特殊路基灰土挤密桩技术总结与分析

特殊路基灰土挤密桩技术总结与分析

王凯

甘肃兴陇工程监理咨询有限公司

摘要：本文通过甜永高速公路特殊路基灰土挤密桩施工技术总结与分析，进行科学合理的分析，对于特殊路基段施工，为今后工程质量做保障，既要做好排水又要改善土质机理，怎样科学合理的应用灰土挤密桩技术下文详细的进行了介绍，为今后特殊路基施工提供依据。

关键词：特殊路基；挤密桩；技术分析

一、工程概况

该段路基位于甜永高速公路早胜互通区早胜中桥大里程桥头，为Ⅲ级自重湿陷性黄土，湿陷深度15.2m。

该段路基采用灰土挤密桩进行地基加固，桩孔直径400mm，桩长8m，桩孔按等边三角形布置，桩间距1m。桩孔回填采用二八灰土，压实系数不小于0.97，桩间土压实系统不小于0.85。

二、灰土挤密桩方案

1、灰土挤密桩加固机理

1）通过挤密作用提高桩间（周）地基土的密实度。未处理的地基土孔隙率大、压缩性高、承载力低、湿陷性高，打入土挤密桩后，桩体周围土密度增加、孔隙率减少、压缩性降低、承载力提高、抗剪强度增大、湿陷性降低或消失。

2）通过地基土的挤密，提高了地基土的隔水性。经挤密处理后，防水隔水性能明显增强，使地基土成为不透水或弱透水的，下卧层的未处理土层不会自上向下浸水，这对湿陷性黄土尤其重要。

3）通过桩孔内土料的夯填，使挤密地基承载力得到进一步加强。

2、桩位布置

首件工程桩共两组，每组根数为7根，每根桩直径0.4m、桩长8.0m，桩间距1m，平面呈梅花形布置，桩身填料为2：8灰土。桩孔平面布置见图5-1。

桩体压实系数按设计要求不小于0.97，桩间土不小于0.85。

3、成孔

①采用D25柴油振动式沉管打桩机成孔，施工前对机械进行检修，确保正常运转。

②使沉管尖对准桩位，调平打桩机机架，使桩管保持垂直，用线锤吊线检查桩管垂直度，确保垂直度偏差不大于1.5%。桩位偏差小于5cm，施工时孔位间隔1孔跳打。以防止邻孔之间互相挤压造成相邻孔缩孔或振动坍塌。

③采用沉桩机将与桩孔同直径钢管打入土，每锤击一次记录下沉米数，对土层变化处要特别说明，直到钢管下沉至设计标高。然后拔管成孔，遇到软泥位置拔管速度放慢，孔位偏差≤5cm，垂直度≤1.5%，直径±50mm。

4、备料

石灰选用Ⅱ级以上的新鲜消石灰，有效CaO+MgO含量不宜低于60%，粒径不应大于5mm，土料中有机质含量不应超过5%。灰土采取二八灰土，最大干密度1.738（g/cm3），最佳含水率16.2%，采用移动式稳定土拌合机拌和。当土料过干时提前洒水焖料，至使含水量达到最佳掺灰含水量。

5、夯实

夯实采用偏心轮夹杆式夯实机夯实，灰土回填夯实过程采用连续施工，每个桩孔一次性连续分层回填夯实，不得间隔停顿或隔日施工以免降低桩的承载力。夯击时提锤高度为0.5m，夯击速率为55击/每分钟，每一层不少于6击。

6、桩间土高速液压夯补强

桩内灰土分层回填夯实完成后，对桩间土顶面再采用高速液压夯机进行补强夯实，点位按3根灰土桩的中心位置布置，每个点位夯击不少于3组（1组3击），夯击时落锤高度不小于1m。

三、灰土挤密桩检测

14根灰土挤密桩试桩施工完成后，进行桩体压实度检测。每夯填完成一根桩检测一次桩体压实度，根据压实度调整夯击次数和填料层厚。在灰土挤密桩形成强度7天后进行湿陷性检测。桩间土顶面进行液压夯夯击后检测沉降量和压实度。

1、检测频率及要求

（1）进行试桩原位试验（重型动力触探仪法检测桩体土及桩间土承栽力、要求不小于200KPa）。

（2）测定地基土不同深度的含水量（自桩顶向下50厘米起，每1米测1点）。

（3）测定灰土的灰剂量、测定桩体土的干密度（自桩顶向下50厘米起，每1米桩长为2点，（即桩孔中心处一点，桩孔内距孔边缘50毫米处1点）、压实系数要求不小于0.97。桩体土压实度开挖检测。

（4）桩间土平均挤密系数不小于0.85，夯击一组沉降量不小于1cm。

（5）开挖同时进行桩间距、桩径（缩径）及桩体成形情况检测。

（6）成桩完成后对是否消除土体的湿陷性进行检测。

2、质量标准

（1）主控项目

灰土挤密桩的桩数、排列尺寸、孔径、深度、填料质量及配合比，必须符合设计要求或施工规范的规定。

（2）一般项目

①施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等做检查。

②施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等做检查。

③施工结束后，应检查成桩的质量及地基承载力。

④土和灰土挤密桩地基质量检验标准应符合下表规定。

四、记录及分析

灰土挤密桩工程质量检验标准

1、施工记录

通过对现场工艺试桩各项施工原始资料进行记录，整理后见表7-1。

表7-1灰土挤密桩成孔施工记录表

2、情况分析

通过试桩分析，灰土挤密桩深度范围内为黄土，土质较均匀，颗粒以土体结构较紧密，黏性较好，稍密，实际地质情况与图纸上设计地层吻合，由此可以判定，设计地质情况可以用来指导现场施工。

挤密桩用沉管法成孔，每完成一个桩孔（8m长），用时约为2分钟；成孔后采用夹杆式夯实机对打好的桩孔进行分层填土夯实，每填筑夯实一根桩用时为16～18分钟；从沉桩成孔到填筑夯实总用时为19～21分钟。

现场试桩使用的成孔设备是ZJ90Y振动式沉管打桩机，在成孔时采用Φ40cm钻头，钢管壁厚为2.2cm，钢管长为18m。由于黄土的湿陷性，在沉管时，油锤锤击钢管，钢管下沉，在成孔过程中对桩体周围产生挤密作用，随着钢管下沉，逐步成孔，达到设计深度后将钢管拔出，成孔结束。为防止相邻桩孔塌陷或破坏，采用间隔成孔，成孔施工的顺序为：1-1#孔→1-3#孔→1-2#孔→2-1#孔→2-3#孔→2-2#孔→2-4#孔。

夯填机具选用偏心轮夹杆式夯填机，夹杆和锤重约200kg，夹杆每次提升高度约50cm。孔内填料前先进行孔底夯实，共夯击10击。用0.3m³小装载机上料，输送皮带将混合料输送到已打好的桩处倒入，每次回填松铺厚度约2cm～2.3cm，夯锤锤击次数为每回填一层夯击6击。夯筑过程连续不间断，逐层进行填土、夯实，直至桩顶。

桩内填筑灰土为二八灰土，采用移动式拌合机拌和。使用前一天进行洒水焖料，洒水后土的含水率18%～19%，拌灰后混合料的含水率为16%±2%。

五、技术总结与分析

（1）振动式沉管打桩机采用间隔法打孔，每成一个孔时间为2分钟。成孔孔径满足设计要求，孔形完整，无坍塌卡管现象。在本地层中成孔速度较快，效率较高，成孔质量能够满足施工需要。

（2）偏心轮夹杆式夯实机不间断分层回填夯实，每层灰土回填松铺厚度约2cm～2.3cm，夯锤锤击次数为每回填一层夯击6击，每回填夯实一个孔用时16～18分钟。

（3）对试桩的桩身进行压实系数试验，试桩桩身的压实系数均大于设计要求的0.97。通过过程检测，加固地基原位天然含水量在12%～25%之间，采用灰土桩加固挤密效果较好，灰土混合料含水量控制在最佳含水量±2%，压实系数能满足要求。

（4）在试桩过程中，安排专业质检员对成孔检查及回填夯实的质量进行监控，并对回填的灰土含水率进行检测，结果表明挤密桩的排列尺寸、孔径、深度、垂直度、填料质量，均符合设计要求和施工规范的规定。能更好的指导本标段灰土挤密桩的后续施工。

（5）根据庆阳市天瑞检测试验有限责任公司进行土工试验后得出的结论及建议：处理深度范围内除桩顶标高1m内除局部有少量湿陷性未消除外，其余地基土湿陷性均已消除。

（6）对桩间土顶面采用高速液压夯机进行夯实，夯击3组9击，第三组夯击后沉降量小于1cm，压实度均大于0.85。

（7）结论：通过成桩检测，采用的成孔及夯填方法得当，压实度均达到设计要求，湿陷性已基本消除。本次灰土挤密桩首件工程符合设计要求，对施工过程中整理的参数及工艺可以对后续灰土挤密桩施工起到大面积指导的作用。

参考文献：

1、《两阶段施工设计图》；

2、银百高速（G69）TLKZ3标实施性施工组织设计；

3、《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006

4、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004

5、《地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002

6、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012