灰土擠密樁在濕陷性黃土路基中的應(yīng)用與分析

蘇建磊 鄭雪軍

摘 要：濕陷性黃土地基屬于一種不良地質(zhì)，一直以來都是工程施工的難題。若地基處理不當(dāng)，將會直接影響到工程的穩(wěn)定性。依托某公路工程，采取灰土擠密樁法處治濕陷性黃土路基 ，灰土擠密樁的應(yīng)用，可有效降低地基濕陷性，提高路基壓實度和強(qiáng)度，具有良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：灰土擠密樁;濕陷性黃土路基;工程概況

濕陷性黃土是一種分布較為廣泛的區(qū)域性土體，其主要以粉土顆粒為主，土體顆粒間的空隙大，且多數(shù)土體顏色為黃色，由于這些土體具有較為明顯的濕陷性，故又被稱為濕陷性黃土。在濕陷性黃土路基施工中，通常需利用灰土樁擠密法進(jìn)行處理，該處理手段主要是將成孔樁內(nèi)的濕陷性黃土進(jìn)行側(cè)向擠壓，以此確保樁內(nèi)土體密實度合格。其中，白灰由于自身具有一定的氣硬性，且石灰內(nèi)部所具有的Ca[2]+與負(fù)電土體離子能夠相互吸附，使得樁內(nèi)的土體發(fā)生凝聚，并隨著時間的推移而固化，進(jìn)而達(dá)到提升濕陷黃土地基密實度的目的。簡而言之，灰土樁擠密法主要是通過加固手段使得土體的密實度得到提升，并使得路基土體的孔隙率下降，最終使得濕陷性黃土的濕陷性被消除，確保路基土體水體穩(wěn)定性。

1 工程概況

某公路工程為雙向六車道，全長54.32km，位于黃土高原干濕過渡區(qū)，項目施工所在區(qū)域由于長期受到自然侵蝕、新構(gòu)造運(yùn)動、外動力地質(zhì)作用，地表黃土溝壑縱橫，黃土層較厚，地勢整體平緩。施工路段濕陷性黃土分布廣泛，主要為馬蘭黃土（Q3）和全新世黃土（Q4）。濕陷性黃土結(jié)構(gòu)遭到破壞前，具有壓縮性低、強(qiáng)度高等特性。但結(jié)構(gòu)一旦破壞，路基承載力將明顯降低，表現(xiàn)為軟化、濕陷等特性。為提高濕陷性黃土地基承載力，保證路基施工質(zhì)量，施工中采用灰土擠密樁對濕陷性黃土路段進(jìn)行加固處理，完工后再對灰土擠密樁施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，并進(jìn)行沉降觀測。

2 灰土擠密樁補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理

灰土擠密樁法，是用沖擊或振動方法，把圓柱形鋼質(zhì)樁管打入原地基，拔出后形成樁孔，然后在樁孔中分層填入用石灰和土按一定體積比例（3∶7）拌和的灰土，并在樁孔內(nèi)夯實灰土，形成增大直徑的樁體，并同原地基一起形成復(fù)合地基，達(dá)到消除土體濕陷性，提高地基承載力的目的。特點在于不取土，擠壓原地基成孔?；靥钗锪蠒r，夯實物料進(jìn)一步擴(kuò)孔。其作用機(jī)理是：

1）灰土混合料在化學(xué)性能上具有氣硬性和水硬性，石灰內(nèi)帶正電荷鈣離子與帶負(fù)電荷黏土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土齡期增長，土體固化作用提高，使土體逐漸增加強(qiáng)度。同時，灰土中的石灰吸濕膨脹，擠壓周圍土體，增加擠密地基效果，從而消除土體濕陷性，提高地基承載力。

2、灰土擠密樁在樁孔成型過程中，樁孔周圍的土體受到沉管的擠壓和強(qiáng)振動，機(jī)械擠壓力以樁孔為中心呈橫向水平輻射。周圍的土體受振動和擠壓力雙重作用，原有土體孔隙結(jié)構(gòu)遭破壞，土顆粒之間緊密結(jié)合，使得土體密實度增加，土層濕陷性消除。

3）在灰土擠密樁地基中，灰土樁與樁間擠密土相互作用，形成了復(fù)合地基，能夠共同承擔(dān)豎向荷載，地基承載力較高。

3 灰土擠密樁施工技術(shù)要點

1）樁位放樣。全面清理施工現(xiàn)場的碎石、雜物，整平場地，并適當(dāng)碾壓密實，提高基層承載能力。隨后繪制樁位平面圖，注明施工順序、編號等，以此為依據(jù)進(jìn)行樁位放樣，采用全站儀測量樁體位置，將誤差控制在5cm以內(nèi)，樁點通常布設(shè)為梅花狀，撒入石灰定點。待放樣工作完成后，由專業(yè)技術(shù)人員復(fù)核驗收，一旦出現(xiàn)誤差過大現(xiàn)象，必須及時采取糾偏措施，為后期施工提供積極指導(dǎo)。

2）成孔施工。為保證樁孔質(zhì)量，宜進(jìn)行成孔擠密試驗，并按照規(guī)定要求檢驗擠密效果，以此為依據(jù)適當(dāng)調(diào)整設(shè)計方案，通常情況下，成孔試驗數(shù)量應(yīng)在3個以上，以保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時應(yīng)注重分析試驗階段存在的問題，明確具體原因，并提出相應(yīng)的解決方案，避免正式施工中出現(xiàn)類似問題。沖擊法、沉管法、爆擴(kuò)法等是成孔擠密施工中常用的方法，其主要原理是側(cè)向擠密樁孔內(nèi)部土體，不同方法適用的土質(zhì)情況也存在差異，應(yīng)充分掌握實際地質(zhì)條件，選取適宜的施工方式。其中沖擊法應(yīng)用較為普遍，將沉管機(jī)運(yùn)行至指定位置，并安裝固定，沉管樁尖與樁位中心保持一致，校核樁管垂直度，將其誤差控制在1.5%以內(nèi)，樁尖入土后低垂輕擊，直至達(dá)到設(shè)計深度。通常情況下，由坡腳位置開始施工，逐漸向外推進(jìn)，宜間隔進(jìn)行成孔施工。

3）填料拌合及運(yùn)輸。根據(jù)配合比例確定各項原材料用量，充分?jǐn)嚢杈鶆?，且顏色保持一致，在拌合過程中應(yīng)適量加水，與最佳含水量誤差控制在1%—2%左右。若含水量過小，可能會出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象，造成環(huán)境污染，同時含水量也不宜過大，以免存在花白料、結(jié)塊等問題，影響材料使用性能。拌制完成的填料應(yīng)及時采用自卸車輛運(yùn)送至施工現(xiàn)場，做好運(yùn)輸車輛的覆蓋工作，避免在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)溫度、水分等流失過快。

4）樁孔填夯，首先，按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)檢測成孔質(zhì)量，確保垂直度、孔徑等達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將誤差控制在條件允許范圍之內(nèi)，防止對成樁質(zhì)量造成影響。為避免后期施工過程中出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象，還應(yīng)當(dāng)夯實孔底，消除底部虛土，根據(jù)實際情況確定最佳的夯擊次數(shù)。其次，按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行夯填施工，填料應(yīng)分層回填，每層厚度控制在300—400mm左右，不宜過大，以免影響壓實程度。采用量斗向樁孔內(nèi)定量下料，由夯實機(jī)械分層夯實，直至達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。應(yīng)保證夯實機(jī)安裝的穩(wěn)定性，不得在夯實過程中出現(xiàn)傾斜或位移現(xiàn)象，降低樁體的整體性及穩(wěn)定性。組織施工人員實時記錄填料數(shù)量、夯擊次數(shù)等相關(guān)參數(shù)，為后期質(zhì)量驗收提供數(shù)據(jù)支持。待樁體施工完成后，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)組織技術(shù)人員檢測成樁質(zhì)量，一旦存在質(zhì)量不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象，必須分析問題出現(xiàn)的具體原因，并及時采取相應(yīng)的處理措施，確保灰土擠密樁的穩(wěn)定性，實現(xiàn)對路基的有效加固。

4 灰土擠密樁施工質(zhì)量控制措施

1）做好預(yù)防施工。在灰土擠密樁施工時，要修建臨時通道，保證施工人員的安全，做好預(yù)防施工。在機(jī)械設(shè)備進(jìn)入工地時，要有專業(yè)人員對施工設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)，確保機(jī)械設(shè)備能夠正常運(yùn)行，并對每臺機(jī)械設(shè)備的狀況記錄在案。

2）保證成樁質(zhì)量。在進(jìn)行成樁作業(yè)時，要注意控制每次的回填量，每次的量不能過大，回填量過大的話會影響夯實的質(zhì)量。在成樁作業(yè)的過程中，要有專門的技術(shù)人員對夯實機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行觀察記錄，保證夯實機(jī)的施工參數(shù)和施工行為滿足工程需要，保證軟土地基施工的質(zhì)量。

3）質(zhì)量檢測。在成樁作業(yè)完成之后，要對灰土擠密樁的質(zhì)量進(jìn)行檢測，由于樁位數(shù)量較多，可以采用抽樣檢查的方式進(jìn)行質(zhì)量檢測，抽檢的數(shù)量應(yīng)高于樁位總數(shù)的1.5%。在抽樣檢測的過程中，對于不同的工程也有不同的檢測要求。一般工程只需要檢測施工記錄、樁體密實度，通過計算得出壓實系數(shù)。重要的公路工程還應(yīng)當(dāng)測定樁體之間的濕陷性。在成樁的過程中，地下水位過高或者施工過程中排水措施不到位會導(dǎo)致樁孔內(nèi)出現(xiàn)積水、滲水的問題。針對這一問題，最直接的方法就是排出樁孔內(nèi)的積水，若是樁孔內(nèi)的積水難以排出，就要分為兩部分進(jìn)行施工，在水下部分使用混凝土樁，水上部分依舊按照原來的設(shè)計方案進(jìn)行施工。

4）夯實質(zhì)量的檢驗方法。成樁作業(yè)是灰土擠密樁施工中的重要環(huán)節(jié)，成樁的質(zhì)量對于整個工程的質(zhì)量有著決定性的影響。所以對樁體夯實質(zhì)量的檢測尤為重要。對于樁體檢測常用的方法有取樣檢驗、觸探檢驗、荷載實驗法。要注意檢驗時間的把控，一般在成樁四十八小時之內(nèi)進(jìn)行檢驗工作。

5 結(jié)束語

綜上所述，路基作為公路工程建設(shè)的基礎(chǔ)部分，施工質(zhì)量直接決定公路工程的整體質(zhì)量和使用年限?；彝翑D密樁施工方法可有效改善濕陷性黃土地基的使用性能。為此，在施工中應(yīng)規(guī)范施工流程，做好質(zhì)量把關(guān)，最大限度提升工程質(zhì)量。

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