淺談素土擠密樁在濕陷性黃土地基中的應用與質量控制

張玉龍

(固原市凱達公路工程有限公司，寧夏 固原 756000)

0 概述

濕陷性黃土是指黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結構迅速破壞并發(fā)生顯著附加下沉、強度也隨之降低的黃土。濕陷性黃土的地基濕陷特性對于高等級公路路基具有不同程度的危害，能使路基路面發(fā)生大幅度沉降、開裂、傾斜甚至嚴重影響公路的正常使用。我國濕陷性黃土分布很廣，據《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范)GB50025-2004，我國濕陷性黃土主要分布在山西、陜西、甘肅大部分地區(qū)，河南西部和寧夏、青海、河北的部分地區(qū)，此外新疆維吾爾自治區(qū)、內蒙古自治區(qū)和山東、遼寧、黑龍江等區(qū)局部地區(qū)分布有濕陷黃土，據統(tǒng)計濕陷性黃土占我國黃土面積的60%以上。尤其我區(qū)南部地區(qū)多為自重濕陷性黃土，本項目基本全部分布濕陷性黃土，主要為第四紀晚更新世風積黃土，厚度較大，濕陷性黃土層厚12-17 米，濕陷類型及濕陷性等級基本為自重濕陷性黃土Ⅱ級（中等）～Ⅳ級（很嚴重），土的結構松散，壓縮性高，濕陷性強烈。大量的濕陷性黃土對于擬建公路的地基處理帶來較大的難度。

1 加固原理

素土擠密樁在處理濕陷黃土地基時采用沉管成孔，樁間土通過打樁機沖擊振動夯實和橫向擠壓作用，使樁孔內的土質被強制擠向樁孔周圍的土體中，隨后在樁孔分層回填并夯實素土，形成密實而強度較高的樁體，并通過被夯實土體徑向擴張而使樁間土進一步被擠密，從而使樁體和樁間土緊密膠合成復合地基，致使土的孔隙變小，密實度增大，壓縮性降低，力學性質得到改善，同時素土樁體也被夯擊的更加密實，提高整個地基承載力和穩(wěn)定性。對于處理地下水位以上的濕陷性黃土 地基，處理深度為4-6m，對于消除土的濕陷性、提高地基承載力以及水穩(wěn)定性作用明顯，且素土擠密樁填土可就地取材、降低工程造價、機具簡單、施工方便、功效高，對于消除黃土濕陷性，減小沉降方面具有顯著作用，使復合地基承載力有很大提高。因此廣泛用于濕陷性黃土地基的加固。筆者針對銀南地區(qū)濕陷性黃土地基素土擠密樁加固案例，對其處理方法、技術要點、優(yōu)缺點比較等進行總結闡述。

2 本項目概況及處理方法選擇

本項目路基結構組成，填方路基由路床（0-80cm）填筑礫類、路堤（80cm 以下）填筑利用土、樁頂鋪筑60cm 厚三七灰土墊層、地基采用4-6m 深素土擠密樁處理組成，大部分填方路基為Ⅲ級以上自重濕陷性地基。據《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》和本項目設計文件，施工采用沉管成孔，成管成孔是采用打樁機，將帶有樁尖的樁管打入土層至設計標高，然后拔出樁管即成孔，沉管法所成樁孔較規(guī)則，擠密效果和施工工藝都較容易掌握。素土擠密樁處理地基，達到消除濕陷性且提高地基承載力。設計采用素土擠密樁樁徑40cm，樁間距80cm、按等邊三角形布置，有效樁長4-6m，壓實系數(shù)不小于0.90。素土樁施工完畢后，樁頭應碾壓使其密實，其上再鋪墊50cm 厚3：7 灰土層，為保護灰土層不受破壞，等灰土層施工完成后，在上面填筑30cm 厚的土層。要求處理后樁間土0-30cm 范圍壓實度不小于90%，樁間土及樁孔內夯實土的濕陷系數(shù)6S﹤0.015，即證明濕陷性已消除。

3 施工工藝及操作要點

3.1 施工工藝流程

常采用以下工藝步驟（圖1）：

圖1

3.2 施工中操作要點

3.2.1 回填土要求

樁孔回填材料素黃土因為使用量大，選用了沿線取土場或利用土方作為回填土。回填前，做土工試驗，確定最大干密度為1.90g/cm3，最佳含水量為l3.2%，用于檢測回填土的含水率及壓實系數(shù)，保證回填土的密實。回填土必須過篩，保證土粒不得大于20mm。回填土采用自動送土自動夯填設備，電子計時器控制，保證壓實密度。監(jiān)理人員旁站，監(jiān)理發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場操作不規(guī)范立即糾正。嚴格按照規(guī)范抽取回填土樣，保證回填土質量。機械及偏差控制本工程施工采用60 型柴油打樁機擠密成孔，沉管至樁底標高時，停止沉管，用靜力拔出樁管成孔，在孔內填入素土。沉管前復合樁位、調平夯實機，保證垂直度小于1.5%，樁位偏差小于50mm。

3.2.2 夯實機械及要求

夯實素土樁心，采用夾桿式夯實機，夯錘重量不低于100kg，邊下料邊夯實至樁頂標高。填土前應先在孔底進行原土夯實，孔底發(fā)出清脆響聲后向孔內填土；

3.2.3 成孔要求

施工采取分段并由外向內，隔行隔點跳打順序擠密，并分四遍完成，①、②、③、④分別代表第一、二、三、四遍成孔。

圖2 成孔順序圖

3.3 施工過程質量保證

全線設計素土擠密樁共計489 萬延米，由于點多線長，承包人施工隊伍技術工藝參差不齊，導致工程質量控制難度較大，本項目強化現(xiàn)場管理，及時總結施工經驗。首先狠抓參建人員的質量意識教育，嚴格執(zhí)行三級技術交底和進場崗前培訓制度，統(tǒng)一思想認識，統(tǒng)一質量標準統(tǒng)一過程監(jiān)控目標。嚴格按照招標文件規(guī)定采用集中燜料、集中過篩拌合，使素土的含水率和均勻性得到很好的控制。為避免人為因素影響擠密樁夯填質量，決定對全線擠密樁夯填機改造成自動送土自動夯填設備，要求統(tǒng)一安裝電子計時器，將技術參數(shù)設定好后對計時器統(tǒng)一鉛封，并要求全線于素土擠密樁開工前全部改造完成。

4 處理效果

成樁后通過對單樁樁周土的空隙比和密實度實驗分析，在距離樁心0.8d 范圍內，土體密實度一般可以達到或接近天然含水量時的最大密實度，干密度可增加28%-35%，空隙比減小到0.75 以下，土體濕陷性基本完全消除；在距離樁心(0.8-1.5)d 范圍內，土體干密度可以增加15%-28%，空隙比減小到0.75-0.92，土體濕陷性基本消除。最后通過試驗室試驗濕陷系數(shù)6S﹤0.015，符合設計及規(guī)范要求。

5 結束語

對于濕陷性黃土處理可采用多種方法，但采用素土擠密樁處理濕陷性黃土，工藝步驟簡單，材料可就地取材，施工速度快、技術可靠、社會效益好、工期短，施工造價低，處理深度大，處理后地基承載力和穩(wěn)定性有大幅度提高。因此廣泛應用于寧夏銀南及固原等濕陷性黃土地區(qū)。但素土擠密樁整個施工過程屬隱蔽工程，施工階段質量檢查困難，要保證樁體質量及處理效果，必須具有嚴謹、科學的態(tài)度、高度的責任心。在施工項目各環(huán)節(jié)都要精益求精，嚴格操作規(guī)程，才能保證最終的施工質量。

［1］省道305 線黑城至海原公路設計文件[Z].

［2］楊太生.地基與基礎工程施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］GB50025-2004 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

［4］JGJ79-2012 建筑地基處理技術規(guī)范[S].

［5］JTG F10-2006 公路路基施工技術規(guī)范[S].

［6］JTG F80-2004 公路工程質量檢驗評定標準：土建部分[S].