灰土擠密樁在公路濕陷性黃土中的應用

吳政軒

摘要：本文在了解濕陷性黃土濕陷機理的基礎上，介紹了濕陷性黃土常見處理方法，并結合具體工程案例，對公路濕陷性黃土施工中灰土擠密樁施工工藝進行了分析與探究。

關鍵詞：灰土擠密樁;濕陷性黃土;加固原理

一、濕陷性黃土的濕陷機理

濕陷性黃土的物質組成以粒徑大于0.005mm的粉粒含量為主，起著骨架顆粒的作用，由于黃土是在干旱半干旱的氣候條件下堆積，骨架顆粒間的干摩擦力阻礙顆粒緊密排列，而造成大量的架空孔隙，這些物質主要為粘土礦物，陪伴氧化物及碳酸鈣，使顆粒間產(chǎn)生一定的連結強度，黃土具有一定的孔隙水，它們主要集聚在顆粒連結處呈現(xiàn)出不連續(xù)分布。黃土在外部荷載作用時，由于濕陷性黃土特殊的支架大孔結構，并且其顆粒成分非常的不均勻，即使在均勻的外力作用下土骨架中所受到的應力也是不均勻的，而是在土顆粒的膠結物上發(fā)生應力集中。在水的作用下骨架顆粒間的非抗水膠結物本身發(fā)生了軟化，連結強度減弱，在應力集中的情況下，就更容易發(fā)生破壞，當殘留的連結強度抵抗不了使顆粒移動的外力時，部分抗水膠結也被破壞，粒間接觸處發(fā)生斷裂，黃土的粒狀架空結構體系崩潰，導致了黃土的濕陷。這就是黃土在外部荷載作用下的變形過程。

二、濕陷性黃土常見處理方法

（一）墊層法

墊層法也被稱為墊層置換法，主要就是通過開挖的方式將地基底部以下的濕陷性黃土范圍之內的所有軟土部分或者全部挖出，并且置換成為壓縮性比較小的砂、碎石、灰土、素土、粉煤灰、石灰粉煤灰、干渣等，這些置換的材料沒有侵蝕性，并且經(jīng)過振實、碾壓之后就可以作為地基的持力層。對于建構筑物而言，在其中可能存在較多的震動設備，會產(chǎn)生附加的震動荷載，因此，墊層法是較為安全和較好處理效果的濕陷性黃土地基處理方法。

（二）復合地基

復合地基主要指的是多種深層加固方法通過樁和被擠密的樁間土構成的地基。和天然地基處理不同，也不屬于一般的樁基，而是屬于一種特殊的復合地基。一般主要可以分為幾下幾種類型：根據(jù)樁所用材料不同主要可以分為碎石樁和石灰樁等;按樁強度主要可以分為有柔性樁、半剛性半柔性樁（主要指水泥樁）和剛性樁（主要指鋼筋混凝土預制樁）。

（三）擠密樁

擠密樁是一種人工復合地基，其本身屬于一種深層地基加固方法。主要就是利用沉管在地基當中形成樁孔，然后在樁孔內部填夯水泥石灰、灰土、粉煤灰、素土等材料，通過擠密的方式來加固地基。這種樁對于濕陷性黃土也有較好的處理效果，并且通過以土治土、就地取材可以有效縮短工期，整個施工的費用也較低，可以消除濕陷性黃土淺層以及深層部分或全部濕陷性。其中灰土樁和石灰粉煤灰樁可以運用在地下水位以上，處理深度大約為5-15m，含水量介于14%-23%的濕陷性黃土地基。如果主要目的是為了消除地基濕陷性，一般主要采用土樁;如果是為了消除濕陷性，降低壓縮性，提高承載力，一般采用灰土擠密樁。

三、工程概況

某公路工程全長34.2km，其中DIK1366+470+608段路基主要以填方為主，分布有濕陷性黃土，具自重濕陷性，濕陷土層厚度約15m，濕陷等級Ⅲ級。故采用灰土擠密樁進行地基處理，共設計2506孔，樁長26342m，樁徑0.4m，樁間距0.9m，梅花型布置。

四、灰土擠密樁在公路濕陷性黃土中的應用

（一）施工準備

在灰土擠密樁正式施工前，首先要對當?shù)氐牡匦?、地貌及地質情況進行現(xiàn)場勘測，準確了解當?shù)赝寥澜Y構成分、土壤含水量及近年來的降水規(guī)律，為制定濕陷性黃土處理方案提供依據(jù)。其次檢查施工設備及人員。對施工過程中所用的各種機械設備進行檢查和調試，對檢查出的各種問題和不足要及時進行維修和更換，確保設備性能良好能正常發(fā)揮作用。施工人員要熟悉施工流程及具備專業(yè)的操作技術，明白施工中的重點部位及注意事項，嚴格按照施工方案規(guī)范操作，確保施工過程的安全高效進行。再次以施工圖紙為指導，嚴格按照施工流程做好地面平整、測量放樣、樁位布點設置、施工材料準備、成孔、夯實等各項工作。并根據(jù)施工具體情況靈活應對各種問題和不足，灰土樁成樁之后要對施工質量和成樁效果進行檢測，確保灰土擠密樁施工效果能真正實現(xiàn)對濕陷性黃土地基加固的作用，為高速公路工程提供強有力的基礎。

（二）施工材料

灰土樁的材料主要是石灰與黃土的混合物，即石灰土。石灰要事先進行消解變成熟石灰，然后與黃土按照一定的比例進行拌和。在拌和之前要確保石灰與黃土純凈無雜質，通過過篩的方式來實現(xiàn)石灰與黃土顆粒直徑及純凈程度的控制?；旌狭系暮恳鶕?jù)拌和用土和石灰的標準實驗確定，拌和過程中嚴格控制，確?；旌狭系暮糠匣彝翗兜氖┕ば枰?/p>

（三）灰土擠密樁施工

首先要對施工場地進行平整處理，根據(jù)樁孔平面布置圖以及樁位圖，對施工段進行測量放樣確定出樁位的準確位置，做好標志并編制樁號。對照施工圖紙檢查樁位、樁距及平面布局，確保樁體布置符合施工要求，同時要做好相應的文字記錄。具體施工前，要做好施工材料、設備和人員的準備工作，并提前做好石灰、樁間土、夯填土的最大干密度檢測。土料宜采用天然的黃土，控制好土料的顆粒直徑、有機質含量;生石灰塊要用水進行消解處理。石灰土要進行現(xiàn)場拌和，拌和過程中要確保石灰和土料的充分融合，并且要即拌即用，確保石灰土的最佳含水量。嚴禁使用停留時間過長的拌和土，以免因其質量下降影響樁體質量。樁機安裝并且檢查調試成功后，即可進入正式成孔階段。施工過程中要保證樁管、樁尖、樁錘始終處于同一垂線上，利用樁錘向下的擊打力將套管壓入土層中。

（四）成樁

對樁機進行安裝和調試后，在保證樁機安裝位置合理且平整的基礎上，對樁位和樁架進行檢查，在完成上述工作后進入成孔操作工序。在施工過程中，要對照施工圖紙對樁徑、樁體長度、樁體的垂直度及樁位偏差進行監(jiān)測，并將測量數(shù)據(jù)做好記錄，為進行樁體質量的分析工作提供數(shù)據(jù)參考。一旦在監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)沉管速度、樁體直徑發(fā)生變化時，要及時拔出套管進行檢查，迅速上報給相關部門作出處理，以此確保成樁質量。在夯實成樁過程中，首先要由操作人員根據(jù)事先確定的下料參數(shù)進行試驗，根據(jù)壓實度的要求得出石灰土的夯填高度值、夯擊次數(shù)等。在夯填過程中，夯機工作效率要與樁機工作效率相適應，以免因間隔時間過長引發(fā)樁體質量缺陷。

五、結束語

綜上所述，近年來，灰土擠密樁在處理軟弱地基方面，因其施工速度快，造價低廉，施工設備簡單，技術可靠，大量使用工業(yè)廢料，社會效益好和承載能力提高較快等特點，已日益成為經(jīng)濟有效的地基處理方法之一。而對于濕陷性黃土來說，除了消除其濕陷性外，灰土樁還與擠密土一起構成復合地基，提高地基強度，減小地基變形，改善黃土地基的工程特性。

參考文獻：

[1]李秉文.灰土擠密樁在高速公路濕陷性黃土地基中的應用[J].江西建材，2015（1）：29-30.