論灰土擠密樁在張唐鐵路施工中的應用

喬鵬

【摘 要】 本文通過新建張家口至唐山鐵路工程實例介紹灰土擠密樁處理失陷性地基的情況

【關鍵詞】 灰土擠密樁 濕陷性黃土

濕陷性黃土是一種特殊性質的土，在一定的壓力下，受水浸濕，土結構迅速破壞，并產生顯著附加下沉，故在濕陷性黃土場地上進行建設，應根據地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對建筑結構物產生危害。

新建張家口至唐山鐵路線路技術等級為國鐵Ⅰ級，是重要的國家能源大動脈，為了防止地基濕陷對涵洞所產生危害，確保涵洞的安全與正常使用，采用灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基。

1 灰土擠密樁的基本概念

灰土擠密樁屬于一種柔性樁復合地基，是利用沉管、沖擊或爆擴等方法在地基中擠土成孔，然后向孔內夯填灰土成樁。成樁時，通過成孔過程中的橫向擠壓作用，樁孔內的土被擠向周圍，使樁間土得以擠密，然后將備好的灰土分層填入樁孔內，并分層搗實至設計標高。在成孔和夯實過程中，原處于樁孔部位的天然土得到了擠密，與樁間土共同組成復合地基從而消除樁間土地濕陷性并提高承載力。

2 灰土密擠的適應范圍

適用于加固地下水位以上，天然含水量12%—25%，厚度5—15m的新填土、夯填土、濕陷性黃土以及含水率較大的軟弱地基。當地基含水量大于23%、飽和度大于0.65時不宜采用，除非施工時采取排水措施；黃土層夾有薄沙礫層厚度大于0.4m時，不宜采用，因施工打孔困難。

3 灰土擠密樁樁材料質量的控制

3.1 土料：優先采用就地挖出的粘性土及塑性指數大于4的粉土，土內有機質含量不得超過5%，使用前過篩，其顆粒粒徑不得大于15mm，含水量應符合規定。

3.2 石灰：應使用Ⅲ級以上新鮮的塊灰，含氧化鈣、氧化鎂越高越好，使用前1—2d消解并過篩，其塊徑不得大于5cm，含石量不得大于5%。不得夾有未熟化的生石灰塊粒及其他雜質，也不得含有過多水分。灰土通常采用3：7灰土或2：8灰土（石灰與土的體積比），在最優含水量狀態下，進行分層夯填。

4 灰土擠密樁的施工方法

4.1 施工順序

隔排隔行，間隔1～2孔跳打，以防止鄰孔之間互相擠壓造成相鄰孔縮孔或振動坍塌。當整片處理時宜由內向外進行，局部處理宜由外向內進行。

4.2 施工工藝

1）測量放線：定出控制軸線、打樁場地邊線并標識。

2）樁機就位：使沉管尖對準樁位，調平擴樁機架，使沉管保持垂直，用線錘吊線檢查樁管垂直度，確保垂直度偏差不大于1.5%。

3）成孔工藝：樁管頂設樁帽，下端做成錐形約成60角，樁尖可心上下活動。本法簡單易行，孔壁光滑平整，擠密效果良好，但處理深度受樁架限制，一般不超過8m。爆擴法系用鋼釬打入土中形成25-40mm孔或洛陽鏟打成60-80mm孔，然后在孔中裝入條形炸藥卷和2-3個雷管，爆擴成15-18d的孔（d-樁孔或藥卷直徑）。本法成孔簡單，但孔徑不易控制。沖擊法是使用簡易沖擊孔機將0.6-3.2t重錐形錘頭，提升0.5-20m高后，落下反復沖擊成孔，直徑可達50-60cm，深度可達15m以上，適于處理濕陷性較大深度的土層。成孔后進行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深檢查，合格后進行下道工序施工或用蓋板蓋住孔口防止雜物落入，緊跟著進入第一遍的三七灰土夯填。清底夯實、夯平，夯實次數不小于8擊，

4）填料的拌制與運輸： 灰土要求采用廠拌，各種用料計量準確，配合比符合設計值，灰土混合料外觀顏色均一。采用運輸車覆蓋運輸。灰土拌制根據回填要求隨拌隨用，已拌成灰土不得超過6小時或隔夜使用，被雨水淋濕、浸泡灰土嚴禁使用按作廢處理。下雨期間不進行灰土拌制。

5）灰土回填夯實： 成孔后及時夯填，在向孔內填料前先夯實孔底。灰土分層回填夯實，回填夯實時，單點夯擊不得小于20KN.m。逐層以量斗定量向樁孔內下料，每層回填厚度不大于35mm，采用電動卷揚機提升式夯實機分層夯實。回填夯實，應針對施工機具（錘重、落距），在工藝試驗中找出滿足密實度要求的夯擊次數，作為施工的參數。

5 質量控制及檢驗

5.1 質量控制

1）主控項目

灰土擠密樁的樁數、排列尺寸、孔徑、深度、填料質量及配合比，必須符合設計要求或施工規范的規定。

2）一般項目

1、施工前應對土及灰土的質量、樁孔放樣位置等做檢查。

2、施工中應對樁孔直徑、樁孔深度、夯擊次數、填料的含水量等做檢查。

3、施工結束后，按要求抽查數量，在坑內打探井取樁身和樁間壓實系數，檢查成樁的質量及地基承載力。

3）灰土擠密樁施工屬隱蔽工程，施工完畢報監理簽認后方可進行下一道工序施工。

5.2 檢驗方法

1）灰土擠密樁的數量、布樁形式符合設計要求。檢驗數量及方法：全部檢驗，方法是觀察、尺量、計數。

2）灰土擠密樁的長度符合設計要求。檢驗數量及方法：全部檢驗，方法是測量鋼管的長度刻線。

3）灰土擠密樁樁孔填夯密實度符合設計要求。檢測數量及方法：施工單位抽樣檢測總樁數的2%，且不少于3根，方法是動力觸探（N10，N63.5）或設計指定的方法。

4）復合地基承載力檢測方法、數量及標準。檢測數量及方法：總樁數的2‰，方法是平板載荷試驗。

5）樁間土濕陷性系數。按照設計規定頻率檢測。

6 常見問題及對策

6.1 縮孔或塌孔。①地基土的含水率過大或過小。含水量過大（超過20%），可往孔內灌入干土粉或石灰粉以吸收部份水分，或快速成孔澆灌，或邊成孔邊下套管；含水率過小（低于12%），應先用水增濕加固范圍內土層至最佳含水量。②未按規定的順序進行。成孔順序必須先外圍，后里圈并間隔進行。③未及時回填夯實。對已成孔，應防止受水浸濕，且應當天回填夯實。④樁孔較密。為避免夯打造成縮頸堵塞，應打一孔填一孔；當樁密、土質松軟時，應采取間隔跳打夯實。

6.2 樁身疏松或斷裂。①未按施工規定操作，回填過快，夯擊次數不夠。樁孔填料前應先夯擊孔底3～4錘，根據試驗測定的密度要求，隨填隨夯，嚴格控制下料速度和夯擊次數。②填料未拌和均勻，含水率過大或過少。回填料應拌和均勻，含水量過小時應用水濕至最佳含水量。③填料實際用量未達計算用量。每個孔填料用量應與計算用量基本相符。④錘重、錘型和落距選擇不當。a夯錘不宜小于100kg。b錘型以梨花形或棗核型較適合，落距一般應大于2m。c地下水位高應先降水位再回填。⑤對已出現疏松、斷裂或夾層，應全部取出，按規定重新夯實至達設計質量為止。

6.3 樁徑干密度不均勻。①違反操作規程，土或灰土未計量，拌和不均勻，干濕不一。嚴格按操作規程施工。②干土或灰土厚度不一致。灰土要按配合比稱量，攪拌必須均勻，干濕度要適度。③夯擊高度、次數不一。每次干土或灰土厚度、數量、落錘高度、夯擊次數必須按試驗規定做到前后一致。④檢查驗收不嚴。施工中必須嚴格按質量評定標準進行抽樣檢驗。

參考文獻

[1] 《濕陷性黃土地區建筑規范》.

[2] 《鐵路橋涵施工規范》.

[3] 《張唐鐵路相關設計文件》.