公路施工中灰土擠密樁軟基處理施工工藝

郭永龍

摘 要：近些年，在我國西北和華北地區公路建設中采用灰土擠密樁改善濕陷性黃土地基承載力的方法得到了廣泛推廣，許多成功案例也證實了灰土擠密樁施工簡單、處治效果良好、具有較好經濟效益和社會效益的優點。然而，目前我國公路行業相關規范、標準中對灰土擠密樁施工工法并無指導與要求，本文通過在G85彭大高速公路施工實踐，對灰土擠密樁施工流程、常遇問題的解決、質量控制及驗收簡要闡述，以期對后續施工有所指導。

關鍵詞：灰土擠密樁;公路施工;施工流程;問題處治;質量驗收

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0125-02

0引言

灰土擠密樁，是在原地基上利用打樁機攜帶的圓柱形鋼管打入一定深度后再拔出從而形成樁孔，然后用一定比例的灰土分層夯填樁孔，通過樁管及填料對周圍黃土層產生很大的橫向擠壓力，提高樁間（周）地基土的密實度，從而同原地基一起形成的復合地基。原地基經擠密處理后，樁體周圍土密度增加、孔隙率減少、壓縮性降低、承載力提高、抗剪強度增大、濕陷性降低或消失;同時，地基土防水隔水性能明顯增強，可有效阻止地下水向路基侵入。

灰土擠密樁作為一地下隱蔽構造物，其施工工藝、機械設備、施工人員經驗素質等因素都會影響原地基的處治質量[1]。施工時，首先要根據設計地質情況說明施做試驗樁，通過對試驗樁施工所得數據分析，合理選用施工機械組合、施工順序、施工參數。施工中遇到的問題，認真分析、總結，以達到更好的處治效果。

1工程概況

銀川至昆明國家高速公路（G85）彭陽（寧甘界）至平涼至大橋村（甘陜界）段PDSYSG-8合同段位于甘肅省華亭縣境內，標段路線主線全長5.32km;另有神峪連接線全長5.459km。為降低橋涵臺背基底黃土的濕陷性，減小不均勻沉降，對黃土覆蓋層厚度大于5m的橋臺臺背路基，在2H+3范圍內基底采用灰土擠密樁處理。標段內共有灰土擠密樁施工105426m，合13248m3。圖紙設計灰土樁樁徑采用40cm，樁長6m，等邊三角形布置，樁間距1m，2∶8灰土回填樁孔。我項目部根據以往灰土擠密樁施工經驗及設計要求，采用沖擊鉆機鉆孔、集中式灰土拌合、人工回填夯實成樁的施工工藝。

2施工準備及工藝流程

（1）路基放樣后，按設計要求且不小于30cm的深度清表。清表結束后，根據設計灰土樁處理部位、樁頂標高及施工需求進行場地修整，做好臨時排水設施，如受現場地形限制需挖臺階施工，應盡量減少臺階數量而擴大單個臺階面積。

（2）施工前要對臺背6m深度范圍地基土的含水率、飽和度進行取樣檢測，確定地基土的最大干密度。當地基土的含水率小于12%時，在4～6d前對處理范圍內的土層通過設置一定數量和一定深度的滲水孔進行增濕。夯填土和石灰應提前送試驗室作原材試驗及擊實試驗，求得最大干容重，和最優含水量。

（3）根據設計圖紙結合現場情況繪制樁位布點圖，校核設計工程數量，并在布點圖上將各樁位編號。布點圖要數量準確、現場可操作性強。

（4）工藝流程為：場地平整→測量放線→打樁機就位→成孔→分層填料夯擴成樁→檢測試驗→整平壓實→灰土墊層鋪設。

3灰土拌合

灰土擠密樁灰土拌和采用拌合機集中廠拌，運輸車運輸至現場施工，隨拌隨用，現場取灰土樣品檢測，確保石灰劑量滿足設計要求。已拌成灰土不得超過24h或隔夜使用，土料和石灰應盡量就近堆放并且應防止雨淋、日曬。

土料采用3#取土場的接近最佳含水量土料，不得含有機雜質或用耕植土;使用的土符合設計要求且有機質含量不大于5%，土料過篩，顆粒粒徑不得大于15mm。

石灰采用Ⅲ級以上磨細生石灰粉或新鮮塊灰，新鮮塊灰使用前4～7d澆水充分消解并過篩，顆粒直徑應小于5mm，不含未熟化生石灰塊。石灰中活性CaO、MgO含量不應低于50%（按干重計），夾石量不大于5%。

4鉆孔及施工中常見問題的處理方法

4.1 鉆孔施工

施工中，樁位布置嚴格按照繪制的樁位布點圖遵循從兩邊向中間，隔排隔樁跳打的順序現場布點施工，并對起始施工行列作明顯、牢固標記，后續施工在布點圖上標注準確;鉆機就位后錘中心、樁位點應在同一鉛垂線上，樁位（縱橫向）偏差不得大于±20mm;采用在鉆架上掛垂球的方法，確保灰土擠密樁垂直度不大于1.5%;打樁機配套使用的樁管選用直徑與設計孔徑相同的鋼管，樁管頂設錐形樁帽;施打孔深在鉆桿上以紅色油漆標明（標記位置深度大于設計孔深0.5m）;保證成孔孔徑、孔深不小于設計要求。

錘擊過程中，經常校核樁管豎直度，發現傾斜立即糾正。錘擊至設計深度時停止錘擊，關閉油門，及時勻速拔管，防止管與土層粘結，造成難以拔出或塌孔現象。

現場使用的成孔設備是履帶式柴油錘打樁機（型號：W1001）配備φ40cm鋼管。柴油錘錘擊鋼管，鋼管下沉，同時對樁體周圍土產生擠密作用，逐步成孔，每打完一個孔用時4min～7min。

4.2 成孔檢測

成孔后回填前，應抽樣檢查樁孔的直徑、深度、垂直度和樁位偏差，并應符合下列規定：樁孔直徑偏差不應大于樁徑的5%;深度偏差應為±500mm;垂直度偏差不宜大于1.5%;樁位偏差不宜大于樁徑的5%。

4.3施工中常見問題及處理方法

（1）樁管拔出后，樁孔縮孔嚴重。現場取有代表性的地基土檢測其含水率，如含水過大，可向孔內填干砂、生石灰塊、 碎磚渣，停一段時間后再將樁管沉入原位，重新成孔;若含水偏小，可以預先浸濕加固范圍內的土層，使之達到（或接近）最優含水量。如果不能解決，采取用洛陽鏟撈孔或換長螺旋引孔。此時，夯實應采用重錘夯實。

（2）成孔后，孔底有滲水、積水現象。可將水下部分改為碎石樁;若施工部位靠近河流，則可采取挖溝切斷水源，降低水位后正常夯填灰土的方法施工。

（3）鉆孔過程中遇障礙物，鉆桿（鋼管）不能繼續向下鉆進。用洛陽鏟對障礙物進行探查，若為孤石存在，則可采取周邊適當補樁的措施彌補擠密效果[2];若障礙物為處理深度范圍內較大面積存在的較堅硬巖層，灰土擠密樁無法施工，則要按變更程序，申請工程變更。

（4）樁身夯填不密實，樁體平均壓實系數不合格。施工完成7d后，檢測樁體平均壓實系數較標準要求相差不大時，可采取周邊補樁的措施彌補擠密效果;樁體平均壓實系數較標準要求相差較大時，可采取原位重新打孔回填的方法處理。后續施工中，嚴格按試驗樁總結的回填工藝施工;灰土土質保持穩定，控制好灰土拌合含水率和回填施工時的含水率;夯錘錘頭應有利于將邊緣土夯實（如梨形錘和棗核形錘等），不宜采用平頭夯錘[3]。

（5）施工完畢樁頭破壞，樁頂標高小于設計標高。施工前場地修整，應使基礎底面（灰土樁設計樁頂）以上預留0.3m～0.5m厚的土層，待施工結束后，將表層擠松的土挖除，分層夯壓密實后進行下道工序。

5回填及成樁質量檢驗

5.1樁孔回填

成孔后采用重錘夯實機（夯錘自重900kg）配合裝載機及時夯填。夯填時填料的含水量宜控制在最優含水量土3%的范圍內。回填前應先將孔底夯實然后分層回填，每次回填0.3m～0.4m深，約0.04m3～0.05m3灰土，由提升式夯錘夯實。夯擊時，先將重錘提升2m，輕擊3次（重錘所產生的單次重力勢能=900×9.8×2=17640J）;然后提升高度4.5m，重擊8次（重錘所產生的單次重力勢能=900×9.8×4.5=39690J），一次回填結束，依此循環夯填。當填至距樁頂1m處時，由于提升高度變小需增加錘擊次數，輕擊7次，重擊12次，并能聽到清脆的錘聲后，方可進行上一層施工。夯錘的落距應不小于50cm，并觀察夯錘下落接觸夯層的瞬間是否有力。灰土樁夯填樁頂標高宜較設計標高高20cm～30cm。

施工過程中，安排專人負責回填，夯錘落距、夯擊次數、每層填土厚度等嚴格按照試驗樁技術總結中提供的數據執行，避免回填速度過快，夯擊次數不夠的現象;同時要安排專人檢測成孔及回填夯實的質量，并做好施工記錄。

5.2質量檢驗

孔內填料應分層回填夯實，樁身灰土壓實系數不小于0.96。擠密填孔后，樁間土平均密實系數不小于0.93，最小壓實系數不小于0.85。

檢驗方法：動力觸探和小環刀深層取樣檢驗相結合的方法進行。

動力觸探檢測標準：

樁間土采用標準貫入試驗或輕型動力觸探，標準貫入30cm擊數不小于15擊，輕型動力觸探擊入30cm擊數不小于25擊;樁間土的平均擠密系數，不小于0.93。檢測頻率：不小于總樁數的1%。

樁體采用重型動力觸探，N63.5擊入10cm擊數不小于10;樁體的平均壓實系數，不小于0.96。檢測頻率：不小于總樁數的1%。

小環刀深層取樣檢測標準：

樁間土檢測點的位置應在距孔心2/3孔半徑處，每Im取土樣測試其最小擠密系數、濕陷系數、壓實系數等。

樁體檢測用洛陽鏟在樁體中心鏟孔，從基礎底面起每隔1.0m用加長桿的小環刀分層取出原狀土，測試其干容重和壓實系數。

6擠密樁軟基處治質量驗收

成樁28d后，應采用靜載試驗檢驗復合地基承載力，承載力不小于設計值。檢驗數量不得低于總樁數的0.3%，不少于3點，單樁承載力的檢驗數量不得低于總樁數的2%。

7結語

實踐表明，灰土擠密樁工法對提高濕陷性黃土地基承載力效果顯著，且施工設備簡單，經濟效益好。施工中，認真分析灰土樁處置深度范圍內地質特征，及時改良施工工藝;各工序專人負責，做好施工原始記錄，出現問題便于追溯原因，針對性解決;就其地下隱蔽工程的特殊性，必須嚴格把控施工質量，做到一次處治到位，通過質量驗收。

參考文獻

[1] 寇偉.灰土擠密樁地基質量控制在臨吉高速中的應用[J].山西建筑，2012（32）：180-183.

[2] 強科亮.灰土擠密樁在濕陷性黃土地區地基補強中的應用[J].城市道橋與防洪，2019（9）：197.

[3] 邊隴超，孫夢青，詹興吉.灰土擠密樁在處理橋頭濕陷性黃土路基中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2017，13（7）：57-58.