灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用

劉 煒

（甘肅圓隴路橋機(jī)械化公路工程有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

濕陷性黃土是一種比較常見的軟弱地基，若是沒有做到對其地基處理的重點(diǎn)考慮，有可能會使得地基受到作用力的影響而出現(xiàn)相應(yīng)的不規(guī)則沉降問題，對地基的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響?；彝翑D密樁是一種對地基進(jìn)行處理的技術(shù)，基于對振動沉樁機(jī)的有效運(yùn)用，執(zhí)行對地基進(jìn)行處理的任務(wù)，能夠很好地將土層的孔隙率降低，增加土壤密度，與之相伴隨，地基承載力以及水穩(wěn)性都會得到很好的提升，這能夠?yàn)楹罄m(xù)工程施工作業(yè)的順利與高效開展打下一個(gè)好基礎(chǔ)。出于對其優(yōu)勢的考慮，文章研究濕陷性黃土路基處理對灰土擠密樁的具體應(yīng)用，對其應(yīng)用要點(diǎn)作相應(yīng)把握。

1 濕陷性黃土的特征

濕陷性黃土是一種未達(dá)到飽和狀態(tài)的欠壓實(shí)土，有相對較大的孔隙率，但是其干密度比較小，這是此類土質(zhì)表現(xiàn)出濕陷性特點(diǎn)的根本原因。與相應(yīng)的工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，可對濕陷性黃土特點(diǎn)作如下概括：

1.1 濕陷性

所有的濕陷性黃土都或多或少的含有易溶鹽性成分，如果此類濕陷性黃土遭受地表水的侵蝕，在和水出現(xiàn)相互接觸的現(xiàn)象以后，這些易溶鹽成分會在一個(gè)比較短的時(shí)間出現(xiàn)溶解狀況，這種情形下，黃土顆粒和顆粒之間的相互膠合作用力會由于受到溶解現(xiàn)象的影響而被削弱，由此一來，原本穩(wěn)定性有所保障的土壤會受到本不應(yīng)有的破壞。之后，在受到侵襲的土壤顆粒中，會有一部分以一個(gè)相對較慢的速度發(fā)生向下方沉積的現(xiàn)象，一直到同下層已經(jīng)沉積的土壤顆粒相互接觸，才會結(jié)束下沉的狀態(tài)。而就在這時(shí)，已經(jīng)有沉積現(xiàn)象出現(xiàn)的土粒會和下層土粒形成比較大的牽引力，且同土粒自身所具有的重力相比，形成的牽引力要更大一些，而正是受到牽引力的作用，黃土內(nèi)部會變得更加疏松，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出蜂窩狀的特點(diǎn)。以此為基礎(chǔ)，會加大地表水分滲透侵襲的可能性，這又會擴(kuò)大黃土內(nèi)部的孔隙，坑穴也會由此而不斷變大，久而久之，必然會出現(xiàn)形變沉降問題，也就是表現(xiàn)出濕陷性特點(diǎn)。在相關(guān)工程施工過程中，若是相關(guān)人員沒有在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對行之有效的措施加以采用，執(zhí)行對濕陷性黃土路基的處理任務(wù)，濕陷性會對路基產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致沉降等相關(guān)故障問題出現(xiàn)，這會在很大程度上影響后期工程的使用性能與安全。

1.2 脹縮性

若是受到水分的侵襲，在水的充盈作用的影響下，濕陷性黃土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會有超出正常狀態(tài)的膨脹狀況的出現(xiàn)，而與之相對應(yīng)的，若是水分干燥而蒸發(fā)，黃土內(nèi)部結(jié)構(gòu)又會進(jìn)一步出現(xiàn)回縮現(xiàn)象。在膨脹、回縮這兩種現(xiàn)象不斷交替出現(xiàn)的影響之下，黃土的表面和內(nèi)部都會出現(xiàn)很多的裂紋，且這些裂紋會有相應(yīng)的延展性特點(diǎn)表現(xiàn)出來，在一定程度上阻礙施工作業(yè)的進(jìn)行。

1.3 敏感性

一般情形下，要想為濕陷性黃土路基壓實(shí)質(zhì)量提供保證，需要在-2%~0.5%的區(qū)間內(nèi)對其土壤含水量進(jìn)行控制。以此為基礎(chǔ)，濕陷性黃土對于水分含量的波動變化有較為敏感的反應(yīng)。如果水量已經(jīng)超過了控制標(biāo)準(zhǔn)，濕陷性黃土?xí)蟹瓭{現(xiàn)象發(fā)生，但是，如果含水量較之控制標(biāo)準(zhǔn)要低，又會因?yàn)槭艿酵寥肋^干的影響而出現(xiàn)揚(yáng)塵狀況。

2 灰土擠密樁施工原理與作用

灰土擠密樁是利用錘擊將鋼管打入土中側(cè)向擠密成孔，將管拔出后，在樁孔中分層回填10%灰土夯實(shí)而成，清除深層黃土濕陷性的同時(shí)，與樁間土共同組成復(fù)合地基以承受上部荷載。

2.1 施工原理

其一，灰土擠密樁施工會產(chǎn)生相應(yīng)的沖擊振動，且這種沖擊振動較為強(qiáng)烈，這會在較大程度上擾動四周的土地，使得原本已經(jīng)表現(xiàn)出孔隙變大狀況的黃土結(jié)構(gòu)受到進(jìn)一步的破壞，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊密性的明顯提升，由此一來，黃土在抵抗?jié)裣莺驼裣莘矫嫠哂械哪芰ν瑯訒粡?qiáng)化，使得其地基沉降現(xiàn)象被控制在一個(gè)較低的水平內(nèi)。

其二，在對灰土擠密樁施工手段加以運(yùn)用時(shí)，樁間土?xí)艿胶艽蟮膫?cè)向擠壓力的影響，基于相應(yīng)的緊密加固作用，樁周圍土體的模量會相應(yīng)加大，由此一來，地基整體的壓縮和變形也會得到相應(yīng)的控制，控制有效性亦有保證。

其三，在對較重夯錘施工手段加以采用之時(shí)，作用力對孔內(nèi)單位面積原材料產(chǎn)生的影響會表現(xiàn)出明顯的高動能以及強(qiáng)夯機(jī)特點(diǎn)，不僅如此，地基土受到的預(yù)應(yīng)力同樣會非常大，這有利于樁體強(qiáng)度的加大，不僅如此，模量亦會隨之而增大，而在這一方式的有效處理之下，地基浸水和加載產(chǎn)生的壓縮變形現(xiàn)象明顯程度不會很大。

其四，受到灰土擠密樁的施工作用，樁體和樁間土之間會實(shí)現(xiàn)更加有效的加固處理，由此一來，受到作用的黃土地基整體剛度均勻性會相應(yīng)提升，這能夠在較好程度上保證路面的安全使用。

2.2 技術(shù)作用

（1）有效性。一方面，基于對灰土擠密樁技術(shù)的有效運(yùn)用，基底下一定程度內(nèi)樁間土的應(yīng)力會與之相伴隨而呈現(xiàn)出逐漸減弱之勢，待樁間土達(dá)到相應(yīng)的擠密處理以后，在其濕陷性并沒有實(shí)現(xiàn)充分的消除時(shí)，如果存在土中應(yīng)力較之濕陷起始壓力要更小的現(xiàn)象，地基浸水狀況的出現(xiàn)并不會引發(fā)濕陷，而就算會出現(xiàn)這一狀況，程度也不會明顯。另一方面，在灰土擠密樁的作用下，樁間土?xí)惺芤欢ǖ膫?cè)向約束力，若是樁間土的局部位置受到相應(yīng)壓力影響，側(cè)向基礎(chǔ)變形現(xiàn)象的發(fā)生會存在一定的約束性，受到這一因素的影響，壓力和沉降之間會有相應(yīng)的線性關(guān)系表現(xiàn)出來。

（2）簡便性。其一，針對施工場地并不大的區(qū)域，或者是在對施工場地上的土方進(jìn)行大量開挖時(shí)存在比較大的難度，對灰土擠密樁施工技術(shù)加以運(yùn)用，有較為理想的適用性表現(xiàn)出來，這能夠在一定程度上為地基安全施工提供保障；其二，對技術(shù)實(shí)質(zhì)進(jìn)行分析，灰土擠密樁其實(shí)就是用土來對土進(jìn)行治理，具有就地取材的便捷化優(yōu)勢。

（3）該技術(shù)所用的施工機(jī)具相對簡單，制作無需支付較高的成本，這決定其應(yīng)用可以得到較為廣泛的推廣。

3 灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用

3.1 工程概況

本項(xiàng)目橋、涵臺背回填地基處理灰土擠密樁樁長為1 073 640 m，路基濕陷性黃土處理灰土擠密樁樁長為1 336 512 m，混凝土擋墻墻背回填地基處理灰土擠密樁樁長為8 682 m，灰土擠密樁樁長合計(jì)2 418 834 m；需填筑3%水泥土墊層229 557 m3，填筑5%灰土墊層35 421 m3，填筑5%水泥穩(wěn)定砂礫墊層2 179.5 m3，填筑10%灰土墊層1 900 m3。

本項(xiàng)目10%灰土擠密樁，樁徑均為40 cm，樁間距為1.0 m等邊三角形布置，樁長度為6~15 m，一般路段采用6 m，橋頭路段采用15 m，坡腳或構(gòu)造物基礎(chǔ)外不少于2排。處置寬度為：排水溝外側(cè)1 m；無排水溝為坡腳（或擋墻基礎(chǔ)）外2 m；灰土樁為坡腳（或擋墻基礎(chǔ)）外2 m?；彝翑D密樁頂設(shè)置50 cm厚3%水泥土墊層或5%灰土墊層，墊層處置寬度同灰土擠密樁。

本項(xiàng)目Ⅱ級以上自重濕陷性黃土橋頭路基采用灰土擠密樁處理，處理長度為臺后10 m，臺前錐坡往前2 m，灰土擠密樁樁長均為15 m，樁徑40 cm，等邊三角形布置。

3.2 施工工藝與方法

3.2.1 施工工藝

施工工序如下：清除表土→施工放樣確定樁位→樁機(jī)就位→雙向校正→成孔至樁底標(biāo)高→填料→夯實(shí)→再填料→再夯實(shí)→成樁→樁機(jī)移位。

（1）樁機(jī)就位：機(jī)械按布置好的樁位就位，樁機(jī)保持垂直，用吊錘或經(jīng)緯儀檢查垂直度，垂直度偏差不大于1.5%。

（2）成孔工藝：錘擊成孔按隔排跳打或根據(jù)成孔情況采用隔樁法進(jìn)行。開始成孔階段要輕擊慢沉，打入設(shè)計(jì)深度后，立即關(guān)閉油門，樁管停滯1 min后開始緩慢均速地拔錘。成孔后清底夯實(shí)、夯平，夯實(shí)次數(shù)不小于8擊，若孔底含水量較大時(shí)應(yīng)先填筑10~20 cm混合料后再進(jìn)行底夯，已成孔后進(jìn)行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深檢查，合格后進(jìn)行下道工序施工或用蓋板蓋住孔口防止雜物落入。夯錘不宜在土中擱置時(shí)間過長，以免摩阻力增大后提拔困難。

（3）灰土混合料的拌和：灰土混合料拌和采用穩(wěn)定土拌和設(shè)備在拌和場集中進(jìn)行拌和，同時(shí)配備碎土設(shè)備消除土壤的土塊。拌和土必須使用經(jīng)試驗(yàn)合格取土場的土源，按預(yù)定配合比在拌和設(shè)備內(nèi)拌制灰土混合料。混合料需拌和均勻，混合料中不應(yīng)含有大于20 mm的土塊；并應(yīng)使混合料的組成和含水率達(dá)到規(guī)定的要求。拌合在灌樁前提前進(jìn)行，灰土拌和時(shí)石灰與土質(zhì)量比重10%，原狀土測定實(shí)際含水量確定施工配合比。拌和后確?；彝梁拷咏顑?yōu)含水量，其允許偏差不得小于10%?；旌狭习韬秃蟋F(xiàn)場可根據(jù)“手捏成團(tuán)、落地散花”判斷其含水量是否合適。

（4）灰土回填夯實(shí)成樁：成孔后及時(shí)夯填，在向孔內(nèi)填料前先夯實(shí)孔底。灰土分層回填夯實(shí)，逐層以量斗定量向樁孔內(nèi)下料，每層回填厚度280～320 mm，采用電動卷揚(yáng)機(jī)提升式夯實(shí)機(jī)分層夯實(shí)，落錘高度不小于2 m，每層夯實(shí)不小于10錘；夯填前測量成孔深度、孔徑，作好記錄。

施工工藝流程圖1如下：

圖1 灰土擠密樁振動沉管法施工工藝框圖

3.2.2 施工方法

為確保樁位置的準(zhǔn)確無誤，施工時(shí)先放出邊線后，按設(shè)計(jì)要求，用石灰粉撒好每一個(gè)樁的準(zhǔn)確位置，樁間距為1.0 m，呈等邊三角形布置，施工范圍為兩側(cè)坡腳線以外2 m，施工完成后將樁頂夯實(shí)并鋪設(shè)0.5 m的3%水泥土墊層和橋頭5%灰土墊層均采用廠拌法施工。

3.3 檢測結(jié)果

結(jié)束以上施工作業(yè)以后，本工程針對灰土擠密樁施工以前與施工以后的情況實(shí)施試驗(yàn)，對觸探檢驗(yàn)法、環(huán)刀取樣檢驗(yàn)法加以采用，檢驗(yàn)結(jié)果表明，施工之后，濕陷性黃土路基的壓實(shí)度大于95%，能夠滿足要求。在不同的深度下，對施工前與施工后濕陷性黃土路基的干重度、壓縮模量以及濕陷系數(shù)進(jìn)行比較分析，得到如表1所示結(jié)果。

表1 進(jìn)行灰土擠密樁施工前與施工后濕陷性黃土地基物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)比較分析結(jié)果

根據(jù)表1可以知道，在經(jīng)過灰土擠密樁施工處理以后，濕陷性黃土的濕陷性系數(shù)得到了明顯的降低，并且與施工規(guī)范的規(guī)定相符。

4 結(jié)語

總的來說，濕陷性黃土?xí)诤艽蟪潭壬蠈Φ缆窐蛄汗こ添?xiàng)目產(chǎn)生影響，在路基的施工實(shí)踐中對灰土擠密樁施工技術(shù)加以運(yùn)用，能夠在較大程度上增加濕陷性黃土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及密實(shí)程度，同時(shí)，還能明顯削弱水分對土壤產(chǎn)生的不利影響，令土壤的承載力以及穩(wěn)定性等相關(guān)指標(biāo)達(dá)到路基質(zhì)量所提要求，為其后期使用的安全性以及交通舒適性等提供切實(shí)保證。