灰土挤密桩加固地基施工方案设计

青海省路桥建设机械工程有限公司 林 波

灰土挤密桩加固地基施工方案设计

青海省路桥建设机械工程有限公司 林 波

灰土挤密桩是一种软基处理方法，现已广泛应用于高速公路的软基处理加固工程中。对于湿陷性黄土地区，使用该处理方法可以消除黄土的湿陷性，从而提高地基承载力，降低地基压缩性。本文，笔者以丹拉国道主干线西宁过境公路西段6–1标K20＋103 ~ K22＋100段工程为例，介绍灰土挤密桩加固地基的施工方案。

一、工程概况

丹拉国道主干线西宁过境公路西段6–1标K20＋103 ~ K22＋100段，位于青海省西宁市西北边缘的北川河东侧Ⅰ、Ⅱ级河谷阶地以及湟水河北岸Ⅱ、Ⅲ级低山台地。该公路处在两种地貌（阶地地貌和黄土塬梁地貌）单元上，阶地地貌占该路线总长的53%，黄土塬梁地貌占该路线总长的47%。该公路段灰土挤密桩共计200 981延米， 共计5处，其灰土桩桩长根据具体工程路段的工程地质情况确定：桩径0.5 m，高路堤＞4 m时，桩长6.0 m；低路堤≤4 m时，桩长3.0 m,平面呈梅花形布置,桩间距1.2 m，桩径0.5 m，桩顶设50 cm厚灰土垫层,灰土桩及灰土垫层均采用2∶8灰土，处理范围为路基坡脚外侧2.0 m以内区域。

1.工程勘察资料显示，场地土层特点自上而下分为4层。

（1）第1层为新近堆积湿陷性黄土层（Q42al＋pl）。该土层呈黄褐色, 成分以粉土为主，次为粉质黏土，含少量砂粒、云母碎片，表层植物根系发育，虫孔、孔隙较发育，干强度低，韧性低，岩芯呈散状，稍湿，稍密，为Ⅲ级自重湿陷性黄土。

（2）第2层为湿陷性黄土层（Q41al＋pl）。该土层呈黄褐色，成分以粉土为主，次为粉质黏土，含少量砂粒、云母碎片，表层植物根系发育，虫孔、孔隙较发育，干强度低，韧性低，岩芯呈散状，稍湿，稍密，属中压缩性土，具湿陷性。

（3）第3层为非湿陷性黄土（Q41al＋pl）。该土层呈褐黄色，成分以粉土为主，含少量砂粒、云母碎片，偶见钙质粉末，虫孔、孔隙不发育，干强度低，韧性低，稍湿，稍密–中密。

（4）第4层为饱和黄土（Q41al＋pl）。该土层呈褐黄色，主要成分为粉粒，次为黏粒，含少量砂粒，干强度低，韧性低，湿，软塑。

2.材料准备。根据环保要求，该工程石灰选用袋装生石灰，石灰质量高于Ⅱ级；土料选用黏性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质或耕植土等，其颗粒粒径≤15 mm。灰土严格按配合比配制，采用灰土拌和机拌制，灰土拌制达到均匀一致为止。对素土和灰土要适当控制含水率，现场以手握成团、两手轻捏即散为准。

3.试验准备。通过试验对原设计参数进行检验和修正以确定最佳含水量、压实系数。经试验确定最佳含水量为21.5%，灰与土的体积配合比为2∶8，灰土垫层的压实系数不小于0.97。

4.成桩试验。正式施工前，在现场进行不少于7根的试桩试验，结果表明，灰土挤密桩复合地基承载力特征值均大于200 kPa。灰土压实系数平均值不小于0.97，消除了桩间土的湿陷性，满足了设计要求。

二、施工工艺流程

1.准备。对原地面进行整平处理，按设计要求用木桩布点，复测点位纵、横间距。

2.定位。首先，利用全站仪施放轴线，保证其偏差在规定范围内。然后，采用DS3型水准仪按闭合水准路线，将标高控制点引测至基坑内。通过钢尺配合连线，逐个测放出全部桩位点，并在桩位点用Φ12 mm钢筋头作出标记。最后，放出全部桩位点用仪器重新复核，防止偏差过大。并经校核无误后，在桩位上撒上白灰做标记 。在施工一段时间后，对未施工的桩位需进行复检。

3.采用沉管成孔，柴油打桩机打桩。桩机就位时必须平稳，不能发生移动或倾斜，桩管应对正桩孔，桩孔垂直度偏差不宜大于1.5%，桩孔中心点的偏差不宜超过桩距设计值的5%。在打桩机就位后，调整导架垂直度，对中桩位。

4.穿靴。成孔施工时，地基土宜接近最佳含水量。并将打桩机端部采用靴头套在空心管端部，使其在下沉过程中阻止泥沙进入套管。

5.沉入提升。松卷扬机，将套管激振至设计深度后关机，桩孔中心偏差不超过桩距设计值的5%，垂直度偏差不大于1.5%。启动卷扬机，提升沉管至设计桩长后进行打桩机移位。

6.填料施工。向孔内填料前，孔底须夯实，填料经检测合格后用灰土填筑，在最佳含水量状态下分层夯实，其压实系数不小于0.97。成孔和回填夯实间隔进行，基础底面以上预留0.7 ~ 1 m厚的土层，待施工结束后，将其表面挤松的土挖除或分层夯实。

三、施工质量保证措施

1.灰土挤密桩处理地基的宽度应大于基础宽度。局部处理时，对非自重湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基，每一个边超出基础的宽度不小于0.25b（b为基础短边宽度），并不小于0.5 m；对自重湿陷性黄土地基不应小于0.75b，并不小于1.0 m；Ⅲ，Ⅳ自重湿陷性黄土场地采用整片处理，每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度不宜小于处理土层厚度的1/2，并不小于2 m。

2.隔排隔行每隔1 ~ 2孔跳打，成孔后立即回填，以防止邻孔之间互相挤压造成相邻孔缩孔或振动坍塌。在整片处理时由内向外进行，局部处理由外向内进行。

3.成孔和回填灰土夯实施工时应做到以下几点。

（1）成孔施工时地基土接近最佳含水量。

（2）桩孔中心的偏差不小于1.5%。

（3） 桩孔垂直度的偏差不小于1.5%。

（4）夯锤重不小于100 kg。采用的锤型应有利于将边缘土夯实（如梨形锤和枣核形锤等），不宜采用平头夯锤，落距一般应大于2 m。

4.桩孔的直径和深度。施工时，桩孔的直径误差为设计值±70 mm，桩孔的深度要合适。

5.向孔内填料前，孔底应夯实，然后用灰土在最佳含水量状态下分层夯实，其压实系数不小于0.97，填料的质量应符合要求。

6.施工时，成孔和回填夯实间隔进行，在大、中桥工程处采取分段施工。

7.基础底面以上预留71.0 m厚的土层。施工结束后，将其表层挤松的土挖除或分层夯压密实。

8.施工过程中，由专人监测成孔及回填夯实质量并记录。发现地基土质与勘探资料不符并影响成孔及回填夯实时，应立即停止施工，查清情况并采取有效措施处理后继续施工，并详细记录锤击次数和振动沉入时间、出现的问题和处理方法。

9.处理区段地基土的含水量要接近经试验确定的最佳含水量21.5%。高于21.5%时，则要晾干；低于21.5%时，要对处理范围内的土层进行增湿。增湿要在地基处理前4 ~ 6 d完成，需增湿的水通过一定数量和一定深度的渗水孔均匀地渗入处理范围的土层中。

10.施工时要控制拔管速度，在拔管前停顿10 s左右，成孔后清底夯实、夯平，夯实次数不小于8击。成孔后进行孔中心位移，垂直度、孔径、孔深检查，合格后进行下道工序施工或用盖板盖住孔口，防止杂物落入。

11.施工中一旦缩孔，要及时处理。目前，较为常用的缩孔处理方法就是在填料前用洛阳铲进行扩孔处理。

12.灰土拌制根据回填要求随拌随用，已拌成灰土不能超过24 h或隔夜使用，被雨水淋湿、浸泡的灰土要作废处理，下雨期间不能进行灰土拌制。

13.该工程施工中采用人工填料，在填料前认真按操作规程施工，按照设计的配合比严格称量，并将填料搅拌均匀，干湿度要适宜，并指定专人按规定数量均匀填入，不得盲目乱填，更不能用送料车直接倒料入孔。每次向孔内填充的填料的厚度、数量、落锤高度、夯击次数等，要按试验规定的技术参数施工，做到前后一致，每一桩孔的实际填料数、夯实时间均应控制并记录。每一个桩孔回填用料应与计算用量基本相符。

14.雨季冬季施工时，应采取防雨、防冻措施，防止土料和灰土受雨淋湿或冻结。

四、质量验收

1.灰土挤密桩地基属隐蔽工程，施工中必须加强检验。

2.对于一般工程，主要检验桩间土的干密度、承载力和施工记录。

3.对于大、中桥工程，除监测上述内容外，还应进行荷载试验或其他原位测试。也可在地基处理的全部深度内取土样测定桩间土的压缩性和湿陷性。

4.在孔之间形心点附近、成孔挤密深度内，每1 m取土样测定干密度，并进行湿陷性试验和压缩试验，计算干密度与其最大干密度的比值、湿陷系数和压缩模量等参数。

5.抽样检验的数量不应小于桩孔总数量的2%。不合格处应采取加桩或其他补救措施。

五、结论

丹拉国道主干线西宁过境公路西段6–1标K20＋103 ~ K22＋100段工程施工采用上述施工方案和质量保证措施，桩施工结束后桩检测结论显示：灰土挤密桩复合地基承载力特征值大于200 kPa，满足设计要求；采用灰土挤密桩进行地基处理后，在处理范围内地基土的湿陷性已消除，满足设计要求；灰土挤密桩桩体压实系数范围为0.96 ~ 0.99，平均值为0.97，满足设计要求。只有从各个关键环节严格监督管理灰土挤密桩施工，才能更好地控制施工质量。