公路工程湿陷性地基处理灰土挤密桩技术分析

2022-07-25李晶

四川建材 2022年7期

李晶

(山西省交通新技术发展有限公司，山西太原 030006)

0 前言

在湿陷性地基处理中采用灰土挤密桩技术，能够有效提升地基结构承载力与稳定性，同时具备施工效率高、操作简单便捷、技术较为成熟等特点。灰土挤密桩技术重视挖弃土方的有效利用，防止弃土对自然环境造成不良影响。相较于强夯与重锤夯实技术而言，灰土挤密桩技术对项目周边房屋与居民生活造成的影响比较小，能够为施工单位创造更多的经济效益与社会效益，所以在湿陷性地基处理中得到了普遍应用。文章结合公路工程项目实际情况，重点研究了灰土挤密桩技术。

1 项目背景

某公路工程项目的全线长度是22.317 km，起讫桩号是K16+581～K38+899，采用的是双向四车道，限定的行车速度是80 km/h。根据项目施工现场地质勘察报告可知，沿线包含了湿陷性地基，其中湿陷性粉土的深度接近为1.5～6.8 m，湿陷性等级为I级至II级，通过综合分析研究后确定采用灰土挤密桩施工技术进行湿陷性地基处理，设计的桩径是40 cm，呈现等边三角形布设，确定的桩间隔距离是1.2 m，单桩的长度为5～10 m。

2 施工技术

2.1 施工准备

1)场地准备。需要结合设计要求将施工范围内的土体清理干净，同时通过平地机实施整平作业。若是地基含水量比较大，则应选择套管成孔方式，考虑到成孔后容易发生桩孔缩经，应从孔中填充干散砂或者是生石灰块，等候一段时间再进行套管成孔；若是地基含水量比较低，且土质坚硬，需要提前浸湿加固区域内的土层，保证地基的含水量与最佳含水量相接近[1]。

2)技术准备。按照要求完成技术交底与图纸会审等相关工作，严格实施基准线与水准点的校正与复核，保证无误之后才能够进行桩位放样，同时进行准确标记，以撒白灰的方式标划边线与桩位，如图1所示。

图1 桩位标记

3)材料准备。根据项目要求采购性能优质的黏土料，保证其质量与数量符合施工要求。同时石灰料进场之前需要进行试验检测，确保合格后才可以正式使用。具体如下：①土料，堆积密度是0.828 g/cm3，有机质的含量是2.25，过筛后的最大粒径应<15 mm[2]；②石灰，过筛后的最大粒径≤5 mm,堆积密度是0.482 g/cm3，保证无任何的未熟化生石灰块粒。

2.2 成孔施工

选择柴油打桩机进行成孔施工。待机器就位之后将沉管尖与桩位对准，从钢管中以油漆方式进行深度标记。微调打桩机的机架，确保桩管处于垂直状态，以直线锤吊线的方式检查其垂直度情况。通过打桩机把钢管插入到土层指定位置，紧接着慢速拔出钢管，由此实现成孔，但是在沉管阶段应确保桩基平稳、无移动或倾斜现象，同时钢管与桩位对准。灰土桩成孔必须插入到持力层部位，孔中的所有杂质与积水等必须清理干净，详细记录钢管长度和设计深度偏差，在成孔之后检测虚土厚度(通常≤50 cm)，然后实施底夯处理(其中夯击次数≥20次)，填料之前一直夯击到孔底出现清脆声音，在虚土厚度≥50 cm后选择复打处理[3]。成孔后需要检测孔垂直度、直径、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

此项目中灰土拌和选择的是设有自动计量系统的拌和机，结合实际用量实施石灰消解与灰土拌和。各批次的灰土拌和都要进行灰剂量检测，同时确保灰土拌和料的外观颜色呈现均匀状态，符合规定要求后才能够运输到项目施工现场进行桩体填筑。综合分析项目施工实际情况，当天的灰土施工量需要一次拌制而成，且24 h之内用完，否则就要作为废料处理。严格检测灰土含水量，确保其与最佳含水量相接近，若是含水量>最佳含水量，应实施晾晒处理。若是遇到雨天，则禁止进行灰土拌和，以免影响灰土性能及质量。

2.4 灰土夯填

此项目中灰土挤密桩采用的是分层回填夯实方式。在孔中填料之前需要对孔底进行清理与夯实，其中夯击遍数应≥20遍，同时按照确定的厚度与夯击遍数逐层实施填料夯实。其中各层回填厚度为20 cm，夯锤的垂直高度控制为50～60 cm，夯击遍数为10遍[4]。选择夹杠自动上料夯实机进行填料，保证夯击形成清脆声音后才能够再次进行填料。在施工阶段需要安排专人负责监测及记录。在夯机就位之后应确保处于平稳、垂直状态，然后与桩中心对准，使夯锤可以自由落底。此外，灰土回填夯实应确保连续性，各桩孔的分层回填夯实应确保一次性完成，以增强桩承载力。在夯填的过程中选择隔排跳打形式进行成孔作业，打一孔、填一孔，以免影响施工效果。

2.5 质量检测

1)压实系数。以汽车钻机的方式进行灰土桩取样，按照从上至下的顺序，以1 m为间隔距离进行取样，然后实施干密度试验，得出桩身每1 m压实系数。取样时间应控制在回填夯实后的24 h，以环刀法实现湿密度与干密度试验，从取土器上套入环刀，同时安装在钻杆之上实现取样，最后计算得出填料压实系数。在取样的过程中孔中回填料应保证无大粒径砂砾与石块等杂质。

2)桩间土挤密系数。从本质上分析，桩间土挤密系数指的是实测桩间土干密度和桩间天然土最大干密度比值。考虑到项目施工现场包含沙砾土与巨粒土，选择人工探井方式取样难以确保安全，所以在施工前、后需要选择钻机取样，在桩身以1 m为间隔距离实施试验，分别进行天然土的最大干密度与施工后桩间土干密度检测，最后计算得出挤密系数[5]。

3)复合地基承载力。通过静荷载试验实现复合地基结构的承载力检测，其中试验设备选择的是“堆载反力”+“钢梁”组合系统方式，主要包含了主梁、次梁、千斤顶以及配重发力等。

4)湿陷系数。在灰土挤密桩施工完成之后，以1 m为间隔距离进行取样，具体顺序是从上至下，然后实施室内土工试验，从而完成各层湿陷系数的有效检测。

3 加固效果

3.1 评价标准

此项目中灰土挤密桩设计要求的施工后质量评价标准如表1所示。

表1 灰土挤密桩地基质量检测标准

3.2 桩身填料压实系数评价

分别抽检K18+200～K18+220处2根灰土桩的桩身填料压实系数，其中桩身灰土的均压实系数是98.5%与97.9%，其中最小数值是97.6%(大于93%)，所以完全符合设计规定要求。

3.3 桩间土挤密系数评价

通过检测得出，桩间土的均挤密系数是92.9%，同时各检测点的挤密系数都大于极小数值要求。

3.4 复合地基结构承载力评价

灰土挤密桩施工完成之后，需要随机抽取8个点实施单桩复合地基结构的承载力试验，其中荷载试验的极差≤均值30%，因此，复合地基结构的承载力特征值选取均值200 kPa，也就是fspk≥200 kPa，符合设计规定基本要求。

3.5 复合地基湿陷性评价

通过检测后得出，复合地基的桩间土8个测点的湿陷系数都<0.015，由此表明灰土挤密桩处治效果良好。

4 质量控制

4.1 成孔及钻孔效果控制

成孔是灰土挤密桩施工技术的一项关键环节，如果成孔效果不合格，则直接关系到桩体结构的稳定性与承载力，所以需要采取有效措施对成孔效果进行严格控制。结合公路工程项目现场地质条件，确定合适的钻机类型与技术参数，然后由技术人员负责对设备性能进行检查，以防止钻孔施工阶段发生机械故障[6]。同时，钻机安装必须确保安全、稳定，处于水平状态，不可存在机架位移或是倾斜现象，在钻进阶段对其垂直度进行控制，以便倾斜后立即纠正。若是钻进阶段遇到了障碍物，则需要挖除处理，然后才能够接着钻进，以免造成成孔效果不佳。此外，需要结合设计方案内容及要求规范进行成桩挤密，以确保成桩质量。

4.2 含水量控制

含水量是灰土挤密桩施工质量的主要影响因素，一般路基土体结构含水量与最佳含水量相接近时，才可以使成桩质量达到最佳。若是公路工程项目现场地下水位比较高，容易造成土体含水量相对偏大。为了能够防止发生孔洞坍塌问题，应选择套管成孔施工模式。当填料拌和结束之后，通过酒精燃烧方法检测含水量，或者通过直观检测，将灰土成品手握成团，然后使其自由下落，如果灰土呈现散开状态，则表明含水量符合要求。此外，填料灰剂量和成桩效果也存在密切关系，所以必须采取措施对其进行有效控制，从而保证符合施工基本要求。

4.3 桩孔质量控制

在灰土挤密桩施工阶段，如果土体含水量比较大或者是桩间隔距离偏小，有可能会引发缩颈现象，降低桩体强度。针对该问题，需要分析研究主要形成原因，然后采用科学、有效的处理措施，尤其要重点控制拔管速度，防止挤压填孔，造成桩体部分直径缩小[7]。此外，需要对桩间隔距离进行科学控制，可以选择跳打施工的方式，适当扩大施工间隔距离，如果缩孔现象比较严重，则需要重新进行打孔。成桩后需要根据标准规范严格实施质量验收，以保证符合项目建设的根本要求。