[QC成果]夯實水泥土樁復(fù)合地基在高速公路中的應(yīng)用以及質(zhì)量控制

1、夯實水泥土樁復(fù)合地基在高速公路中的應(yīng)用以及質(zhì)量控制要點 郭春萌摘要：分析了夯實水泥土樁復(fù)合地基的承載機理和特征，結(jié)合工程實例，介紹了水泥土夯實樁的施工工藝，并且對過程中的質(zhì)量控制做了重點概述，結(jié)果表明應(yīng)用夯實水泥土樁處理地基效果良好。關(guān)鍵詞：夯實水泥土樁 復(fù)合地基 夯填工藝 樁身強度 質(zhì)量控制Keywords: rammed-cement-soil pile composite foundation ram technology pile body intensity quality control 隨著高速公路工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，地基處理手段也日趨多樣化，如何能夠既節(jié)省工程造價又收到良好的使

2、用效果，夯實水泥土樁復(fù)合地基由于其充分利用樁間土和樁共同作用的特有優(yōu)勢和相對低廉的工程造價在張石高速公路北出口支線工程中得到應(yīng)用。本工程應(yīng)用夯實水泥土樁復(fù)合地基，充分發(fā)揮了水泥土樁的抗變形性能，并通過褥墊層的設(shè)置發(fā)揮樁間土的承載力，再配合雙向土工格柵提高整體承載功能，收到了較好的使用效果。1 基本原理 夯實水泥土樁機械成孔，選用相對單一的土質(zhì)材料，與水泥按一定配比(一般體積比為1：7)，在孔外充分拌和均勻制成水泥土，分層向孔內(nèi)回填并強力夯實，制成均勻的水泥土樁。樁、樁間土和褥墊層一起形成復(fù)合地基。夯實水泥土樁作為中等粘結(jié)強度樁，不僅適用于地下水位以上淤泥質(zhì)土等軟土地基加固，對地下水位以下，在進

3、行降水處理后，采取夯實水泥土樁進行地基加固，也是行之有效的一種方法。夯實水泥土樁通過兩方面作用使地基強度提高：一是成樁夯實過程中擠密樁間土，使樁周土強度有一定程度的提高；二是水泥土本身夯實成樁，且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)，使樁體本身有較高強度，具水硬性。處理后的復(fù)合地基強度和抗變形能力有明顯提高。 復(fù)合地基設(shè)計中，路基與樁和樁間土之間設(shè)置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層，是復(fù)合地基的一個核心技術(shù)。路基下是否設(shè)置褥墊層，對復(fù)合地基受力影響很大。若不設(shè)置褥墊層，復(fù)合地基承載特性與樁基礎(chǔ)相似，樁間土承載能力難以發(fā)揮，不成為復(fù)合地基。路基下設(shè)置褥墊層，樁間土承載力的發(fā)揮就不單純

4、依賴于樁的沉降，即使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上，使樁土共同承擔(dān)荷載。2 工程概況 張石高速公路石家莊北出口支線工程地質(zhì)勘察全長約13公里，本段路線位于正定縣城以西，滹沱河以北。路線經(jīng)過區(qū)域的地勢絕大部分地勢平坦開闊，為山前沖積洪積平原地貌。山前地帶主要為河流出山口的沖積洪積扇平原，地面坡度較大，被微切割，主要為黃土和黃土狀土。沖積平原地區(qū)為古河道泛濫區(qū)，多數(shù)為亞砂土、亞粘土堆積，其中沖積扇上部和決口扇上多為粉細砂堆積；古河道高地上多為亞砂、亞粘土堆積；古河床低地多為亞粘土、亞粘土堆積。總體表現(xiàn)為平原地形、地貌。路線經(jīng)過區(qū)域無軟弱夾層及其它不良地質(zhì)條件存在，具有良好的

5、路基工程地質(zhì)條件況。全線軟土地基段落部分采用水泥土樁復(fù)合地基進行加固處理復(fù)合地基承載力設(shè)計值172 kPa。采用機動洛陽鏟或長螺旋鉆成孔，設(shè)計孔徑30cm，孔深3m5m，間距 1 m，樁身強度為3MPa，50砂礫褥墊層，墊層上鋪設(shè)雙向經(jīng)編土工格柵，要求每延米縱、橫向極限抗拉強度不小于50 Knm，斷裂伸長率小于4.伸長率10 %3 施工工藝3.1 測放樁位 用經(jīng)緯儀測準(zhǔn)定位樁，以定位樁為基準(zhǔn)用工程鋼尺測放樁位，要求樁孔中心點偏差不大于100 mm。3.2 成孔 采用人工洛陽鏟成孔，成孔后用束鏟修孔，保證樁孔上下同徑，要求樁徑偏差不大于20 mm；同時要求樁孔深度偏差不大于100 mm，樁孔垂直

6、度不大于15樁長。3.3 水泥土填料配制 水泥土拌合料配比準(zhǔn)確，土和水泥按比例混合后先人工拌和一次，再由粉土機粉碎拌和，含水量控制在最佳含水量的允許偏差為+2(現(xiàn)場用料必須進行含水量檢測。當(dāng)采用經(jīng)驗法測定時，即以手握成團，離地1 m，掉地即散為宜)，拌和好的混合料要求在2 h內(nèi)用于成樁，否則為棄料，以最優(yōu)含水量15左右為宜。因施工天氣炎熱，必要時灑水，使其含水量接近最優(yōu)含水量，拌和好的填料要求2 h內(nèi)用于成樁。3.4 填夯成樁 此次施工采用偏心輪夾桿式夯實機進行夯實施工，選用015 t夯錘，落距075 m。工程樁開始施工前先進行試樁，以確定施工參數(shù)。經(jīng)試樁并檢驗，選用一鍬三擊的樁體填夯施工參數(shù)

7、，可確保施工質(zhì)量滿足規(guī)范及設(shè)計要求。填料前先進行孔底夯實，以聽到清脆的夯實音為準(zhǔn)。填料時執(zhí)行一鍬三擊的施工參數(shù)，嚴(yán)禁突擊填料；同時根據(jù)場地實際情況，上部灰渣層加密夯擊數(shù)，以聽到清脆的夯實音為準(zhǔn)。夯填至樁頂02 m時，采用素土回填夯實，封頂養(yǎng)護。每根樁要一氣呵成，不得中斷，防止出現(xiàn)松填或漏夯現(xiàn)象，同時現(xiàn)場要采取必要的排水措施，防止地表水灌入孔內(nèi)造成塌孔。樁身均勻性和密實度檢測要求成樁2 h內(nèi)(小于水泥初凝時問)，采用輕便觸探儀檢測，試驗結(jié)果符合設(shè)計圖紙的要求。3.5 施工工藝流程：平整場地一測量放線一布置樁位一第一根樁成孔一水泥土拌和一夯實孔底一填料一夯實一第二根樁成孔一填料一封頂一檢測一鋪設(shè)砂

8、礫墊層一土工格柵4 質(zhì)量檢查控制要點及目標(biāo)值4.1質(zhì)保體系施工單位的資質(zhì)條件及各管理、技術(shù)人員的崗位職責(zé)；原材料質(zhì)保體系 (水泥、砂、石)及成品的貯運條件；3)測量儀器、計量儀器及成樁機械的定期鑒定情況；周邊建筑物、構(gòu)筑物及地下管線的防護措施；4.2設(shè)計圖紙和施工組織設(shè)計 詳細查看圖紙說明和施工組織設(shè)計，明確樁基類型、數(shù)量、單樁設(shè)和施工組容許承載力、設(shè)計樁長、樁徑、樁頂標(biāo)高、試樁要求、樁位偏差要求。4.3質(zhì)保資料水泥、土等原材料質(zhì)量證明書、復(fù)試報告；樁基軸線放線定位及復(fù)核測量記錄；打樁施工質(zhì)保資料記錄、基驗收記錄等；)單樁及復(fù)合地基測試報告；樁位軸線偏差和標(biāo)高驗收記錄；樁基分項工程質(zhì)量檢驗評定

9、資料；樁基竣工驗收證明；樁位竣工圖4.4 實物質(zhì)量成孔 檢查成孔孔位、孔徑、孔深、垂直度等；配料 嚴(yán)格按設(shè)實物質(zhì)量，計要求配比配制(土過篩)，混料拌制均勻，含水率現(xiàn)場要達到“手握成團，落地開花”；3)夯填 孔底夯實(聽到清脆響聲)，檢查樁頂標(biāo)高，成樁按2(每班不少于2根)抽查干密度，做好施工記錄4.5 施工質(zhì)量基本要求：1)審查施工單位資質(zhì)等級是否可承接相應(yīng)的樁基的施工任務(wù)；2)各項樁基工程，必須按設(shè)計要求、現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程委托有資質(zhì)證書的檢測單位進行承載力和樁身質(zhì)量的檢測;3)為了檢驗施工單位的技術(shù)與設(shè)備及施工工藝，在樁基工程施工前應(yīng)進行試樁或試成孔，以便施工單位檢驗施工設(shè)備、施工工藝及

10、技術(shù)參數(shù)；對需要通過試樁檢測確定樁基承載力的工程,應(yīng)按照規(guī)范和設(shè)計要求的試樁數(shù)量進行,試成孔數(shù)量不少于2個；4)樁基軸線測量定位施工質(zhì)量, 必須經(jīng)總包、建設(shè)或監(jiān)理單位復(fù)核簽認，施工過程中應(yīng)對其做系統(tǒng)檢查，每5d不少于1次，控制樁應(yīng)妥加保護，若發(fā)現(xiàn)位移應(yīng)先檢查其正確性后再行糾正并做好記錄；5)成樁結(jié)束后，休止一段時間后才可進行基坑開挖并應(yīng)制定合理的施工程序；截樁和施工褥墊層必須嚴(yán)格按圖紙要求進行，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動樁間土，造成地基土層擾動；6)成樁結(jié)束后應(yīng)按設(shè)計要求進行成樁質(zhì)量檢測，檢測數(shù)量和方法由設(shè)計單位以書面方式確定。具體要求，詳見夯實水泥土樁復(fù)合地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn) 夯實水泥土

11、樁復(fù)合地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn) 檢查項目 允許偏差或允許值 檢查方法單位數(shù)值樁徑mm-20用鋼尺量樁長mm+500測樁孔深度樁體干密度 設(shè)計要求現(xiàn)場取樣檢查地基承載力 設(shè)計要求按規(guī)定的方法含水量（與最優(yōu)含水量比） % 2 烘干法 水泥質(zhì)量 設(shè)計要求查產(chǎn)品質(zhì)量合格證書或抽樣送檢 樁位偏差 滿堂布樁040D 條基布樁O，25D用鋼尺量、D為樁徑樁孔垂直度 %1.5線錐、卷尺褥墊層夯填度 090用鋼尺量5 施工質(zhì)量檢查方法及措施 堅持以“事前控制為主，嚴(yán)格監(jiān)督檢查”的原則，仔細核查下發(fā)的技術(shù)文件、施工方案，并依據(jù)此細則及有關(guān)規(guī)定、規(guī)程直接進行現(xiàn)場監(jiān)督檢查技術(shù)指導(dǎo)工作。5.1施工質(zhì)量檢查方法 夯實水泥土樁工程

12、質(zhì)量檢查工作主要采取對原材料的見證取樣和對整個施工過程中的旁站檢查。內(nèi)業(yè)：技術(shù)人員應(yīng)仔細按照規(guī)范制作技術(shù)交底，審查能否有效指導(dǎo)現(xiàn)場施工作業(yè)并保證安全有序的施工。外業(yè)：現(xiàn)場技術(shù)人員對整個施工過程進行檢查，在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)并提出問題，通知并督促施工方依照既定的施工方案操作要求進行作業(yè)，并及時準(zhǔn)確地填寫記錄。5.2 施工現(xiàn)場質(zhì)量問題的預(yù)防措施5.2.1成孔鉆孔過程中遇到石塊、灰土塊等障礙物而鉆不到預(yù)定深度，這是處理地基經(jīng)常遇到的問題。處理方法有兩種：樁孔移位。如石塊尺寸不大于10 m，可用樁孔移位的方法。實踐證明，在保持置換率不減的情況下，復(fù)合地基對樁位要求不是特別嚴(yán)格，只要不移出基礎(chǔ)邊界外，在石塊旁邊重

13、新鉆孔，并把不夠深的孔用水泥土夯填成短樁同樣有效。b挖除障礙物。如障礙物較大、較淺或大面積地存在，可采用人工或機械挖除，再用素土分層夯填至施工平面，重新定位、鉆孔。對本工程而言，施工單位在遇到這樣的問題后，應(yīng)及時向現(xiàn)場技術(shù)人員報告，通過正常的變更手續(xù)后再進行施工，不得私自處理。遇水灌孔：施工期內(nèi)，經(jīng)常遇到下雨天氣，這時應(yīng)用井蓋、塑料布等蓋好，防止雨水灌入鉆好的孔內(nèi)。如雨水灌入孔內(nèi)(或其他原因引起水灌孔)，則視不同情況采取相應(yīng)措施：a 孔內(nèi)雨水較多，應(yīng)用泥漿泵逐孔抽水；b雖經(jīng)雨水浸泡，但孔徑、孔深基本未受影響。抽水之后，把C15干拌混凝土倒入孔內(nèi)，以蓋過水為準(zhǔn)，夯填水泥土混合料之前先夯實干拌混凝

14、土；c.經(jīng)雨水浸泡后，樁孔出現(xiàn)塌孔、縮頸等現(xiàn)象，可用干土回填，再重新鉆孔。如塌孔嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)大面積塌陷，則會降低樁間土的承載能力，還需要考慮加樁或減小樁距等措施。如遇到這樣的問題也應(yīng)及時上報，不得私自處理。3)漏鉆孔：施工中漏鉆孔也是常見問題之一。鉆孔時，應(yīng)有專人逐樁做好施工記錄，并把鉆好的孔，在有編號的圖紙上逐一做好標(biāo)記.5.2.2拌和水泥土拌料不均勻。土和水泥拌和不均勻，是夯實水泥土樁常見的質(zhì)量通病。治理方法是：盡量采用強制式混凝土拌合機拌料。b如采用人工拌料，至少應(yīng)拌3遍。c. 拌料場地宜離開樁孔適當(dāng)距離，拌好后用小推車或其他運輸工具運至樁孔邊，這是防止未拌勻混合料填入孔內(nèi)的關(guān)鍵措施。

15、尤其在邊拌、邊填、邊夯的情況下，難免將未拌勻的混合料填入孔內(nèi)。采取異處拌和的辦法，可以杜絕此類問題發(fā)生。2)拌合料含水量偏低或偏高。混合料含水量應(yīng)滿足土料的最優(yōu)含水量，其允許偏差不得大于2。工地檢驗方法，是用手將混合料緊握成團，兩指輕捏即碎為宜。如土料含水量過大，拌料時容易形成土團，且不易夯密實，需風(fēng)干或另選含水量較小的土料；如土料含水量不足，成樁后樁體強度上升很慢，應(yīng)邊拌料邊噴水，避免形成土團。5.2.3夯填水泥土填料不均勻。夯填過程中，易發(fā)生填料過快過慢或忽多忽少的現(xiàn)象，這樣極易造成樁體強度不均勻。處理方法是：填料只允許專人填，不允許兩人以上向孔內(nèi)填料；b填料人員不可向孔內(nèi)大量推料，嚴(yán)防小

16、推車直接把拌合料倒入孔內(nèi)。夯擊不密實。其原因及治理措施如下：一次填料過多。應(yīng)控制填料量保持均勻；b夯擊能量不夠。應(yīng)檢查夯錘重量和落距是否滿足要求；c夯桿偏斜。應(yīng)調(diào)整夯實機，使夯桿與孔壁平行，保持錘頭垂直下落，嚴(yán)防錘頭擦壁。3)鉆好的孔漏填，是施工中的質(zhì)量通病之一。應(yīng)安排專人在夯填時逐樁做施工記錄，同時每填完一根樁，即在有編號的樁位圖上標(biāo)出。整個工程完工后，再對照圖紙全部核實一遍。5.2.4鋪墊層 墊層施工應(yīng)將設(shè)計標(biāo)高以上的多余樁體鑿除，樁頂面應(yīng)齊平。墊層材料可采用中粗砂或碎石，并級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)。墊層鋪設(shè)時應(yīng)壓(夯)密實，采用的施工方法嚴(yán)禁使基底土層擾動。6 處理效果檢驗1)

17、樁體夯實質(zhì)量檢驗，采用SH-30型鉆機樁身鉆孔，小環(huán)刀深層取樣進行干密度測試。按規(guī)范要求，施工當(dāng)天隨機抽取檢驗；抽取量不少于當(dāng)天施工樁數(shù)的2 ；且每根抽檢樁每米環(huán)刀取樣一件，檢測其干密度并計算壓實系數(shù)。累計取樣55件，檢測計算結(jié)果：壓實系數(shù)大于093的試樣5l件，占總試樣的927，完全滿足規(guī)范要求。2)在抽檢樁每米環(huán)刀取樣后，隨即用輕型動力觸探器進行現(xiàn)場原位測試。實測結(jié)果每10 cm擊數(shù)，Nl030擊，遠遠大于規(guī)范要求。3)據(jù)加筋擋土墻完工后沉降觀測資料，觀測結(jié)果基本無下沉。7 結(jié)束語夯實水泥土樁處理地基是一種效果明顯的處理方法，用夯實水泥土樁加固后的復(fù)合地基比原地基變形模量會有較大增長，抗變形能力有明顯提高。施工過程中，應(yīng)盡量減少人為因素的不良影響，采用機械代替人工，這是提高夯實水泥土樁施工質(zhì)量的關(guān)鍵。目前條件下，建議成孔采用機械洛陽鏟或螺旋鉆孔機，拌料采用強制式混凝土攪拌機，夯填采用夾板錘式連續(xù)夯實機。這樣既能提高成樁效率，又能提高