素土挤密桩在坝基处理中质量控制过程分析

徐晓光

（山西铁龙水利水电工程有限公司，山西 太原 030045）

1 工程概况

尚希庄水库是山西省引黄入晋工程北干线上的一座中型供水调蓄水库，水库坝基地层为湿陷性黄土，浸水湿润易发生湿陷变形，产生不均匀沉陷，破坏建筑物稳定，黄土地基的湿陷性成为水库的主要地质问题之一，因此在湿陷性黄土地区进行工程建设时必须对坝基场地的湿陷类型和地基的湿陷等级按工程建设需要进行地基处理。

尚希庄水库呈东北—西南向的椭圆形状，库区地形平缓，总体西北高，东南低，水库大坝坝型为环形布置，坝轴线总长3992.6m，最大坝高17.0m，坝顶宽6.0m，总库容1120.21万m3，调节库容1005.00万m3。

尚希庄水库位于中国湿陷性黄土工程地质分区的Ⅳ山西冀北地区，坝基土主要为第四系上更新统低液限黏土、低液限粉土及粉土质砂，均具湿陷性。根据勘察结果，确定坝基土具湿陷性，清基后坝基为非自重—自重湿陷性场地，湿陷土层下限深度1.5～12.5m，湿陷等级多为Ⅰ级（轻微）、Ⅱ级（中等），局部为Ⅲ级（严重）。湿陷等级为Ⅰ级（轻微）的湿陷土层厚度0.5～7.0m，平均厚度约3.3m；湿陷等级为Ⅱ级（中等）的湿陷土层厚度3.6～12.1m，平均厚度约7.5m，湿陷等级为Ⅲ级（严重）的湿陷土层厚度10.4m。

2 质量控制措施

2.1 素土挤密桩工艺

一是成孔采用隔排隔点法施工。由于在施工过程中锤击成孔、夯扩成孔及夯填过程中的震动较大，导致孔间距最大仅1.4m，其他桩孔坍塌。二是孔位采用梅花形布置。素土挤密桩主要依靠管桩和线锤在成孔过程中挤压桩间土和夯实回填土使坝基达到设计要求的密实度。梅花形布孔是坝基达到密实度最佳的布孔方式。三是素土挤密桩施工流程为清除整平施工场地、控制点测量放样、桩机就位、复测桩点、成孔施工、孔底夯实、土料检测、成桩质量检测等。

2.2 施工参数试验

为保证施工质量，施工前期进行两个区域的参数取样试验，分别使用柴油锤击沉管成孔法和线锤冲击夯扩成孔法。根据两个试验区的检测结果，最终确定施工参数。夯填材料取工程施工现场的低液限粉质黏土。夯填机械采用夹杆锤和线锤。夹杆锤锤重要求大于150 kg，提升冲击高度大于0.6m，夯填每次填土10 cm，夯击3次；线锤锤重要求大于300 kg，提升冲击高度大于2.0m，夯填每次填土40 cm，夯击6次。

2.3 孔位质量控制

素土挤密桩孔位采用全站仪配合钢尺进行孔位放样，利用全站仪放样同一排孔两边的孔位，并作为控制点，利用钢尺分别测量中间孔的孔位，然后进行全站仪抽检复测，保证孔位的偏差符合设计要求。桩机就位后进行复测，确保桩位偏差度不超过50 mm。

2.4 孔斜质量控制

桩机就位进行整平、调直，利用水平尺调直管桩，确保桩身垂直度不超过1.5%，成孔后利用测斜仪进行孔斜质量检查。

2.5 锤击沉管成孔质量控制

在锤击成孔过程中，必须严格把控成孔深度、直径、垂直度。

孔深控制：在桩管上标记深度刻线，在管桩下沉过程中孔深达到设计要求，拔出桩管后利用测绳进行复测，确保成孔质量。

直径控制：以直接控制管桩直径，确保孔径质量。

垂直度控制：利用水平尺或经纬仪直接控制桩机及桩管的垂直度，确保在管桩下沉过程中垂直成孔。

2.6 材料质量控制

施工填筑材料就地取材，以库区中的纯净黄土、粉质黏土、粉土为主材。施工时先将原始地貌中的表层土清除50 cm后进行使用；土料中有机质含量不能超过5%，且不能使用塑性指数超过17的黏土和小于4的沙土；土料中不能夹有砖块、瓦砾、生活垃圾、杂土、冻土或膨胀土；现场测定土料的含水率，通过实验获得土料含水率达到10.5~13.1时达到最佳压实效果，且经过击实试验得出填料的最大干密度达到1.79。现场配置临时实验室，进行土样的质量检测，确保土质质量、含水率等指标符合相关规范要求。

2.7 夯填质量控制

夯填机械采用夹杆锤和线锤等夯填设备，夯填土料前必须保证夯锤垂直落入孔底，并对底部进行夯实，直至孔底发出清脆的夯击声音后进行回填土料夯实。回填土料必须人工操作，严禁机械设备进行土料回填，以避免一次性填料过厚，影响夯填质量。

2.8 施工难点及控制措施

在施工过程中主要存在两方面问题：一是为确保最优含水率达到12.9%，必须进行现场土料检测，达不到指标要求时，可采取以下措施：现场材料进行提前洒水；在料场清除地表土后，进行简单的围堰，圈出一个区域进行灌溉，达到指标要求后进行取土。二是桩位控制点的保护。在施工场地主要为大型机械设备施工，且自卸汽车在场地内进行土料运输，这样会经常损坏桩位控制点，经常放线增加工作强度，影响工程进度。这种情况下主要采取在控制点上打孔灌入白灰再插入竹棍的方法，避免工程机械设备的碾压、掩埋找不到桩点的问题，减少劳动强度，加快工程进度。

3 质量检测

素土挤密桩的质量检测主要检测桩身的压实度和桩间土的干密度，检测方式为在梅花形桩间进行人工挖探井。在成孔的探井中进行检测土参数取样，土样包括桩间土和桩体土，并按孔深每隔1m取一个土样。按设计要求桩体压实后压实度不小于95%，经最终检测结果桩体压实度平均值为96.9%，合格率为89.8%。检测数量为总桩数的0.5%。桩间土的干密度不小于1.5 g/cm3，湿陷系数小于0.015。桩间土的干密度平均值为1.53 g/cm3，桩间土平均湿陷系数为0.0072，合格率99%。