水泥土擠密樁在軟土地區施工中的應用和地基處理質量控制

張鋒

陜西建工第二建設集團有限公司

    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；適用于大規模地基加固等特點。

    一、工程概況

    博睿天居住宅住宅小區19#、20#樓位于楊凌市神農路中段。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。建筑結構形式為剪力墻結構，筏型基礎。地基基礎設計等級為乙級。

    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，迫使樁孔內的土向周圍擠壓，增強了周圍土的密實度和壓縮模量，使樁周土的強度有一定程度的提高。

    二是水泥土本身夯實成樁。成孔后將拌合好的水泥土分層灌入孔內，并夯實。水泥土對周圍土體產生擠壓，進一步提高周圍土的密實度和壓縮模量。

    三是水泥與土混合后可產生離子交換等一系列物理化學反應。使樁體本身具有了較高的強度和水硬性。處理后的復合地基強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絡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     

    施工準備→樁孔放線定位→鉆機就位→成孔、驗孔→水泥土混合料拌和→投放混合料、分層夯填→成樁檢測

    3、施工準備：

   （1）技術準備

    組織專業技術人員熟悉相關資料：建筑場地的巖土勘察報告，建筑場地普探資料，建筑物基礎施工圖、樁位布置圖及設計要求，建筑場地及周邊環境的調查資料，編制施工方案，進行技術交底和安全技術交底。

    取有代表性的填料及地基土樣，送具有資質的土工試驗室以確定施工的相關參數：最大干密度、最優含水量、配合比。并報監理單位確認。

   （2）現場準備

    對建設單位提供的原始坐標點、基準線和水準點等測量控制點進行復核，并將復測結果上報監理工程師審核確認。

    根據現場情況，合理確定場地內外施工機械運行的道路，安置施工用水設施，安裝配電箱，設置夜間照明裝置。土料、水泥等填料就近堆放，方便施工，并做好防護措施。完善施工現場計量器具。

    基槽內進行場地整平碾壓，清除障礙物，疏通排水系統。機械設備進場后，進行安裝、調試。

    4、水泥土擠密樁施工工藝

   （1）樁孔放線定位：

    利用全站儀依據總平面布置圖對工程進行定位，確定軸線位置，做出場地邊線并標識；再根據水泥土擠密樁平面布置圖對擠密樁進行定位，定位采用灌白灰點并插木質短棍表示，木質短棍入土深度不小于250mm，并對每個樁位進行編號。自檢無誤后，向監理或建設單位代表報驗復核確認。

   （2）鉆機就位：

    樁的成孔方法根據工程現場具體條件確定。本文選用長螺旋鉆機成孔。水泥土擠密樁施工時，鉆機就位應準確穩固，通過用鉆機塔身前后和左右的垂直標桿來檢查塔身鉆桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心，確保垂直度容許偏差不大于1.5%。

   （3）水泥土混合料拌和：

    1）拌和材料應滿足以下要求：

    土：宜采用有機質含量≤ 5 %的粘性土、粉土、粉細砂或渣土，使用前現場用酒精燒測，若含水量超過± 2 %時，要晾曬或灑水濕潤，使用時用篩土機過篩，其粒徑不大于20mm。 篩后土塊、雜物及時清理出基槽堆放到指定位置，嚴禁混入水泥土中。

    水泥：采用P·O32.5級水泥，進場水泥須具有質量合格證書，并進行強度、安定性、初凝時間、終凝時間復試，每批按不超過200噸進行取樣復試，合格后方可使用。水泥在儲存和使用過程中要防水、防潮，嚴禁使用受潮、結塊、變質的水泥。

    水：為飲用水，符合《混凝土用水標準》JGJ63-2006 規定。

    2）混合料攪拌要求

    水泥土擠密樁鉆孔的同時可進行材料拌和，須拌制均勻，一般在灌樁前10-20min將符合設計要求的各種材料按配合比在現場拌和場集中拌和，以防其含水量損失。含水量與最優含水量允許偏差為± 2 %。現場可根據“手捏成團、落地散花”現象判斷其含水量是否合適，確保含水率達到最佳數值。當用機械攪拌時，攪拌時間不應少于1min。當用人工攪拌時，拌合次數不應少于3遍。

    施工中，嚴格配合比進行配料。拌和時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內完成回填夯實。嚴禁使用過時水泥土。

    5、成孔、驗孔：

    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，開始鉆進或穿過軟硬土層交界處時，應低速慢進，及時量測垂直度，若發現有超出規范允許偏差的及時進行調整校正。樁深通過采用在鉆桿設計樁深處用油漆做標記來控制，達到設計要求樁深后，要保持空轉進行清土，然后停止鉆孔，拔出鉆桿至孔外卸土，成孔完要做好防護，若因落土影響不能滿足設計樁深，則應通過低夯夯至設計樁深，并經監理驗收后方可進行樁孔回填。

    6、孔內投放混合料、分層夯填樁孔：

    樁孔樁徑、樁長、樁孔垂直度驗收合格后，方可進行投料夯填。

    夯填要連續施工，應打一孔填一孔，不得長時間空孔放置，以免降低樁的承載力。每個樁孔分層回填夯實至設計標高，不得中斷，防止出現松填或漏填現象。夯填順序要隔排隔樁，以免因振動擠壓造成相鄰孔縮孔及坍孔。向孔內填料前首先將孔底夯實、夯平，直至發出清脆聲音為止，底夯夯擊次數不得少于4次。然后用拌制好水泥土回填，每次虛鋪厚度不應超過100cm，采用重1.5噸的卷揚式高架重錘夯擴機進行夯填，夯填時按卷揚機提升重錘時卷揚機轉動圈數來控制落錘高度，落錘高度不小于3m，每層夯實不少于6錘（一輕5重），以免出現夾層、松散等情況。

    水泥土擠密樁是從地下向地表進行加固，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松動，因此為保證地基處理效果及擴散基底壓力，每個樁孔夯填至樁頂設計標高以上至少30cm，確保有效樁長不小于設計值。因此施打時應逐層定量向孔內下料，逐層夯實直至高于樁頂設計標高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隨時檢查施工記錄和計量記錄，并應對照規定的施工工藝對每根樁進行質量評定。

    水泥土擠密樁的干密度質量檢驗應隨機抽樣檢測，抽檢的數量不應少于總樁數的2%。

    竣工驗收時，水泥土擠密樁復合地基承載力檢驗應采用單樁復合地基靜載荷試驗和單樁靜載荷試驗，復合地基靜載荷試驗和單樁靜載荷試驗檢驗數量不應少于樁總數的1%，且每項單體工程復合地基靜載荷試驗和單樁靜載荷試驗檢驗數量不應少于3點；對重要或大型工程，尚應進行多樁復合地基靜載荷試驗。

水泥土擠密樁施工完后，應由專業檢測單位進行復合地基載荷試驗、探井取土試驗和低應變動力檢測。檢測報告出來后，由建設單位組織監理、勘察、設計、施工等單位進行聯合驗收，確定其滿足有關規定和設計要求后，方可進行基礎工程的施工。

    三、質量控制

    1、質量控制措施

    水泥土擠密樁施工前必須打試驗樁。確定打樁設備、打樁機進出路線和打樁順序、施工工藝、技術措施和施工參數，制定施工方案，作好技術交底。

    施工過程中，設專人檢查原材、成孔、回填夯實的質量。過程中應詳細記錄錘擊次數、出現的問題和處理方法。如發現地基土質與勘察資料不符，應立即停止施工，查明情況，待設計人員確認及采取有效措施（或變更設計）后，方可繼續施工。

    水泥土擠密樁施工屬隱蔽工程，施工完畢報監理簽認后方可進行下一道工序施工。

    雨季或低溫季節施工，應采取防雨或防凍措施，防止土料淋濕后凍結。 

    2、施工質量檢測標準

水泥土擠密樁地基質量檢驗標準

    四、結語

    本工程水泥土擠密樁共布點2513根。經陜西中電建設工程檢測：復合地基承載力特征值fspk=300KPa，夯實水泥土樁樁間土的擠密系數η≥0.93。工程質量檢驗合格率達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，以其質量易控制、工藝簡便、造價低、成樁質量好等優點，將會有著良好的推廣應用前景。

(本文來源：陜西省土木建筑學會   文徑網絡工程項目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)