浅析灰土挤密桩与水泥土挤密桩的应用

2018-12-28杨晓攀

科技视界 2018年29期

关键词：打桩机密桩灰土

杨晓攀

（甘肃省远大路业集团有限公司，甘肃兰州 730000）

1 项目概况

会宁至老君坡（宁甘界）高速公路是甘肃与宁夏两省重要的省际高速公路联接线，与宁夏规划的S60 西吉至会宁高速公路顺接，采用双向四车道设计，设计行车速度80Km/h，路线全长8.671 公里。

会老高速公路建设项目灰土挤密桩桩径设计为Φ40cm，等边三角形布置，石灰与素土的重量比为10%，全线设计灰土挤密桩总长度为2418834m。一般路段、涵洞及挡墙基底处理灰土挤密桩设计桩长为6m，桩间距为1m。

2 机理比较

成桩机理：灰土挤密桩和水泥土挤密桩的成桩机理是一样的，都是通过打桩机重锤锤击钢管成孔，在成孔过程中对原状土进行横向挤密，消除黄土的湿陷性，然后在成孔中填入水泥土或石灰土，进行每层夯实回填的施工工艺。通过成孔过程的横向挤密和水泥土或石灰土自身的强度消除湿陷性黄土的湿陷性，提高地基的复合承载力。工艺相对可操作、设备简单成本低，是一种消除黄土湿陷性较有效的方法。

2.1 石灰土挤密桩

石灰作为一种气凝性的胶结材料有其独有的特性，石灰可以和水反应，也可以在土拌合后在空气中反应；前期强度低，后期强度较好。强度形成时间较长便于施工过程的控制。

2.2 水泥土挤密桩

水泥作为水凝性胶结材料，其遇水后迅速反应，前期强度快，后期增长较慢。具有强度高、反应快的特点。

3 施工控制

3.1 灰土挤密桩

（1）灰土挤密桩开始前，应先进行技术交底工作，技术交底时监理工程师同时参加，内容包括《灰土挤密桩施工技术交底》、《安全技术交底》、施工段落确定、人员配置、材料储备及检验情况、机械配置情况等。

（2）材料要求：采用过筛素土，素土选用塑性指数10-20 的黏土、粉质黏土或粉土，有机质含量不超过5%。石灰选用Ⅲ级以上的消石灰，有效CaO+MgO 含量不得低于55%，使用前1-2 天消解并过筛，粒径不大于5mm，不得夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分，现场石灰存储要求密封。水选用自来水或符合饮用水标准的都可适用，水中氯离子、硫酸根离子、可溶物等有害物质符合国家相关规范要求。

（3）设备要求：打桩机采用3.2t 柴油打桩机或自制锤击式打桩机作为成孔设备，要求对打桩机进行编号。夯实机采用偏心轮夹杆式夯实机进行夯实，重量一般选用200-300kg，其竖向投影面积的静压力不小于20kpa。夯锤最大部分的直径应较桩孔直径小100-150mm，以便填料顺利通过夯锤四周。要求对回填夯实机编号，打桩机及回填夯实机等设备必须合理配套。灰土拌合机采用强制式自动计量拌合机。自卸车、装载机、发电机等设备必须满足施工要求。回填时间要求下料时间为5s，夯击时间为18s。

（4）孔位布设：采用白灰隔行、隔排进行布孔，同排内应间隔1-2 孔进行，要求在每孔中心点钉Φ30mm的醒目塑料牌，布孔应分3-4 次完成，全部孔布设完成后呈等边三角形分布，相邻两孔中心点间距为1m，杜绝出现漏孔现象。

（5）采用智能控制的稳定土拌合站（600t/h）进行场拌，混合料中石灰比例按质量比10%控制，施工过程中采用EDTA 标准曲线控制灰剂量；EDTA 标准曲线必须经监理验证批复后使用。配合比要求监理工程师批复后使用。

3.2 水泥土挤密桩

（1）水泥土挤密桩的主要材料：水泥为P.O42.5 缓凝水泥，其初凝时间为240min，终凝时间为360min；土采用过筛素土，素土选用塑性指数10-20 的黏土、粉质黏土或粉土，有机质含量不超过5%。水选用自来水，水中氯离子、硫酸根离子、可溶物等有害物质应符合国家相关规范要求。

图1

（2）孔位布设、成孔设备、回填设备、拌合设备、回填及夯击时间均与灰土挤密桩一致。

（3）水泥用量采用4%的参量控制；施工过程中水泥剂量严格按EDTA 标准曲线控制，EDTA 标准曲线必须经监理验证后批复使用；配合比要求监理工程师验证批复后使用。

图2

4 质量控制对比

4.1 灰土挤密桩

（1）石灰选择Ⅲ级及以上石灰，混合料中灰土比例按质量比10%控制，其最大干密度为1.751g/cm3，最佳含水量为15.8%，7d 无侧线抗压强度值为0.9Mpa。

（2）混合料回填需6-8h 之内完成，并采用环刀法或灌砂法进行压实度检测，设计压实度为97%，经检测压实度可达到设计要求；在全部孔位施工完毕后方可进行桩间土压实度检测。

（3）复合地基承载力设计为≧250Kpa，经检测复合地基承载力满足设计要求，在未达到破坏荷载情况下可到达500Kpa，最大累计沉降量为28.11mm，满足设计要求。

4.2 水泥土挤密桩

（1）水泥选择定西祁连山P.O42.5 缓凝水泥，混合料中水泥土比例按4%水泥参量控制，其最大干密度为1.904g/cm3，最佳含水量为12.2%，7d 无侧线抗压强度为1.4Mpa。

（2）施工时应严格工序控制，工序衔接应合理安排，混合料回填时间需从加水拌合开始计时，需在水泥混合料初凝之前完成，并采用环刀或灌砂法进行压实度检测，设计压实度为97%，经检测压实度可达到设计要求。

（3）复合地基承载力设计为≧250Kpa，经检测复合地基承载力满足设计要求，在未达到破坏荷载情况下可到达500Kpa，最大累计沉降量为15.89mm，满足设计要求。段落内全部桩位施工完毕后检测桩间土压实度。

5 环保对比

5.1 石灰

（1）石灰在煅烧时会排放大量的有害气体和粉尘，对人体造成很大伤害，而漂浮在空气中的粉尘可含有致癌物。我国目前用于石灰生产还大量存在低成本的普通竖窑，普通竖窑生产存在许多缺点，如窑的利用系数低，在50%以下；耗能高，每吨灰用煤量在160Kg以上，由于普通窑炉大多数为上部开口或半开口结构，所以很难进行除尘；环境污染严重，加料和出灰几乎全靠人工操作；劳动强度大，严重损害了操作工人的身体健康，质量不稳定，生、过烧、结瘤一般在30%以上；而且不能及时控制。

（2）石灰行业已进入异常严峻的时刻。因环保缘故，当前已有多数石灰生产厂家关停或整改，而多数生产石灰的中小企业因为没有自己的矿山资源，外购石灰石成本很高，导致加工成本很高，企业利润率低下，环保投入不足；而石灰加工型企业也因为粉尘污染等原因，面临大量关停的风险。

（3）治理工艺及有关要求石灰窑要使用袋式除尘+双碱法脱硫工艺。

（4）石灰运输时采用翻斗车或大型运输车辆，只能覆盖运输，可采用密封性好的罐装运输；目前，石灰运输多采用翻斗车覆盖运输，采用翻斗车造成运输过程的污染。

（5）材料进场堆放时采用半封闭式料棚堆放，底部用混凝土铺砌，不能有效起到防潮。