方法處理外，一般可用擠密樁進行處理，根據所處理局部地基情況，以樁底抵承好土為宜，并用樁距調整，樁距可疏可密，以達到所需地基強度。處理時應注意要使處理后的局部地基與建筑物場地大面積地基承載力基本一致。5)質量檢驗問題。擠密樁復合地基屬隱蔽工程，施工中必須加強檢驗。檢驗內容包括成孔的深度、直徑、垂直度，孔內填料的夯實質量，樁體竣工后，尚應檢驗樁間土的干密度，樁體填料的干密度、地基承載力等，檢驗方法包括挖開取樣試驗、觸探試驗、載荷試驗等。

5 利用素土擠密樁的實體評價

通過復合地基靜載荷試驗，繪制荷載P和相應校正后的沉降S的荷載—沉降P—S曲線和沉降—時間S—lgt曲線檢測復合地基承載力特征值達到180 kPa;通過探井取樣法檢測樁體平均壓實系數均大于0.96;通過探井取樣法檢測樁間土擠密及消除濕陷性效果表明濕陷性系數δs均小于0.015，完全消除濕陷性。

6 結語

采用素土擠密樁法處理采煤沉陷區濕陷性黃土既消除了被處理土的濕陷性，又提高了地基承載力，防止基礎及結構出現大幅度沉降、干裂、傾斜，保證了工程的安全性。

[1]GB 50025-2004，濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[2]GB 50021-2001，巖土工程勘察規范[S].

[3]GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].