陈广志

摘 要： 水利工程建设作为我国基础设施建设的重要组成部分之一，不仅起到了防洪抗灾的作用，也代表着一个国家经济发展的水平。水利工程建设与国民生计之间存在着千丝万缕的联系，因此，提高水利工程建设质量显得极为重要。将土挤密法合理应用于水利工程湿陷性黄土地基处理，可有效提升地基承载力，增强施工效果。为此，本文以某水利工程为对象，在充分掌握土挤密桩法施工原理的基础上，探讨了水利工程地基处理中土挤密桩法施工工艺，以供参考。

关键词： 水利工程；地基处理；土挤密桩法

一、工程概况

某水利工程全长53.7km，沿线湿陷性黄土累计长度为52.9km，主要包含黄土状中、重粉质壤土等土质，湿陷程度以轻微、中等为主，2到7m为湿陷深度范围。非自重湿陷性黄土为沿线黄土状土主要类型。为保证具有稳定性良好的渠基及渠坡，在填筑渠堤前期，必须选用科学、合理的措施，将黄土状土湿陷性及时消除。目前常用的处理方式包括垫层法、预浸水法、挤密法及夯实法等，基于施工技术水平、施工难易度及施工效果来讲，最佳选择方法应为夯实法，但因强夯振动施工将严重影响周边构造物，因此本工程在综合考虑经济性、施工技术等因素的基础上，决定选用土桩+灰土桩挤密法进行该工程湿陷性黄土地基处理。该施工处理方法是通过桩间挤密土与回填夯实的桩体通过构成复合地基，同时承担荷载，能够有效防止因强夯振动等因素，影响周围建筑物，因此具有良好施工效果。

二、土挤密桩法施工原理

在湿陷性黄土深度位于5到15m之间，且地基位于地下水位以上时可选用土桩、灰土桩挤密法进行地基处理，湿陷性黄土地基的湿陷性可通过土桩及时消除，而人工填土地基也可通过灰土桩提高自身承载力。其施工原理如下：

1、土的侧向挤密。成桩时，相比圆柱形孔扩张过程中出现的应力变化规律，桩孔附近土体应力变化规律基本一致。塑性区产生于桩孔外，而弹性区则位于塑性区外侧。塑性区最大半径可由下式表示：

其中，最大半径可由Rp表示；

桩孔半径可由Ru表示；

土的变形模量可由E0表示；

地基处理深度可由Z表示；

土的泊松比可由μ表示；

土的抗剪强度可由S表示；

土的内摩擦角可由φ表示。

由此可见，与塑性区大小成正比的主要有桩孔半径、土的变形模量，与塑性区大小成反比的有土的抗剪强度。按照黄土力学性质指标，可获取黄土挤压成孔过程中塑性区最大半径，其范围为1.43d～1.90d，其中桩孔直径可由d表示，该范围值和桩周挤密影响半径实测值相似。

于挤密效果而言，土的原始干密度、含水率同样对其影响较大。如具有较大含水率时，挤压过程中极易产生超孔隙水压力，这种情况下土体必然外移，则会大大降低挤密效果，同时还会扰动孔壁周围土体，减少其强度，因此，桩管拔出时，缩孔、回淤等问题极易产生于桩孔内。如具有较低含水率时，则土体状态较硬，具有较低塑性，进而会大大减小有效挤密区。为此在成孔挤密过程中，必须在最佳含水率范围内合理控制土的含水率。

2、土桩挤密。实测土桩挤密地基结果可见，桩孔内填入的土料和桩间土具有一致性，土料夯实与桩间土挤密质量相同的情况下，桩体与桩间土也具有基本等同的力学性质指标。通过测试土桩挤密地基接触压力可得，刚性基础下相同位置，相比桩间土接触应力，桩体接触应力基本一致，同时相比土垫层，基底接触压力分布也具有相似性，由此可见，可以认为厚度较大的素土垫层即为土桩挤密地基。

三、水利工程地基处理中土挤密桩法施工工艺

1、施工准备

施工时，应严格按照“由外至内，隔排隔行”的顺序施工，要求相隔2孔进行施工。为避免相邻两孔因相互挤压、振动等原因出现坍塌等现象，需及时做好回填施工。根据工程施工要求，必须合理配置施工设备，如柴油打樁机、提升式夯机、梨形锤等。

按照设计要求，施工前必须做好现场检测工作，以此对设计施工技术参数的准确性、合理性进行验证，并利用适当调整进行最终施工工艺流程等确定。本文在充分了解该路段地质条件的情况下，确定试验区为SH（3）62+336.35～SH（3）62+350.0渠段，该试验区与渠中心线之间的距离为40.5m，3到7m为该区域黄土地层厚度，其代表性较强，整体选用110根桩。

土挤密桩试验施工技术主要参数如下：

（1）400mm桩径，6.5m桩长，1.3m桩间距，布设形状以正三角形为准；

（2）选取螺旋挤密桩机进行成孔施工，10m为沉管长度；

（3）成孔之后应及时进行孔底夯实，且在8击以上控制夯实次数；

（4）选取提升式夯机、梨形锤进行回填施工，1t为锤重量；

（5）根据施工要求，30cm为填土厚度，2.5m为提升高度，8击为夯击次数。

2、施工流程

根据设计要求，该工程地基处理施工流程如下所示。

3、施工要点

第一，清理场地。施工前期，必须严格按照施工图规定，确定场地平整范围，一般需超过施工图标定处理范围2m以上，同时，需彻底清理干净场地表层杂物，如腐殖土等。

第二，含水率控制。施工过程中，必须保证地基土符合最佳含水率范围，如含水率在12%以下，则需适当洒水保湿，保证其满足最佳含水率需求。在处理地基前的一周以内，应通过渗水孔把水均匀渗入到需处理的土层内，保证其最佳含水率。

第三，测量放样。根据桩点施工要求，做好测量放样工作，桩位需选取白灰进行标定，并对孔位偏差进行复核，相比桩距设计值，要求桩孔中心点偏差必须控制在其5%以内，且控制在5cm以下。除此之外，还需平稳放置夯机设备，避免施工过程中出现意外，中断施工。

第四，检测与记录。施工前需再次复核测量放样的准确性，成孔后则需及时对桩孔的垂直度进行详细检查，如出现误差，需立即进行更正。同时对桩点孔底夯击次数、回填夯击次数等进行检查，并对所有参数进行认真记录。

第五，质量检验。完成各项工序后，应及时进行室内试验。要求间隔1m向桩顶下方6.5m深度范围内取样，并对土的干密度、压实系数等进行测定。

四、结束语

综上所述，在水利工程地基处理中，选取科学有效的加固技术极为关键。土挤密桩法技术作为湿陷性黄土地基处理的重要技术之一，其施工技术水平的高低直接影响工程建设整体质量。为此，必须在全面掌握其技术要点的前提下，有效提升施工技术水平，规范施工工艺，才能达到预期施工效果。

参考文献

[1] 张立民，池建军，赵健.素土挤密桩在金沙滩水库湿陷性坝基处理中的应用[J]. 海河水利. 2012（01）.

[2] 彭辉，张中印.土挤密桩地基处理技术在南水北调工程中的应用[J]. 华北水利水电学院学报. 2011（03）.

[3] 李文轩，段瑞瑞.素土挤密桩法在水工建筑物湿陷性黄土地基处理中的应用[J]. 水利建设与管理. 2009（10）.