淺析灰土擠密樁與水泥土擠密樁的應(yīng)用

楊曉攀

（甘肅省遠(yuǎn)大路業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 項目概況

會寧至老君坡（寧甘界）高速公路是甘肅與寧夏兩省重要的省際高速公路聯(lián)接線， 與寧夏規(guī)劃的S60 西吉至?xí)幐咚俟讽樈樱?采用雙向四車道設(shè)計， 設(shè)計行車速度80Km/h，路線全長8.671 公里。

會老高速公路建設(shè)項目灰土擠密樁樁徑設(shè)計為Φ40cm， 等邊三角形布置， 石灰與素土的重量比為10%，全線設(shè)計灰土擠密樁總長度為2418834m。一般路段、 涵洞及擋墻基底處理灰土擠密樁設(shè)計樁長為6m，樁間距為1m。

2 機理比較

成樁機理： 灰土擠密樁和水泥土擠密樁的成樁機理是一樣的， 都是通過打樁機重錘錘擊鋼管成孔，在成孔過程中對原狀土進(jìn)行橫向擠密， 消除黃土的濕陷性， 然后在成孔中填入水泥土或石灰土， 進(jìn)行每層夯實回填的施工工藝。 通過成孔過程的橫向擠密和水泥土或石灰土自身的強度消除濕陷性黃土的濕陷性，提高地基的復(fù)合承載力。 工藝相對可操作、 設(shè)備簡單成本低，是一種消除黃土濕陷性較有效的方法。

2.1 石灰土擠密樁

石灰作為一種氣凝性的膠結(jié)材料有其獨有的特性， 石灰可以和水反應(yīng)， 也可以在土拌合后在空氣中反應(yīng)；前期強度低，后期強度較好。 強度形成時間較長便于施工過程的控制。

2.2 水泥土擠密樁

水泥作為水凝性膠結(jié)材料，其遇水后迅速反應(yīng)，前期強度快， 后期增長較慢。 具有強度高、 反應(yīng)快的特點。

3 施工控制

3.1 灰土擠密樁

（1）灰土擠密樁開始前，應(yīng)先進(jìn)行技術(shù)交底工作，技術(shù)交底時監(jiān)理工程師同時參加， 內(nèi)容包括 《灰土擠密樁施工技術(shù)交底》、《安全技術(shù)交底》、 施工段落確定、 人員配置、 材料儲備及檢驗情況、 機械配置情況等。

（2）材料要求：采用過篩素土，素土選用塑性指數(shù)10-20 的黏土、 粉質(zhì)黏土或粉土， 有機質(zhì)含量不超過5%。石灰選用Ⅲ級以上的消石灰，有效CaO+MgO 含量不得低于55%，使用前1-2 天消解并過篩，粒徑不大于5mm， 不得夾有未熟化的生石灰塊粒及其他雜質(zhì)，也不得含有過多的水分， 現(xiàn)場石灰存儲要求密封。 水選用自來水或符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的都可適用， 水中氯離子、 硫酸根離子、 可溶物等有害物質(zhì)符合國家相關(guān)規(guī)范要求。

（3） 設(shè)備要求： 打樁機采用3.2t 柴油打樁機或自制錘擊式打樁機作為成孔設(shè)備， 要求對打樁機進(jìn)行編號。 夯實機采用偏心輪夾桿式夯實機進(jìn)行夯實， 重量一般選用200-300kg，其豎向投影面積的靜壓力不小于20kpa。 夯錘最大部分的直徑應(yīng)較樁孔直徑小100-150mm，以便填料順利通過夯錘四周。要求對回填夯實機編號， 打樁機及回填夯實機等設(shè)備必須合理配套。灰土拌合機采用強制式自動計量拌合機。 自卸車、裝載機、 發(fā)電機等設(shè)備必須滿足施工要求。 回填時間要求下料時間為5s，夯擊時間為18s。

（4）孔位布設(shè)：采用白灰隔行、隔排進(jìn)行布孔，同排內(nèi)應(yīng)間隔1-2 孔進(jìn)行，要求在每孔中心點釘Φ30mm的醒目塑料牌，布孔應(yīng)分3-4 次完成，全部孔布設(shè)完成后呈等邊三角形分布， 相鄰兩孔中心點間距為1m，杜絕出現(xiàn)漏孔現(xiàn)象。

（5）采用智能控制的穩(wěn)定土拌合站（600t/h）進(jìn)行場拌， 混合料中石灰比例按質(zhì)量比10%控制， 施工過程中采用EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線控制灰劑量；EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線必須經(jīng)監(jiān)理驗證批復(fù)后使用。 配合比要求監(jiān)理工程師批復(fù)后使用。

3.2 水泥土擠密樁

（1）水泥土擠密樁的主要材料：水泥為P.O42.5 緩凝水泥，其初凝時間為240min，終凝時間為360min；土采用過篩素土， 素土選用塑性指數(shù)10-20 的黏土、粉質(zhì)黏土或粉土， 有機質(zhì)含量不超過5%。 水選用自來水，水中氯離子、硫酸根離子、可溶物等有害物質(zhì)應(yīng)符合國家相關(guān)規(guī)范要求。

圖1

（2）孔位布設(shè)、成孔設(shè)備、回填設(shè)備、拌合設(shè)備、回填及夯擊時間均與灰土擠密樁一致。

（3）水泥用量采用4%的參量控制；施工過程中水泥劑量嚴(yán)格按EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線控制，EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線必須經(jīng)監(jiān)理驗證后批復(fù)使用； 配合比要求監(jiān)理工程師驗證批復(fù)后使用。

圖2

4 質(zhì)量控制對比

4.1 灰土擠密樁

（1）石灰選擇Ⅲ級及以上石灰，混合料中灰土比例按質(zhì)量比10%控制， 其最大干密度為1.751g/cm3，最佳含水量為15.8%，7d 無側(cè)線抗壓強度值為0.9Mpa。

（2）混合料回填需6-8h 之內(nèi)完成，并采用環(huán)刀法或灌砂法進(jìn)行壓實度檢測，設(shè)計壓實度為97%，經(jīng)檢測壓實度可達(dá)到設(shè)計要求； 在全部孔位施工完畢后方可進(jìn)行樁間土壓實度檢測。

（3）復(fù)合地基承載力設(shè)計為≧250Kpa，經(jīng)檢測復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求， 在未達(dá)到破壞荷載情況下可到達(dá)500Kpa，最大累計沉降量為28.11mm，滿足設(shè)計要求。

4.2 水泥土擠密樁

（1）水泥選擇定西祁連山P.O42.5 緩凝水泥，混合料中水泥土比例按4%水泥參量控制， 其最大干密度為1.904g/cm3，最佳含水量為12.2%，7d 無側(cè)線抗壓強度為1.4Mpa。

（2） 施工時應(yīng)嚴(yán)格工序控制， 工序銜接應(yīng)合理安排， 混合料回填時間需從加水拌合開始計時， 需在水泥混合料初凝之前完成， 并采用環(huán)刀或灌砂法進(jìn)行壓實度檢測，設(shè)計壓實度為97%，經(jīng)檢測壓實度可達(dá)到設(shè)計要求。

（3）復(fù)合地基承載力設(shè)計為≧250Kpa，經(jīng)檢測復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求， 在未達(dá)到破壞荷載情況下可到達(dá)500Kpa，最大累計沉降量為15.89mm，滿足設(shè)計要求。 段落內(nèi)全部樁位施工完畢后檢測樁間土壓實度。

5 環(huán)保對比

5.1 石灰

（1）石灰在煅燒時會排放大量的有害氣體和粉塵，對人體造成很大傷害， 而漂浮在空氣中的粉塵可含有致癌物。 我國目前用于石灰生產(chǎn)還大量存在低成本的普通豎窯， 普通豎窯生產(chǎn)存在許多缺點， 如窯的利用系數(shù)低，在50%以下；耗能高，每噸灰用煤量在160Kg以上， 由于普通窯爐大多數(shù)為上部開口或半開口結(jié)構(gòu)，所以很難進(jìn)行除塵；環(huán)境污染嚴(yán)重，加料和出灰?guī)缀跞咳斯げ僮鳎?勞動強度大， 嚴(yán)重?fù)p害了操作工人的身體健康，質(zhì)量不穩(wěn)定，生、過燒、結(jié)瘤一般在30%以上；而且不能及時控制。

（2） 石灰行業(yè)已進(jìn)入異常嚴(yán)峻的時刻。 因環(huán)保緣故， 當(dāng)前已有多數(shù)石灰生產(chǎn)廠家關(guān)停或整改， 而多數(shù)生產(chǎn)石灰的中小企業(yè)因為沒有自己的礦山資源， 外購石灰石成本很高， 導(dǎo)致加工成本很高， 企業(yè)利潤率低下， 環(huán)保投入不足； 而石灰加工型企業(yè)也因為粉塵污染等原因，面臨大量關(guān)停的風(fēng)險。

（3）治理工藝及有關(guān)要求石灰窯要使用袋式除塵+雙堿法脫硫工藝。

（4）石灰運輸時采用翻斗車或大型運輸車輛，只能覆蓋運輸，可采用密封性好的罐裝運輸；目前，石灰運輸多采用翻斗車覆蓋運輸， 采用翻斗車造成運輸過程的污染。

（5）材料進(jìn)場堆放時采用半封閉式料棚堆放，底部用混凝土鋪砌，不能有效起到防潮。

5.2 水泥

（1） 我國目前的水泥廠多為經(jīng)過環(huán)保部門驗收過的環(huán)保機構(gòu)，其產(chǎn)量大，運輸與存放都采用罐裝，運輸過程不會對空氣造成污染。

（2）材料進(jìn)場后采用密閉的儲存罐進(jìn)行罐裝，不會對環(huán)境造成二次污染。

6 結(jié)論

通過對灰土擠密樁和水泥土擠密樁進(jìn)行對比，確定灰土擠密樁適用于地下水位以上的濕陷性黃土，可處理的地基的厚度宜為3-15m， 當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時，應(yīng)通過試驗確定其適用性； 水泥土擠密樁適用于地下水位以上的部分， 處理地基深度不宜大于15m。

隨著國家環(huán)保理念加強， 公路行業(yè)也同時在推行“環(huán)保公路、生態(tài)公路、綠色公路”的建設(shè)。 從環(huán)保的角度出發(fā)水泥土擠密樁應(yīng)用要大于灰土擠密樁的應(yīng)用。如石灰行業(yè)能夠達(dá)到國家環(huán)保要求，且經(jīng)過環(huán)保部門的驗收，從施工控制上灰土擠密樁要優(yōu)于水泥土擠密樁。 灰土擠密樁及水泥土擠密樁的適用性有待進(jìn)一步研究。