灰土擠密樁成孔困難解決辦法

摘要：本文針對陜西省渭南市蒲城地區灰土擠密樁采用導桿式柴油打樁機成孔困難的原因進行了分析，提出切實可行的施工方案，并對方案采取的措施進行精確計算。經驗證，達到處理前的期望值，為今后類似工程施工提供了參考經驗。

關鍵詞：灰土擠密樁 柴油打樁機 成孔困難 解決方案

1 概述

灰土擠密樁是加固地下水位以上濕陷性黃土地基的一種方法。它是利用打入鋼套管，或震動沉管，或炸藥爆擴等方法，在土中形成樁孔，然后再空中分層填入灰土并夯實而成。在成孔和夯實過程中，原處于樁孔部位的土全部擠入周圍土層中，使距樁周一定距離內的天然土得到擠密，從而消除樁間土的濕陷性并提高承載力。

2 灰土擠密樁成孔困難原因及解決辦法

土的天然含水量對擠密效果和成樁難易程度有著直接的影響，在施工時應將含水量控制在最優含水量左右，以期用最小的能量獲得最好的擠密度。當天然含水量在最優含水量的干側（即小于最優含水量）時，土的結構具有凝聚結構特點，強度高、較脆硬、不易擠密，但浸水是容易產生附加沉降。當天然含水量在最優含水量濕側（即大于最優含水量）時，土具有分散結構的特征，這種土體的可塑性大、變形能力強，但強度較低，且具有不等向性。

當天然含水量在0.6倍液限含水量范圍內時，為最優含水量，此時成孔難度最小，擠密程度最佳；當天然含水量大于25%時，擠密效果較差，拔管后容易形成縮頸；當含水量小于14%時，則鋼管不易打入，造成施工困難。這時應將地基土預先浸潤，使其含水量提高到最優含水量時再施工。

3 工程實例

3.1 工程概況

該工程位于蒲城縣延安路西段，地上為18層剪力墻結構，基礎形式為箱形基礎，地基處理方式為12.5m灰土擠密樁。地質情況根據《巖土工程勘察報告》，場地濕陷類型為自重濕陷性場地；地基濕陷等級為Ⅱ級（中等）。

3.2 存在問題

灰土擠密樁成孔采用3.2t導桿式柴油打樁機。在擬建場地西片區域施工時，成孔錘擊次數最大為717錘，遠大于東片區域200-300錘左右的錘擊次數，成孔困難，對機械損耗及成孔費用都在期望值之外。對該難成孔場地，施工隊伍曾變更方案，采用機械洛陽鏟成孔一組，隨后灰土回填夯實。經靜載荷試驗后得出結論，該變更措施未能消除樁間土的濕陷性，需另尋方案。

3.3 原因分析及解決方案

施工隊伍采取的機械洛陽鏟成孔方案，只是將孔內土進行換填，對擠密樁間土未達到擠密以消除濕陷性的目的，故不可行。解決辦法，只能從降低錘擊次數的方面著手。

根據《巖土工程勘察報告》土工試驗成果報告表中1，5號探孔試驗數據，探點以下6.15m土層范圍內，含水量偏低，該土層范圍內含水量加權平均值為12.38%，而該土層的經驗最優含水量為液限含水量的60%，即17.76%。依據《濕陷性黃土地基》中關于灰土擠密樁施工問題處理辦法，當土的含水量低于14%時，將使沉管困難，這點與現場施工情況相符。其余各探點含水量均大于14%這個界限，理論上易于成孔，這點也和現場情況相符。因此，對該片場地處理方案為，預先加水浸濕含水量偏低的土層范圍，使其達到最優含水量即可。

具體做法為：由于該含水量偏低土層，經開挖后，剩余量約為3m左右，深度不大，可采用人工洛陽鏟按1.0-1.5m間距掏浸水孔（孔徑約8cm），孔深達到需浸水土層深度以上0.5m，孔中放入小石子（防止塌孔），其深度為預計浸水深度的3/4，然后筑埂放水，浸后1-3天即可施工，每孔浸潤影響半徑約為1.25m。浸水量計算如下：

W=kωγd0V（ωy-ω0）=1.1×1.358×π×1.252×2×（0.296×0.6-0.1238）=0.79m3

（式中各符號含義為：損耗系數；土層處理深度范圍內干容重加權平均值；浸水影響土體體積；土層處理深度范圍內最優含水量加權平均值；土層處理深度范圍內含水量加權平均值。）

3.4 施工操作。

3.4.1 首次實施存在不足和經驗總結。

在具體實施過程中，存在以下三個方面問題：①施工隊伍采用人工洛陽鏟，由于施工器具原因，成孔孔徑在5cm左右，這樣每個孔滲水面積約為0.47m2，減少了0.28m2，減少率為37%；②成孔后注水量和石子填入量不夠，造成注水后有塌孔現象，使得滲水深度和影響范圍受到一定影響；③孔距為2.5m，大于要求的1-1.5m范圍。

經過三天浸潤，7月1日下午打樁機先后在孔間和孔上做試打孔三個。第一、二次成孔在孔間，次數分別為550錘、520錘；第三次在孔上，次數為420錘。較之處理以前717錘擊次數，都有大幅度減少，對所成三孔進行檢查，拔管后未見塌孔和縮孔等不良現象，孔壁光滑平整。得出結論，只要提高3m左右土層含水量至最優含水量，即：液限含水量的60%，即可提高打樁效率，節省費用，該方案可行。

由于存在上述三個方面不足，使得孔間土浸濕量和深度都不夠，土層處理后沒有達到最佳效果，故還需再次處理。

3.4.2 二次實施過程和結論

本次實施繼續采用人工洛陽鏟成孔，具體做法為：①在原孔上重新掏孔，同時將孔徑擴大到8cm左右；②在原孔間繼續掏孔，使間距達到1-1.5m范圍內；③繼續按量注水，加入石子防止塌孔。

施工隊依照處理方案對注水孔進行加密施工，成孔后加入足夠量的碎石，防止塌孔。碎石全部添加到位后按設計量向孔內注水。經4天浸潤，于7月11日下午4點再在難打樁區域打試樁三根，錘數分別為240、180和220。拔管后檢查，未見塌孔和縮孔等不良現象，孔壁依然光滑平整。施工隊安排7月12日該片區域灰土擠密樁正式開始施工。

經過再次嚴格按設計施工后，對該片區域土層處理后錘擊次數與東邊易打樁區域次數基本相當，處理效果達到期望值。同時也證明了對該土層打樁困難的問題原因分析正確，方案采取得當，處理深度及注水量計算合理。

4 結論

灰土擠密樁采用導桿式柴油打樁機成孔困難問題處理方案，在大幅度減少了打樁錘擊次數的基礎上，節約了打樁費用和打樁機械損耗，同時在一定程度上也消除了原土層的濕陷性。

參考文獻：

[1]中華人民共和國建設部標準《濕陷性黃土地區建筑規范》GB

50025-2004，中國建筑工業出版社，2004.

[2]西安建筑科技大學《濕陷性黃土地基》，中國建筑工業出版社，46頁.

[3]陳仲頤，周景星，王洪謹《土力學》.清華大學出版社，2001，38頁.