灰土擠密樁在濕陷性黃土路基加固中的應(yīng)用與分析

呂月麗

摘 要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，公路建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，越來越多公路修建在濕陷性黃土地基之上，如何確保公路施工質(zhì)量，保證路基穩(wěn)定性成為了關(guān)鍵。為此，本文在全面了解濕陷性黃土特殊性的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，對(duì)灰土擠密樁在濕陷性黃土路基加固中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：灰土擠密樁;濕陷性黃土路基;工程概況

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

我國地域遼闊，黃土分布甚廣，作為一種特殊土，黃土因其特殊的成分與性質(zhì)，在工程行業(yè)占有特殊地位。結(jié)構(gòu)性強(qiáng)是黃土最突出的特性，當(dāng)遇水之后，黃土結(jié)構(gòu)將迅速被破壞，將產(chǎn)生明顯的附加沉降，伴隨沉降的不斷加劇路基強(qiáng)度也會(huì)大幅下降。因此，在濕陷性黃土地區(qū)修建公路工程時(shí)往往會(huì)發(fā)生大量病害?；彝翑D密樁在濕陷性黃土路基處治中的應(yīng)用，可進(jìn)一步提高路基土強(qiáng)度，改善或消除土的濕陷性。

1 濕陷性黃土的特殊性

作為一種特殊土，在一定外部荷載作用下，濕陷性黃土的含水率增加到一定值后，極易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，這就被稱為濕陷。從力學(xué)性質(zhì)角度來講，濕陷性黃土的特殊性主要體現(xiàn)在3點(diǎn)，具體如下：

1.1 結(jié)構(gòu)性

濕陷性黃土屬于一種結(jié)構(gòu)性土，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較為顯著，在一定條件下，可避免破壞土的原始單元結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)沒有破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，或未出現(xiàn)軟化，往往會(huì)呈現(xiàn)出壓縮性低、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，若一旦破壞其結(jié)構(gòu)性，其力學(xué)性質(zhì)將發(fā)生巨大變化，顯現(xiàn)出軟化、濕陷性特點(diǎn)。

1.2 欠壓密性

因地質(zhì)條件的特殊性，在長期沉積環(huán)節(jié)，相比加固內(nèi)聚力強(qiáng)度的增長速率，濕陷性黃土的上覆壓力增長速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)在其以下，根本無法克服加固內(nèi)聚力產(chǎn)生的作用，導(dǎo)致無法有效壓密，從而始終處于一種欠壓密狀態(tài)。

1.3 濕陷性

由于黃土自身特點(diǎn)，加之外在作用力、水等因素影響下，濕陷性黃土的濕陷變形問題極為嚴(yán)重?；跐裣菪渣S土的特殊性，要求在施工前，必須做好地基處理工作。

2 工程概況

經(jīng)地質(zhì)勘查結(jié)果顯示，按地貌單元?jiǎng)澐帜彻饭こ虒儆邳S河南（右）岸Ⅱ級(jí)階地，場(chǎng)地地層上部為第四紀(jì)風(fēng)沖積—洪積碎屑沉積物，主要土質(zhì)類型為填土、黃土狀粉土。通過試坑浸水試驗(yàn)，12 cm為自重濕陷量，由此可測(cè)得本路段為自重濕陷性黃土地質(zhì)，且為II級(jí)濕陷等級(jí)，具有較差的土體物理力學(xué)性質(zhì)。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，決定采用灰土擠密樁進(jìn)行濕陷性黃土地基處理。

3 灰土擠密樁作用機(jī)理

作為一種橫向加密土層的地基處理方式，灰土擠密樁法與強(qiáng)夯法等豎向加密處理方法存在很大區(qū)別。其作用機(jī)理為通過錘擊的方式，向土內(nèi)打入鋼管，促使其側(cè)向擠壓成孔。隨后拔出管，在樁孔內(nèi)分層回填灰土，并夯實(shí)。灰土擠密樁和樁間土可共同構(gòu)成復(fù)合地基，從而承受上部載荷。其特點(diǎn)如下：

第一，相比強(qiáng)夯法等處理方式，灰土擠密樁為橫向擠密，可消除地基土濕陷性，提升地基承載力，減少壓縮性。第二，相比換土墊層法，灰土擠密樁開挖、回填量極小，可節(jié)約資源、降低成本、縮短工期，且處理深度大。第三，灰土具有較高強(qiáng)度，相比周圍地基土，樁身強(qiáng)度較大，可分擔(dān)大部分荷載，降低樁間土承受的應(yīng)力，多適用于地下水位以上、天然含水量12%～25%、厚度5 m～15 m的新填土、濕陷性黃土等。

4 濕陷性黃土路基加固中灰土擠密樁的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 地基加固設(shè)計(jì)方案

（1）確定加固類型?；诘刭|(zhì)勘查報(bào)告分析，本工程具有8 m～12 m厚的濕陷性黃土，加固時(shí)可采用14 m長的擠密樁，0.4 m為擠密樁鉆孔直徑，以正三角形布設(shè)。（2）確定擠密樁間距。根據(jù)長期實(shí)踐與理論研究可知，2～3D為擠密樁的擠密影響半徑（樁徑直徑由D表示），因此，可在0.8 m～1.2 m之間控制擠密樁相鄰兩孔的間距，同時(shí)基于應(yīng)力疊加效果考慮，最終確定0.9m為擠密樁相鄰兩孔的間距。

4.2 施工準(zhǔn)備

施工前，需對(duì)土料實(shí)際含水率進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，一旦實(shí)際含水率大于最佳含水量±3%，則需及時(shí)調(diào)整含水率，嚴(yán)控土料含水率。石灰材料以塊徑小于5 cm的新鮮生石灰為準(zhǔn)，其中含石量需控制在5%以內(nèi)。材料進(jìn)場(chǎng)前，做好各項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)工作，保證其質(zhì)量合格的情況下，才能用于施工。按照施工現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合施工方案特點(diǎn)，需提前配備好施工設(shè)備，保證施工連續(xù)性，同時(shí)，要提前做好試機(jī)工作，避免施工中出現(xiàn)故障，影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。

4.3 定位測(cè)量

在施工前，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行清理和平整，以便于樁機(jī)的移機(jī)、就位。

施工前，需先清理干凈施工作業(yè)面，保證無雜質(zhì)。隨后進(jìn)行初步平整，保證滿足施工作業(yè)需求，為后期樁機(jī)移動(dòng)提供便利。同時(shí)，還要按照施工圖紙，做好定位、放樣工作。待基礎(chǔ)檢驗(yàn)合格的情況下，即可進(jìn)行樁位放樣。軸線測(cè)量與樁位放樣的精確度必須與設(shè)計(jì)要求相符。待樁機(jī)就位之后，需及時(shí)校正樁管的垂直度，保證樁尖、樁中心在同一條直線上，以此提高樁身施工垂直度的準(zhǔn)確性。

4.4 樁位布置

本工程樁位布設(shè)以正三角形為主，布樁時(shí)，鉆孔直徑為0.4 m，樁間距為0.9 m并將白灰灌入，用于準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)進(jìn)行樁位編號(hào)。按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合工程實(shí)際情況，可確定14 m為地基處理深度。同時(shí)要保證處理后的地基承載力必須控制在180 kPa以上。

4.5 沉管成孔

灰土擠密樁地基加固處理時(shí)，成孔是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，成孔質(zhì)量將對(duì)灰土樁及復(fù)合地基的承載力產(chǎn)生很大影響。成孔施工前，需按照“輕擊慢沉”的原則，待樁管方向確定之后，便能以正常速度進(jìn)行沉管施工，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，拔出樁管，形成樁孔。

成孔后，通過夯實(shí)設(shè)備將孔底夯實(shí)，夯擊次數(shù)不得低于8擊，直至達(dá)到規(guī)定要求?？變?nèi)填料前，需先夯實(shí)孔底，可采用分段施工法，按照“由里到外、從中間向兩側(cè)”的順序間隔1～2孔進(jìn)行回填夯實(shí)。隨后對(duì)樁孔直徑、深度、垂直度進(jìn)行抽樣檢查，保證在1.5%以內(nèi)控制樁孔垂直度偏差，樁孔中心點(diǎn)的偏差控制在樁距設(shè)計(jì)值5%以內(nèi)。

4.6 樁孔石灰土填夯施工

填夯施工前，應(yīng)先做好填夯試驗(yàn)，準(zhǔn)確確定各層填料數(shù)量與夯擊次數(shù)。通過試驗(yàn)確定，每次回填厚度為300 mm，夯擊次數(shù)在12擊以上，直至滿足設(shè)計(jì)要求，隨后夯實(shí)上一層填料，按照上述施工流程循環(huán)反復(fù)施工。最終保證灰土樁頂標(biāo)高在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高5 cm以上。

4.7 特殊情況處理

第一，夯擊施工過程中，樁孔內(nèi)存在滲水、涌水、積水情況，需及時(shí)將水從孔內(nèi)排出。第二，沉管成孔時(shí)，若遇到障礙物，需采取以下方法處理。探查時(shí)，可通過洛陽鏟，隨后將障礙物挖除，也可在其上面或四周進(jìn)行樁數(shù)增加，從而提高局部處理深度，保證質(zhì)量。當(dāng)遇到未填實(shí)的坑洞時(shí)，由于其面積較小，不便挖除，需打通樁并在該范圍內(nèi)增加樁數(shù)，也可從結(jié)構(gòu)上采取一定處理方法。第三，夯擊過程中，若遇到縮頸、堵塞、成孔難、孔壁坍塌等問題，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理采取處理方法。例如，含水量太大，存在嚴(yán)重縮頸問題，可將干砂、生石灰塊、碎磚碴等材料填筑于孔內(nèi)。若含水量太小，需先浸水，保證其滿足最佳含水量規(guī)定值。

5 結(jié)束語

綜上所述，黃土是一種黃紅色、含鈣質(zhì)的粘性土，其特性為滲透性、濕陷性和易崩解性強(qiáng)，不利于路基穩(wěn)定。受水浸濕后，黃土自身結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，強(qiáng)度下降，甚至出現(xiàn)沉降等一系列問題，破壞公路設(shè)施，造成嚴(yán)重?fù)p失。由于濕陷性黃土的特性將會(huì)對(duì)黃土地區(qū)公路建設(shè)質(zhì)量造成極大影響。為此，本文提出了灰土擠密樁法，希望在全面了解其作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出更合理、更科學(xué)的處治方案。

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