灰土擠密樁法在濕陷性黃土地基處理中的應用

賈 彬

（甘肅嘉榮建設工程科技有限公司，甘肅 蘭州 730000）

對濕陷性黃土地基進行處理時，需要選用可行的技術手段。灰土擠密樁法應用于建筑領域已有相當長的歷史，特別是用于雜填土、素填土和濕陷性黃土等地基處理時能夠達到十分理想的效果。灰土擠密樁是柔性樁的一種，對地基進行擠密處理后，樁體需承受上部載荷的同時，樁體之間的土體還將分擔載荷。樁體、樁間土體就變成了復合地基，及時排除黃土地基的濕陷性還能有效增強地基的承載力。

1 灰土擠密樁法概述

1.1 特性

灰土擠密樁法憑借著其突出的特點以及簡便的施工工藝，在建筑領域得到了十分廣泛的應用。灰土擠密樁的灰土膠凝強度較高、荷載能力強，具有良好的地基效果。

1.2 應用范圍

采用灰土擠密樁法對土體進行加密，可降低黃土空隙率并實現(xiàn)濕陷性地基的消除。在工程建設中濕陷性黃土地基的處理采用灰土擠密樁法橫向擠密土體，需要保證樁孔內(nèi)填入灰土比例為3 ∶7，經(jīng)壓實和擠密加固后才能取得理想處理效果。灰土擠密樁法無需大量挖掘土方，只需要對地基進行原位深層加密處理，因此常用于處理較厚自重和非自重濕陷性黃土地基。碾壓和夯實土作業(yè)時的沿豎向壓實加密的方法多用于1～3 m 淺層地基處理的施工。

1.3 技術原理

項目建筑位置屬于濕陷性黃土地區(qū)，若現(xiàn)場施工期有降雨將較大概率引發(fā)事故。因此需要采取切實可行的措施來消除地基土的濕陷性并應減小土的壓縮性，提高承載力和水穩(wěn)性以控制變形。灰土擠密樁法是用錘擊沉管成孔的方法，孔中充填灰土并由動能較大的夯錘擠壓夯筑。在這一過程中地基土將產(chǎn)生側(cè)向擠壓變形進而完成補強作業(yè)。

2 濕陷性黃土地基處理常用方法

對濕陷性黃土這種地基有很多處理辦法，每種辦法在使用中都有其優(yōu)點但也有其缺點。所以在應用階段要求施工人員要根據(jù)工程類別以及施工需求靈活選用，才能體現(xiàn)出地基處理技術應用價值，具體來講濕陷性地基處理辦法主要有以下幾個方面。

2.1 擠密樁法

擠密樁加固法按設計要求進行成孔施工，在樁孔內(nèi)采用分層的方法完成振搗工作，以水泥、砂石、粉煤灰、灰土和碎石為填料。施工期利用樁間土的作用創(chuàng)建復合地基。該方法應用過程需要注意對地下含水量的控制，保證水位深度能夠滿足施工需求。一般應用這一技術時都以水位深度20 m 為宜。這項技術在使用過程中，對土壤、場地等要求并不高。

2.2 注漿法

地基加固階段一般采用注漿法。具體地說是將水泥漿液注入待治理地基孔隙中，并通過漿液充填與滲透對土壤擠密。在施工階段應首先用鉆機進行鉆孔，鉆孔后用高壓泵引出漿液。漿液能與土壤攪拌時排除基土顆粒間的氣、水等物質(zhì)，使得漿液與土體相互交叉膠結(jié)并在硬化后形成一個整體地基。在應用這一技術后，可以提高地基的強度，還能增強地基的抗震性以滿足加固的需求。

2.3 樁基礎

采用混凝土與鋼筋進行基礎樁的施工方法可以把地基承載力進行有效提升。由于受力原理間的不同，造成了基礎樁的種類也不盡相同。一般的基礎樁主要有摩擦樁和端承樁，上述樁基礎適用于各種土壤中，施工工藝也比較成熟。但是在應用的過程中速度略顯緩慢，所以若項目在進度上有嚴格要求則不宜選擇該技術對地基進行加固處理。

2.4 夯實法

夯實法就是用夯錘沖擊力來對土體實施夯擊，在施工中可選用不同輕重的夯錘。若選取3 t 范圍內(nèi)可控制夯錘落下距離為4.8 m，該高度落下可將地基內(nèi)的水排除并增加土的干密度。該項技術適用于地下水位大于0.8 m 地基處理工程，尤其對淺層地基有明顯的處理作用，可增強地基整體性。若選用8～20 t 重夯錘對地基實施強夯則可有效改善黃土濕陷性地基并使其孔隙得到擠壓，有利于深層地基處理且經(jīng)濟性優(yōu)勢明顯。

2.5 換填法

在地基處理過程中也可以采用換填法、開挖軟土層及鋪墊層消除黃土濕陷量，增加地基承載力。換填法可適用于3.0 m 厚范圍內(nèi)地基加固工程中，且地基位于地下水位以上。需注意的是在使用該技術時，應實施防水施工以避免因水流問題而造成土層的沉降。

3 濕陷性黃土地基處理中灰土擠密樁法的應用流程

采用灰土擠密樁法進行濕陷性黃土地基處理的過程中，主要包括施工前的準備工作、漏孔和錯孔的排查、灰土配合比的科學設計、承載力的計算、擠密及加固處理、載荷傳遞規(guī)律的總結(jié)等部分，現(xiàn)進行了具體的分析，介紹如下。

3.1 準備工作

灰土擠密樁在施工中由于機械振動對周邊建筑物的影響較為有限，部分舊土坯建筑會出現(xiàn)掉皮和墻體裂縫等現(xiàn)象，所以機械設備的選用必須綜合考慮多方因素。一方面需結(jié)合施工現(xiàn)場要求，在施工現(xiàn)場以外的全部機械設備所處道路對設備性能進行檢驗和參數(shù)調(diào)整，從而為機械設備正常工作創(chuàng)造條件。另一方面需要結(jié)合現(xiàn)場施工需要，確保各項設備按時到位，避免因這一問題而妨礙灰土擠密樁高效施工。

3.2 檢查漏孔和錯孔

由于灰土擠密成孔一定要注意防止漏孔和錯孔現(xiàn)象發(fā)生，因此成孔后一定要及時安排檢查并對檢查情況進行詳細記錄。若發(fā)現(xiàn)沉管成孔及拔管有困難時宜在樁尖與樁管連接部位加設環(huán)箍，環(huán)箍寬與厚分別為5 cm 和1.2 cm，以減少沉管及拔管困難。

樁孔壓實環(huán)節(jié)中根據(jù)地基土的物理性質(zhì)、樁孔深度和現(xiàn)場機械設備情況，可以通過埋管和沖擊等手段制定壓實方案。施工完成之后樁基礎的外側(cè)質(zhì)量可能受到一定的影響。這時施工人員就需要對該部位的施工質(zhì)量進行細致的檢查確保有無收縮和滲水現(xiàn)象發(fā)生，并將檢查過程和結(jié)果進行細致記錄。樁孔的回填一定要盡早完成，避免中途土塊和雜物落入。孔口加工程度不一可表現(xiàn)出順序淺的變化規(guī)律，孔口底部深度以淺為宜。具體可根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況采用不同的間距來調(diào)節(jié)孔口數(shù)量。

平整常規(guī)墻體，沉管較為普遍的一種方法且具體操作過程相對容易。而沉管的最大水深受樁高度的影響較大，一般小于800 m。若清除作業(yè)遇到困難，鄰近的土壤很可能從樁管中滲出。等成孔后需要對樁身局部施工質(zhì)量進行及時檢測，即對孔深偏差進行規(guī)范性檢測，數(shù)值較小就可以在允許值內(nèi)擴大，隨后進行結(jié)構(gòu)填充。另外現(xiàn)場施工人員也要從各方面總結(jié)孔隙異常產(chǎn)生的根源。當樁身跳躍速度出現(xiàn)異常或樁身貫入速度很小時，很可能由于含水量過低和土硬渣層砂的壓實度不合要求。如果管道穿透嚴重時用錘擊幾乎不發(fā)生爆裂或迅速沉陷，其原因在于軟土和樁徑太小。若土體軟化則需將其抽出夯實后再進行充填，如果直徑太小則推薦直接換新樁管，此法特別適用于處理具有明顯濕陷性的土層。一般孔深可與框架高度無關，孔高大多在20 m 左右。車架提升裝置上設置的液壓踏板以自由落體沖擊地基土的方式可直接成型。起重機、龍門架又有抬高錘高的功能，把抬高離合器剪斷并讓錘自由落體，通過反復碰撞直至達到設計深度。

3.3 科學設計灰土配合比

灰土配合比應滿足設計規(guī)定并綜合考慮施工現(xiàn)場某些影響因素，為確保成樁質(zhì)量和避免對土體壓縮性效果造成影響，處理后石灰粉與土須過篩并且確保灰土混合均勻、色澤均勻。混合結(jié)束后立即回填壓實，禁止隔天施用。對樁孔填料夯填處理前，要進行組織夯填試驗并在試驗過程中實施自檢和復檢以確定分次填料科學用量和夯擊頻率，從而改善夯填措施。

3.4 進行承載力計算

第一，對樁間土的無側(cè)限抗壓強度進行測試。將擠密法運用于濕陷性黃土地基處理中，就會對樁身土的要求十分苛刻，需采用成孔側(cè)向擠密來實現(xiàn)樁間土去除地基的濕陷性，降低地基壓縮性并增強地基強度。對于各指標的分析表明樁間土經(jīng)過成孔擠密處理后，其濕陷性能被有效地消除同時壓縮性隨之減小，且各深度情況下擠密效果相差很小。對樁間土進行特殊的無側(cè)限抗壓強度試驗，可以評判其側(cè)限抗壓強度與承載力值的接近程度。二是載荷試驗。在施工期間組織載荷試驗。可根據(jù)試驗結(jié)果來確定3 ∶7 灰土樁的承載力。如果挖探坑時發(fā)現(xiàn)13 m 以下土層仍處于飽和狀態(tài)則不能采樣。根據(jù)土木試驗所取得成果發(fā)現(xiàn)對飽和自重具體壓力數(shù)值并求得濕陷性系數(shù)及濕陷量后，可定出200 kPa 壓下之濕陷量最大值系數(shù)。隨后再通過總濕陷量的計算來判斷黃土的濕陷性地基問題是否能夠被近似消除。

3.5 擠密與加固處理

濕陷性黃土地基在加固處理中常用的方法有人工成孔和設備成孔兩種，其中機械設備通常比人工施工效果好。機械設備機密范圍較大，在擠密處理過程中水分多，樁孔回淤的概率也就相應提高，但對擠密效果有著一定的影響。加固處理時灰土樁和樁周土體直接接觸保證膠結(jié)層緊密度較好且施工現(xiàn)場石灰顆粒分布均勻，反應后碳酸鈣物質(zhì)也起到優(yōu)化膠結(jié)作用。

3.6 總結(jié)載荷傳遞規(guī)律

受到豎向荷載作用時灰土樁很容易出現(xiàn)壓縮變形的情況。如果樁頂處于1.0～1.5 d 時，就會導致變形的發(fā)生概率達到60%以上。樁身的壓縮變形層的深度為6 d，在同等深度條件下還會導致樁身出現(xiàn)變形和膨脹等問題。目前這一數(shù)值主要呈現(xiàn)出上大狹小的規(guī)律。

3.7 規(guī)避殘余濕陷性黃土地基的影響

黃土地基中的濕陷性黃土地基較為多見，因此在當前的項目建設中復合地基也較多見。對濕陷性黃土地基和承載力的關聯(lián)進行歸納，發(fā)現(xiàn)濕陷性黃土對地基承載力有一定的影響，但為地基加固提供了可借鑒的基礎。若樁心距為2.5 d 時，某些樁之間浸水濕陷可能性較大。若樁心距為2.25 d，則樁間浸水濕陷可能性相應減小，代表承載力和濕陷性滿足施工規(guī)范要求。若樁心距為3.0 d，這時樁體之間浸水濕陷的可能性增大，濕陷的范圍也隨之增大，在這種情況下土體浸水濕陷后地基承載力下降，承載力、濕陷性均不能滿足施工要求。因此施工時樁心距應小于3.0 d。

3.8 濕陷性黃土地基加固處理

加固施工前地基承載力特征值的確定是必要的，通常可采用地基容許承載力公式來估算并獲得基礎尺寸、承載力特征值和埋深參數(shù)等重要數(shù)據(jù)，所有得到的值都可以通過檢驗分析，從而實現(xiàn)數(shù)值修正。在啟動加固處理后需要將事先準備的拌合料混合在一起，并且需要對混合后的全部物料進行測試和分析以確定含水量和干密度。試驗結(jié)束后可組織試樁和成孔處理并合理布置樁間距。按照夯填成樁工藝對地基進行處理時，施工人員要事先將底部樁孔內(nèi)雜物清除干凈，然后立即開始拌入灰土并對樁孔進行回填和夯填，最后進行成樁施工。夯實時需使用夯填機及相關輔助設備來對填料后夯擊數(shù)量進行控制，并對夯填流程、回填夯擊數(shù)量和孔錘擊數(shù)量進行詳細記錄。

在加固質(zhì)控部分需校對樁位的放置方位，嚴格控制樁孔誤差、放線誤差及檢查成孔深度與垂直度。地基質(zhì)量檢驗階段也需進行濕陷性分析、密實度、地基承載力等專項測試，并對各項測試結(jié)果進行全面比較，根據(jù)設計要求考察加固處理后的實際效果。加固質(zhì)控環(huán)節(jié)對于地基的穩(wěn)定性以及使用壽命的影響非常大，在這一環(huán)節(jié)必須要嚴格遵守設計標準進行施工建設，同時要進行完善的質(zhì)量檢驗。只有這樣才能夠為后續(xù)的施工建設奠定一個良好的基礎。

3.9 地基質(zhì)量檢驗

濕陷性黃土地基質(zhì)量檢驗中，著重檢驗灰土擠密樁成樁后承載力即樁身完整性和樁承載力，徹底消除黃土濕陷性。在現(xiàn)場施工中需要對成孔進行及時回填和夯實，并由專人對成孔及回填和夯實進行質(zhì)量檢查。檢驗過程中需要根據(jù)《土工試驗規(guī)程》和（SL237-1999）的要求進行，具體的密度、數(shù)量和標準可參照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》和（GB 50025-2018）進行。在質(zhì)量驗收環(huán)節(jié)中，由于灰土擠密樁項目屬于隱蔽項目，因此有關隱蔽項目的驗收通常都會在接受工序完成后進行，并在下道工序開工前完成。經(jīng)施工單位事先進行自檢并確認符合要求后，方可申請工程驗收。監(jiān)理人員或項目負責人可承擔勘察和驗收的責任。

4 結(jié)束語

在濕陷性強的黃土地區(qū)進行路基施工時，應考慮黃土的性質(zhì)和特征，利用灰土擠密樁的方法來治理黃土的濕陷問題，使得復合地基的承載力滿足設計要求。灰土擠密樁的施工工藝要嚴格按照施工工藝流程進行，并對樁體壓實度、樁間土壓實度和樁間土濕陷系數(shù)各參數(shù)進行強化控制。同時還要在施工現(xiàn)場做好試驗檢測以保證黃土濕陷的有效解決和路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，進一步保證工程的整體施工質(zhì)量。總而言之，灰土擠密樁法對于濕陷性黃土地基的處理有著非常重要的影響，只有保證這一方法的應用效果才能夠保證后續(xù)地基的整體建設質(zhì)量和建設效率。所以這就要求相關建設單位必須要重視對這一方法的深入研究，不斷對其進行改進升級，從而使其能夠擁有更好的應用效果，進一步推動我國建筑行業(yè)的發(fā)展。