水泥土擠密樁在軟土地區(qū)施工中的應(yīng)用和地基處理質(zhì)量控制

張鋒

陜西建工第二建設(shè)集團(tuán)有限公司

    前言

    水泥土擠密樁適用于地下水位以上的濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基處理。水泥土擠密樁具有施工安全、工藝簡便、成樁質(zhì)量好、效率高；能夠消除地基土的濕陷性，提高地基土的承載力；適用于大規(guī)模地基加固等特點(diǎn)。

    一、工程概況

    博睿天居住宅住宅小區(qū)19#、20#樓位于楊凌市神農(nóng)路中段。本工程總建筑面積19830.09m2，地下1層，地上17層，層高3.0m。建筑高度50.6m。建筑結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，筏型基礎(chǔ)。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為乙級。

    二、水泥土擠密樁施工

    1、地基加固原理

    水泥土擠密樁加固是基于復(fù)合地基原理的一種加固方法。

    一是樁在原狀地基土的成孔過程中起到橫向的擠密作用，迫使樁孔內(nèi)的土向周圍擠壓，增強(qiáng)了周圍土的密實(shí)度和壓縮模量，使樁周土的強(qiáng)度有一定程度的提高。

    二是水泥土本身夯實(shí)成樁。成孔后將拌合好的水泥土分層灌入孔內(nèi)，并夯實(shí)。水泥土對周圍土體產(chǎn)生擠壓，進(jìn)一步提高周圍土的密實(shí)度和壓縮模量。

    三是水泥與土混合后可產(chǎn)生離子交換等一系列物理化學(xué)反應(yīng)。使樁體本身具有了較高的強(qiáng)度和水硬性。處理后的復(fù)合地基強(qiáng)度和抗變形能力都有明顯的提高。

    四是水泥土擠密樁形成的縱橫骨架網(wǎng)絡(luò)也起到了提高地基承載力的作用。

    2、水泥土擠密樁工藝流程     

    施工準(zhǔn)備→樁孔放線定位→鉆機(jī)就位→成孔、驗(yàn)孔→水泥土混合料拌和→投放混合料、分層夯填→成樁檢測

    3、施工準(zhǔn)備：

   （1）技術(shù)準(zhǔn)備

    組織專業(yè)技術(shù)人員熟悉相關(guān)資料：建筑場地的巖土勘察報(bào)告，建筑場地普探資料，建筑物基礎(chǔ)施工圖、樁位布置圖及設(shè)計(jì)要求，建筑場地及周邊環(huán)境的調(diào)查資料，編制施工方案，進(jìn)行技術(shù)交底和安全技術(shù)交底。

    取有代表性的填料及地基土樣，送具有資質(zhì)的土工試驗(yàn)室以確定施工的相關(guān)參數(shù)：最大干密度、最優(yōu)含水量、配合比。并報(bào)監(jiān)理單位確認(rèn)。

   （2）現(xiàn)場準(zhǔn)備

    對建設(shè)單位提供的原始坐標(biāo)點(diǎn)、基準(zhǔn)線和水準(zhǔn)點(diǎn)等測量控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，并將復(fù)測結(jié)果上報(bào)監(jiān)理工程師審核確認(rèn)。

    根據(jù)現(xiàn)場情況，合理確定場地內(nèi)外施工機(jī)械運(yùn)行的道路，安置施工用水設(shè)施，安裝配電箱，設(shè)置夜間照明裝置。土料、水泥等填料就近堆放，方便施工，并做好防護(hù)措施。完善施工現(xiàn)場計(jì)量器具。

    基槽內(nèi)進(jìn)行場地整平碾壓，清除障礙物，疏通排水系統(tǒng)。機(jī)械設(shè)備進(jìn)場后，進(jìn)行安裝、調(diào)試。

    4、水泥土擠密樁施工工藝

   （1）樁孔放線定位：

    利用全站儀依據(jù)總平面布置圖對工程進(jìn)行定位，確定軸線位置，做出場地邊線并標(biāo)識；再根據(jù)水泥土擠密樁平面布置圖對擠密樁進(jìn)行定位，定位采用灌白灰點(diǎn)并插木質(zhì)短棍表示，木質(zhì)短棍入土深度不小于250mm，并對每個(gè)樁位進(jìn)行編號。自檢無誤后，向監(jiān)理或建設(shè)單位代表報(bào)驗(yàn)復(fù)核確認(rèn)。

   （2）鉆機(jī)就位：

    樁的成孔方法根據(jù)工程現(xiàn)場具體條件確定。本文選用長螺旋鉆機(jī)成孔。水泥土擠密樁施工時(shí)，鉆機(jī)就位應(yīng)準(zhǔn)確穩(wěn)固，通過用鉆機(jī)塔身前后和左右的垂直標(biāo)桿來檢查塔身鉆桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心，確保垂直度容許偏差不大于1.5%。

   （3）水泥土混合料拌和：

    1）拌和材料應(yīng)滿足以下要求：

    土：宜采用有機(jī)質(zhì)含量≤ 5 %的粘性土、粉土、粉細(xì)砂或渣土，使用前現(xiàn)場用酒精燒測，若含水量超過± 2 %時(shí)，要晾曬或?yàn)⑺疂駶櫍�使用時(shí)用篩土機(jī)過篩，其粒徑不大于20mm。 篩后土塊、雜物及時(shí)清理出基槽堆放到指定位置，嚴(yán)禁混入水泥土中。

    水泥：采用P·O32.5級水泥，進(jìn)場水泥須具有質(zhì)量合格證書，并進(jìn)行強(qiáng)度、安定性、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間復(fù)試，每批按不超過200噸進(jìn)行取樣復(fù)試，合格后方可使用。水泥在儲存和使用過程中要防水、防潮，嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。

    水：為飲用水，符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-2006 規(guī)定。

    2）混合料攪拌要求

    水泥土擠密樁鉆孔的同時(shí)可進(jìn)行材料拌和，須拌制均勻，一般在灌樁前10-20min將符合設(shè)計(jì)要求的各種材料按配合比在現(xiàn)場拌和場集中拌和，以防其含水量損失。含水量與最優(yōu)含水量允許偏差為± 2 %。現(xiàn)場可根據(jù)“手捏成團(tuán)、落地散花”現(xiàn)象判斷其含水量是否合適，確保含水率達(dá)到最佳數(shù)值。當(dāng)用機(jī)械攪拌時(shí)，攪拌時(shí)間不應(yīng)少于1min。當(dāng)用人工攪拌時(shí)，拌合次數(shù)不應(yīng)少于3遍。

    施工中，嚴(yán)格配合比進(jìn)行配料。拌和時(shí)保證水泥土要拌合均勻，顏色一致，并確保水泥土在攪拌完2h內(nèi)完成回填夯實(shí)。嚴(yán)禁使用過時(shí)水泥土。

    5、成孔、驗(yàn)孔：

    本工程分兩段施工，每段從里向外，隔排隔行，間隔1孔跳打施工。樁徑控制采用400直徑螺旋鉆鉆孔，開始鉆進(jìn)或穿過軟硬土層交界處時(shí)，應(yīng)低速慢進(jìn)，及時(shí)量測垂直度，若發(fā)現(xiàn)有超出規(guī)范允許偏差的及時(shí)進(jìn)行調(diào)整校正。樁深通過采用在鉆桿設(shè)計(jì)樁深處用油漆做標(biāo)記來控制，達(dá)到設(shè)計(jì)要求樁深后，要保持空轉(zhuǎn)進(jìn)行清土，然后停止鉆孔，拔出鉆桿至孔外卸土，成孔完要做好防護(hù)，若因落土影響不能滿足設(shè)計(jì)樁深，則應(yīng)通過低夯夯至設(shè)計(jì)樁深，并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后方可進(jìn)行樁孔回填。

    6、孔內(nèi)投放混合料、分層夯填樁孔：

    樁孔樁徑、樁長、樁孔垂直度驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行投料夯填。

    夯填要連續(xù)施工，應(yīng)打一孔填一孔，不得長時(shí)間空孔放置，以免降低樁的承載力。每個(gè)樁孔分層回填夯實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，不得中斷，防止出現(xiàn)松填或漏填現(xiàn)象。夯填順序要隔排隔樁，以免因振動(dòng)擠壓造成相鄰孔縮孔及坍孔。向孔內(nèi)填料前首先將孔底夯實(shí)、夯平，直至發(fā)出清脆聲音為止，底夯夯擊次數(shù)不得少于4次。然后用拌制好水泥土回填，每次虛鋪厚度不應(yīng)超過100cm，采用重1.5噸的卷揚(yáng)式高架重錘夯擴(kuò)機(jī)進(jìn)行夯填，夯填時(shí)按卷揚(yáng)機(jī)提升重錘時(shí)卷揚(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)來控制落錘高度，落錘高度不小于3m，每層夯實(shí)不少于6錘（一輕5重），以免出現(xiàn)夾層、松散等情況。

    水泥土擠密樁是從地下向地表進(jìn)行加固，由于地表約束減少，加之成樁過程中樁間土隆起造成樁頂及槽底土質(zhì)松動(dòng)，因此為保證地基處理效果及擴(kuò)散基底壓力，每個(gè)樁孔夯填至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上至少30cm，確保有效樁長不小于設(shè)計(jì)值。因此施打時(shí)應(yīng)逐層定量向孔內(nèi)下料，逐層夯實(shí)直至高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高30cm，剩余樁孔可用其它土料輕夯回填至基底。

    7、成樁檢測

    水泥土擠密樁施工過程中應(yīng)隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄，并應(yīng)對照規(guī)定的施工工藝對每根樁進(jìn)行質(zhì)量評定。

    水泥土擠密樁的干密度質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)隨機(jī)抽樣檢測，抽檢的數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的2%。

    竣工驗(yàn)收時(shí)，水泥土擠密樁復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁靜載荷試驗(yàn)，復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于樁總數(shù)的1%，且每項(xiàng)單體工程復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于3點(diǎn)；對重要或大型工程，尚應(yīng)進(jìn)行多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)。

水泥土擠密樁施工完后，應(yīng)由專業(yè)檢測單位進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗(yàn)、探井取土試驗(yàn)和低應(yīng)變動(dòng)力檢測。檢測報(bào)告出來后，由建設(shè)單位組織監(jiān)理、勘察、設(shè)計(jì)、施工等單位進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，確定其滿足有關(guān)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行基礎(chǔ)工程的施工。

    三、質(zhì)量控制

    1、質(zhì)量控制措施

    水泥土擠密樁施工前必須打試驗(yàn)樁。確定打樁設(shè)備、打樁機(jī)進(jìn)出路線和打樁順序、施工工藝、技術(shù)措施和施工參數(shù)，制定施工方案，作好技術(shù)交底。

    施工過程中，設(shè)專人檢查原材、成孔、回填夯實(shí)的質(zhì)量。過程中應(yīng)詳細(xì)記錄錘擊次數(shù)、出現(xiàn)的問題和處理方法。如發(fā)現(xiàn)地基土質(zhì)與勘察資料不符，應(yīng)立即停止施工，查明情況，待設(shè)計(jì)人員確認(rèn)及采取有效措施（或變更設(shè)計(jì)）后，方可繼續(xù)施工。

    水泥土擠密樁施工屬隱蔽工程，施工完畢報(bào)監(jiān)理簽認(rèn)后方可進(jìn)行下一道工序施工。

    雨季或低溫季節(jié)施工，應(yīng)采取防雨或防凍措施，防止土料淋濕后凍結(jié)。 

    2、施工質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)

水泥土擠密樁地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

    四、結(jié)語

    本工程水泥土擠密樁共布點(diǎn)2513根。經(jīng)陜西中電建設(shè)工程檢測：復(fù)合地基承載力特征值fspk=300KPa，夯實(shí)水泥土樁樁間土的擠密系數(shù)η≥0.93。工程質(zhì)量檢驗(yàn)合格率達(dá)100%。

    水泥土擠密樁是一種 “挖填土方少，以土治土”的地基處理方法，以其質(zhì)量易控制、工藝簡便、造價(jià)低、成樁質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)有著良好的推廣應(yīng)用前景。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)   文徑網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)