公路工程濕陷性地基處理灰土擠密樁技術分析

李 晶

(山西省交通新技術發展有限公司，山西 太原 030006)

0 前 言

在濕陷性地基處理中采用灰土擠密樁技術，能夠有效提升地基結構承載力與穩定性，同時具備施工效率高、操作簡單便捷、技術較為成熟等特點。灰土擠密樁技術重視挖棄土方的有效利用，防止棄土對自然環境造成不良影響。相較于強夯與重錘夯實技術而言，灰土擠密樁技術對項目周邊房屋與居民生活造成的影響比較小，能夠為施工單位創造更多的經濟效益與社會效益，所以在濕陷性地基處理中得到了普遍應用。文章結合公路工程項目實際情況，重點研究了灰土擠密樁技術。

1 項目背景

某公路工程項目的全線長度是22.317 km，起訖樁號是K16+581～K38+899，采用的是雙向四車道，限定的行車速度是80 km/h。根據項目施工現場地質勘察報告可知，沿線包含了濕陷性地基，其中濕陷性粉土的深度接近為1.5～6.8 m，濕陷性等級為I級至II級，通過綜合分析研究后確定采用灰土擠密樁施工技術進行濕陷性地基處理，設計的樁徑是40 cm，呈現等邊三角形布設，確定的樁間隔距離是1.2 m，單樁的長度為5～10 m。

2 施工技術

2.1 施工準備

1)場地準備。需要結合設計要求將施工范圍內的土體清理干凈，同時通過平地機實施整平作業。若是地基含水量比較大，則應選擇套管成孔方式，考慮到成孔后容易發生樁孔縮經，應從孔中填充干散砂或者是生石灰塊，等候一段時間再進行套管成孔；若是地基含水量比較低，且土質堅硬，需要提前浸濕加固區域內的土層，保證地基的含水量與最佳含水量相接近[1]。

2)技術準備。按照要求完成技術交底與圖紙會審等相關工作，嚴格實施基準線與水準點的校正與復核，保證無誤之后才能夠進行樁位放樣，同時進行準確標記，以撒白灰的方式標劃邊線與樁位，如圖1所示。

圖1 樁位標記

3)材料準備。根據項目要求采購性能優質的黏土料，保證其質量與數量符合施工要求。同時石灰料進場之前需要進行試驗檢測，確保合格后才可以正式使用。具體如下：①土料，堆積密度是0.828 g/cm3，有機質的含量是2.25，過篩后的最大粒徑應<15 mm[2]；②石灰，過篩后的最大粒徑≤5 mm,堆積密度是0.482 g/cm3，保證無任何的未熟化生石灰塊粒。

2.2 成孔施工

選擇柴油打樁機進行成孔施工。待機器就位之后將沉管尖與樁位對準，從鋼管中以油漆方式進行深度標記。微調打樁機的機架，確保樁管處于垂直狀態，以直線錘吊線的方式檢查其垂直度情況。通過打樁機把鋼管插入到土層指定位置，緊接著慢速拔出鋼管，由此實現成孔，但是在沉管階段應確保樁基平穩、無移動或傾斜現象，同時鋼管與樁位對準。灰土樁成孔必須插入到持力層部位，孔中的所有雜質與積水等必須清理干凈，詳細記錄鋼管長度和設計深度偏差，在成孔之后檢測虛土厚度(通常≤50 cm)，然后實施底夯處理(其中夯擊次數≥20次)，填料之前一直夯擊到孔底出現清脆聲音，在虛土厚度≥50 cm后選擇復打處理[3]。成孔后需要檢測孔垂直度、直徑、深度以及中心位置等，其中垂直度偏差≤1%，中心距偏差≤±5%。

2.3 灰土拌和

此項目中灰土拌和選擇的是設有自動計量系統的拌和機，結合實際用量實施石灰消解與灰土拌和。各批次的灰土拌和都要進行灰劑量檢測，同時確保灰土拌和料的外觀顏色呈現均勻狀態，符合規定要求后才能夠運輸到項目施工現場進行樁體填筑。綜合分析項目施工實際情況，當天的灰土施工量需要一次拌制而成，且24 h之內用完，否則就要作為廢料處理。嚴格檢測灰土含水量，確保其與最佳含水量相接近，若是含水量>最佳含水量，應實施晾曬處理。若是遇到雨天，則禁止進行灰土拌和，以免影響灰土性能及質量。

2.4 灰土夯填

此項目中灰土擠密樁采用的是分層回填夯實方式。在孔中填料之前需要對孔底進行清理與夯實，其中夯擊遍數應≥20遍，同時按照確定的厚度與夯擊遍數逐層實施填料夯實。其中各層回填厚度為20 cm，夯錘的垂直高度控制為50～60 cm，夯擊遍數為10遍[4]。選擇夾杠自動上料夯實機進行填料，保證夯擊形成清脆聲音后才能夠再次進行填料。在施工階段需要安排專人負責監測及記錄。在夯機就位之后應確保處于平穩、垂直狀態，然后與樁中心對準，使夯錘可以自由落底。此外，灰土回填夯實應確保連續性，各樁孔的分層回填夯實應確保一次性完成，以增強樁承載力。在夯填的過程中選擇隔排跳打形式進行成孔作業，打一孔、填一孔，以免影響施工效果。

2.5 質量檢測

1)壓實系數。以汽車鉆機的方式進行灰土樁取樣，按照從上至下的順序，以1 m為間隔距離進行取樣，然后實施干密度試驗，得出樁身每1 m壓實系數。取樣時間應控制在回填夯實后的24 h，以環刀法實現濕密度與干密度試驗，從取土器上套入環刀，同時安裝在鉆桿之上實現取樣，最后計算得出填料壓實系數。在取樣的過程中孔中回填料應保證無大粒徑砂礫與石塊等雜質。

2)樁間土擠密系數。從本質上分析，樁間土擠密系數指的是實測樁間土干密度和樁間天然土最大干密度比值。考慮到項目施工現場包含沙礫土與巨粒土，選擇人工探井方式取樣難以確保安全，所以在施工前、后需要選擇鉆機取樣，在樁身以1 m為間隔距離實施試驗，分別進行天然土的最大干密度與施工后樁間土干密度檢測，最后計算得出擠密系數[5]。

3)復合地基承載力。通過靜荷載試驗實現復合地基結構的承載力檢測，其中試驗設備選擇的是“堆載反力”+“鋼梁”組合系統方式，主要包含了主梁、次梁、千斤頂以及配重發力等。

4)濕陷系數。在灰土擠密樁施工完成之后，以1 m為間隔距離進行取樣，具體順序是從上至下，然后實施室內土工試驗，從而完成各層濕陷系數的有效檢測。

3 加固效果

3.1 評價標準

此項目中灰土擠密樁設計要求的施工后質量評價標準如表1所示。

表1 灰土擠密樁地基質量檢測標準

3.2 樁身填料壓實系數評價

分別抽檢K18+200～K18+220處2根灰土樁的樁身填料壓實系數，其中樁身灰土的均壓實系數是98.5%與97.9%，其中最小數值是97.6%(大于93%)，所以完全符合設計規定要求。

3.3 樁間土擠密系數評價

通過檢測得出，樁間土的均擠密系數是92.9%，同時各檢測點的擠密系數都大于極小數值要求。

3.4 復合地基結構承載力評價

灰土擠密樁施工完成之后，需要隨機抽取8個點實施單樁復合地基結構的承載力試驗，其中荷載試驗的極差≤均值30%，因此，復合地基結構的承載力特征值選取均值200 kPa，也就是fspk≥200 kPa，符合設計規定基本要求。

3.5 復合地基濕陷性評價

通過檢測后得出，復合地基的樁間土8個測點的濕陷系數都<0.015，由此表明灰土擠密樁處治效果良好。

4 質量控制

4.1 成孔及鉆孔效果控制

成孔是灰土擠密樁施工技術的一項關鍵環節，如果成孔效果不合格，則直接關系到樁體結構的穩定性與承載力，所以需要采取有效措施對成孔效果進行嚴格控制。結合公路工程項目現場地質條件，確定合適的鉆機類型與技術參數，然后由技術人員負責對設備性能進行檢查，以防止鉆孔施工階段發生機械故障[6]。同時，鉆機安裝必須確保安全、穩定，處于水平狀態，不可存在機架位移或是傾斜現象，在鉆進階段對其垂直度進行控制，以便傾斜后立即糾正。若是鉆進階段遇到了障礙物，則需要挖除處理，然后才能夠接著鉆進，以免造成成孔效果不佳。此外，需要結合設計方案內容及要求規范進行成樁擠密，以確保成樁質量。

4.2 含水量控制

含水量是灰土擠密樁施工質量的主要影響因素，一般路基土體結構含水量與最佳含水量相接近時，才可以使成樁質量達到最佳。若是公路工程項目現場地下水位比較高，容易造成土體含水量相對偏大。為了能夠防止發生孔洞坍塌問題，應選擇套管成孔施工模式。當填料拌和結束之后，通過酒精燃燒方法檢測含水量，或者通過直觀檢測，將灰土成品手握成團，然后使其自由下落，如果灰土呈現散開狀態，則表明含水量符合要求。此外，填料灰劑量和成樁效果也存在密切關系，所以必須采取措施對其進行有效控制，從而保證符合施工基本要求。

4.3 樁孔質量控制

在灰土擠密樁施工階段，如果土體含水量比較大或者是樁間隔距離偏小，有可能會引發縮頸現象，降低樁體強度。針對該問題，需要分析研究主要形成原因，然后采用科學、有效的處理措施，尤其要重點控制拔管速度，防止擠壓填孔，造成樁體部分直徑縮小[7]。此外，需要對樁間隔距離進行科學控制，可以選擇跳打施工的方式，適當擴大施工間隔距離，如果縮孔現象比較嚴重，則需要重新進行打孔。成樁后需要根據標準規范嚴格實施質量驗收，以保證符合項目建設的根本要求。

5 結 語

本文結合公路項目實際情況，綜合分析了濕陷性地基灰土擠密樁施工技術，檢測其施工質量，并對灰土擠密樁加固效果進行了評價。實踐表明，此公路工程項目采用灰土擠密樁技術處理濕陷性軟土地基，增強了軟土地基結構的承載力、水穩性，有效控制了地基結構變形，保證了公路安全行車。

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