濕陷性黃土路基施工技術(shù)研究

馬勤霞 張 輝

（洛陽(yáng)市興通公路工程有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，公路建設(shè)里程持續(xù)增長(zhǎng)。作為第四紀(jì)的一種特殊沉積物，黃土顆粒含量大、孔隙率大，且具有易沖刷、濕陷性等特性。尤其是浸水后，在自重應(yīng)力等作用下，黃土自身結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，附加變形顯著。加之天氣惡劣，路基極易產(chǎn)生大量病害，如不均勻沉降、滑塌、失穩(wěn)，嚴(yán)重影響路基承載力。若這些病害問(wèn)題得不到重視，不能及時(shí)解決，將會(huì)嚴(yán)重制約我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。為此，如何解決濕陷性黃土路基病害問(wèn)題成為目前亟待解決的一個(gè)難題。本文從濕陷性黃土特點(diǎn)入手，首先分析了濕陷性黃土的幾種常用處治方法；然后以某公路工程為研究對(duì)象，結(jié)合病害調(diào)查結(jié)果,最終提出了灰土擠密樁防治方案，希望能夠有效消除濕陷性黃土病害，提升工程整體質(zhì)量。

1 濕陷性黃土的特點(diǎn)

黃土是第四紀(jì)時(shí)期形成的土狀堆積物，相比其他土質(zhì)，黃土較為疏松，其特點(diǎn)為多孔性、垂直節(jié)理發(fā)育、層理不明顯、透水性強(qiáng)、濕陷性等。黃土是在干燥氣候條件下形成的一種多孔性具有柱狀節(jié)理的黃色粉性土，當(dāng)受到水浸濕后，由于黃土濕陷性特性，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重沉降問(wèn)題。因此，在濕陷性黃土地區(qū)修建公路工程時(shí)，必須先對(duì)黃土濕陷性有所了解，才能保證采取的地基處治方案科學(xué)、有效。一般情況下，可通過(guò)濕陷變形系數(shù)來(lái)表述黃土的濕陷程度。濕陷變形系數(shù)是指在自重等因素的作用下，單位厚度的土樣遇水后將會(huì)產(chǎn)生一定濕陷量，可通過(guò)土壤浸水壓縮試驗(yàn)來(lái)確定該濕陷量，黃土濕陷性特性直接反映出了黃土對(duì)水的敏感程度，也可通過(guò)濕陷變形系數(shù)來(lái)準(zhǔn)確判定黃土的濕陷性等級(jí)。從力學(xué)性質(zhì)角度來(lái)講，濕陷性黃土的特性主要體現(xiàn)在3點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)性。濕陷性黃土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變化較為明顯。沒(méi)有破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，或未出現(xiàn)軟化情況時(shí)，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，體現(xiàn)出軟化、濕陷性等特點(diǎn)。

2）欠壓密性。因地質(zhì)條件的影響，導(dǎo)致濕陷性黃土始終處于一種欠壓密狀態(tài)，無(wú)法壓密。

3）濕陷性。基于黃土自身特點(diǎn)，濕陷性黃土濕陷變形問(wèn)題較為突出。要求在施工前，必須做好地基處理工作。

2 濕陷性黃土路基常用處治方法

1）強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法多用于孔隙及含水量較大的軟弱粘性土地基。其加固原理為在強(qiáng)烈沖擊能作用下，土層可產(chǎn)生巨大壓力和沖擊波，從而壓縮土體孔隙，并在夯擊點(diǎn)周圍形成裂隙良好的排水通道，便于順利排出土內(nèi)孔隙水，保證土體快速固結(jié)。

2）灰土擠密樁法?；彝翑D密樁法不同于強(qiáng)夯法，屬于橫向加密處理。是指在成孔過(guò)程中，通過(guò)橫向擠壓周圍土層，促使樁孔內(nèi)土向周圍擠壓，從而增強(qiáng)樁間土的密實(shí)性，隨后向樁孔內(nèi)裝入備好的灰土，并一層一層振搗壓實(shí)，直到滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高，并由此形成復(fù)合地基，全面提升地基承載力。

3）水泥土攪拌法。水泥攪拌樁施工中，采用的固化劑為水泥、石灰等材料，利用深層攪拌設(shè)備，強(qiáng)制攪拌軟土和固化劑，從而產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)地基的強(qiáng)度、整體性。在濕陷性黃土地基加固中，水泥攪拌樁具有施工便捷、成本低、加固效果良好等優(yōu)點(diǎn)。

3 工程概況

某公路工程沿線多為黃土層，厚度大，呈中等-強(qiáng)濕陷特點(diǎn)，5～10m為濕陷層厚度范圍。為了消除濕陷性，有效提升路基穩(wěn)定性和地基承載能力，經(jīng)多方商議，最終決定采用灰土擠密樁處理本路段濕陷性黃土問(wèn)題，希望能夠通過(guò)灰土擠密樁施工，消除黃土濕陷性，達(dá)到理想的處理效果。

4 灰土擠密樁在濕陷性黃土路基中的施工工藝

1）施工準(zhǔn)備。施工前期，需做好清表和土方開(kāi)挖工作，要求開(kāi)挖至灰土樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高處，現(xiàn)場(chǎng)做“三通一平”、根據(jù)基礎(chǔ)平面圖進(jìn)行軸線、樁位測(cè)量與設(shè)置。為了保證后期大面積施工質(zhì)量，可先選取具有代表性的路段作為試驗(yàn)段，從而確定各項(xiàng)施工參數(shù)，比如填料分層厚度、夯擊次數(shù)、灰土拌和量等等。待試驗(yàn)段檢驗(yàn)合格后，才能進(jìn)行大面積施工。

2）材料選擇。（1）石灰。石灰是灰土擠密樁施工工藝的主要材料，可采取新鮮的生石灰，保證石灰內(nèi)活性CaO+MgO含量在55%以上，粒徑不大于5mm，含石量小于或等于5%。（2）土料。按照設(shè)計(jì)規(guī)定，合理選擇土料。要求采用塑性指數(shù)4以上的粉土，其有機(jī)質(zhì)含量不得超過(guò)5%，嚴(yán)禁使用粗粒土、膨脹土等。

3）測(cè)量放樣與樁位布設(shè)。按照設(shè)計(jì)要求，將路基邊樁、中樁等位置測(cè)定出來(lái)，并確定各樁位和路中心的間距，并布設(shè)路線控制樁。布樁時(shí)，要求采用正三角形，鉆孔深度控制在30～40cm，φ2.5cm，并灌入白灰標(biāo)注及編寫(xiě)樁位號(hào)。

4）成孔。在灰土樁夯實(shí)加固地基當(dāng)中，成孔至關(guān)重要，成孔直接的優(yōu)劣，對(duì)夯實(shí)效果和地基承載能力影響很大。按照成孔是否取土劃分，可將其分為2大類，第一，排土法成孔，又包括2類，即人工法成孔，長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔。第二，擠土法成孔，又包括三類，即錘擊沉管法、振動(dòng)沉管法及沖擊成孔法。其中適用性最強(qiáng)的為沖擊成孔法，基本上不受地下水等因素制約。按照施工要求，灰土擠密樁施工中，可按照“外—內(nèi)”的順序進(jìn)行設(shè)置，為了避免振動(dòng)擠壓過(guò)程中，相鄰孔會(huì)出現(xiàn)縮孔、塌孔等問(wèn)題，同一排當(dāng)中可間隔1～2孔布設(shè)。在整個(gè)成孔施工中，要做到以下幾點(diǎn)：第一，鉆進(jìn)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之后，可按照樁長(zhǎng)進(jìn)行鉆塔、鉆桿安裝，嚴(yán)控鉆具長(zhǎng)度，避免因長(zhǎng)度不合適，影響鉆孔垂直度。第二，鉆機(jī)定位后，可先做相關(guān)檢查，鉆尖和土樁點(diǎn)之間的誤差要嚴(yán)控在10mm以內(nèi)。與地面接觸后，要放慢下鉆速度，特別是遇到地表硬層、凍土層時(shí)，應(yīng)先通過(guò)風(fēng)鎬等將硬層、凍土層鑿破后，再進(jìn)行鉆進(jìn)施工。第三，鉆至設(shè)計(jì)孔深，需做好各項(xiàng)檢查工作。比如，鉆孔深度是否達(dá)到要求，是否存在虛土等等。

5）夯實(shí)成樁。采用100～300kg夯錘進(jìn)行夯實(shí)成樁。在夯實(shí)過(guò)程中，主要施工流程為先連續(xù)對(duì)孔底處進(jìn)行8次夯擊，待保證地基土密實(shí)度滿足要求后，按照“一填三夯”的原則進(jìn)行填筑施工，成樁之后，便可通過(guò)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，并進(jìn)行灰土墊層填筑。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，承載著經(jīng)濟(jì)往來(lái)、人員與文化密切交流的公路網(wǎng)愈加完善。公路建設(shè)規(guī)模與水平是衡量一個(gè)國(guó)家、一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要指標(biāo)，隨著公路建設(shè)里程的持續(xù)增長(zhǎng)，目前，我國(guó)已形成了覆蓋面廣、道路狀況優(yōu)良的公路網(wǎng)絡(luò)。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。為消除黃土濕陷性和有效防治路基病害，分析了當(dāng)前公路工程建設(shè)中常用的幾種處治措施，其中灰土擠密樁是一種高效、簡(jiǎn)便、成本低的加固技術(shù)，將其用于濕陷性黃土地基加固施工，可消除地基土的濕陷性，提高路基承載力。