土挤密桩地基处理技术在南水北调工程中的应用

彭 辉，张中印

(武警水电第五支队，江苏常州213031)

1 工程概况

南水北调中线干线鹤壁段工程设计桩号为Ⅳ155+600—Ⅳ169+600，渠段长度14.0 km，该标段渠道桩号Ⅳ159+855.8—Ⅳ160+350段渠道断面形式为半挖半填，最大填筑高度为7.0 m，渠道基础黄土状土具中等、中等－强烈湿陷性，湿陷深度2～7 m.此段位于鹤壁淇县刘河村内，渠道永久用地为村庄拆迁地，渠道两侧紧邻均为村民住房，为避免施工扰民及其他基础处理方式给村民住房带来安全影响，在综合比较分析后，此段湿陷性黄土地基采用土挤密桩处理.桩径400 mm，平均桩长7.5 m，桩中心距为1.3 m，桩内回填土的压实系数不小于0.97，桩间土的最小挤密系数不低于0.88，工程量为土桩造孔288 495 m，土桩填料36 616 m3.

2 土挤密桩地基处理技术要求

土挤密桩施工的土质、填料及施工机具应符合以下相关要求［1－2］:

a.适用于处理地下水位以上、含水率不大于24%、饱和度不大于65%的湿陷性黄土等地基.

b.施工前，应选择代表性地段进行挤密效果现场试验;应在处理深度分层取样测定挤密土及孔内填料的湿陷性及压缩性，综合判定地基处理效果.

c.桩体的填料应采用壤土、一般粘性土或塑性指数大于4的粉土，土料中有机质含量不得超过5%，也不得含有冻土和膨胀土，土块的粒径不宜大于15 mm;当含有碎石时，其粒径不得大于50 mm.

d.沉管成孔和冲击成孔的成桩机具与设备性能指标，须满足设计要求以及制桩的孔径、深度、密实度和最小桩距的要求.

e.回填夯实机械应能满足设计夯实标准的要求，回填桩孔的夯锤底面宜采用倒置抛物线锥体或尖锥形，锤重不小于300～400 kg，其最大直径应比桩孔直径小10～16 cm.

3 土挤密桩地基处理施工方法

3.1 施工准备

施工准备包括原材料和施工机具的准备以及技术准备.技术准备包括根据图纸、地勘资料及相关技术规程合理选择施工工艺，编制切实可行的施工方案并拟定桩位平面布置图，配备足够的技术人员与技工并向相关作业人员做好技术交底.该工程采用冲击成孔法成孔，成孔设备采用电动步履式打桩机，夯实设备采用卷扬机提升式夯实机，夯锤用铸钢制成，竖向投影面积的静压力不小于20 kPa.夯锤最大部分的直径应较桩孔直径小100～150 mm，以便填料顺利通过夯锤周围.夯锤下端应为抛物线形锥体或尖锥形锥体，上段成弧形.

3.2 施工工艺

该工程土挤密桩成孔施工采用电动步履式打桩机冲击成孔、卷扬机提升式夯实机填料夯击成桩的施工工艺.

3.3 主要施工工序

a.清基、平整场地.清除施工区范围内杂草、垃圾等杂物，表层腐殖土清除厚度不低于30 cm.

b.测量放样.根据土挤密桩桩位平面布置图，将控制桩及每排桩位控制线放出，然后用50 m钢尺定出每个桩的位置，并用石灰线及竹筷作出标记并建立编号.放样完成后应进行复核，待桩位放样验收后方可进行桩机就位.

c.桩基就位及成孔.桩机就位后应调平，并在钻机上安装钢管导向器.开孔时低锤勤击，锤头全部入土后再按正常冲程锤击.切忌多用高冲程，以免引起坍孔、扩孔或卡锤.根据设置在钢丝绳上的长度标志，及时观测和掌握冲孔的深度.待达到设计深度后，停止锤击并提起冲锤.

d.填料夯实.成孔检查合格后，就应立即回填夯实.夯填的次序是先底夯，保证有效处理深度.底夯一般要8击以上，听到清脆锤声为止.填料夯实时，每次分层填料厚度约20～30 cm，夯锤提高1.5～2.5 m，夯5击以上，当听到清脆锤声，方可进行上一层填料夯实.

3.4 施工质量控制

3.4.1 成孔施工控制要点

a.土挤密桩的桩位应按设计要求测定，挤密桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5%，且不大于50 mm.

b.成孔时先外后里，隔排隔行，间隔2孔跳打，打后立即回填，防止邻孔间互相挤压或振动坍塌.

c.桩孔垂直度偏差应小于1.5%.桩孔直径的误差不得超过设计值的+100 mm及－50 mm，桩孔深度不应小于设计深度300 mm.

d.成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12%时，宜增湿至最优含水量.

3.4.2 填土夯实控制要点

a.三孔间土的平均挤密系数满足设计要求，人工填料必须指定专人按规定数量均匀填进，严禁直接倒料入孔.夯填料的压实系数不小于0.97.桩孔填夯高度可高出基底设计高程20～30 cm，高出部分用土料夯实.

b.孔内填料的夯实质量，应及时抽样检查，其数量不得少于总孔数的2%，每台班不应少于1孔.在全部孔深内，宜每1 m取土样测定干密度，检测点的位置应在距孔心2/3孔半径处.孔内填料的夯实质量，也可通过现场试验测定.

4 结语

土挤密桩在该工程的应用，加强了桩间土的密实性和隔水性，提高了地基承载能力，有效解决了该工程高填方段渠道基础地基承载力因湿陷性黄土存在的风险.同时，土挤密桩振动影响范围小，对于城市周边或者待处理区域周边建筑安全及人民生产生活影响也较小，较强重夯有着更为广泛的应用前景.

［1］中国建筑科学研究院.JGJ79—2002建筑地基处理技术规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［2］陕西省计划委员会.GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2004.

［3］姜有生.土挤密桩在湿陷性黄土地基中的设计与检测［J］.青海大学学报(自然科学版)，2006(4):48 －51.

［4］杨宗琦.灰土和土挤密桩地基加固施工工法［J］.西部探矿工程，2002(1):21－22.