灰土擠密樁在濕陷性黃土路基中的應用與分析

蘇建磊 鄭雪軍

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

關鍵詞：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行處理，該處理手段主要是將成孔樁內的濕陷性黃土進行側向擠壓，以此確保樁內土體密實度合格。其中，白灰由于自身具有一定的氣硬性，且石灰內部所具有的Ca[2]+與負電土體離子能夠相互吸附，使得樁內的土體發生凝聚，并隨著時間的推移而固化，進而達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，項目施工所在區域由于長期受到自然侵蝕、新構造運動、外動力地質作用，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）。濕陷性黃土結構遭到破壞前，具有壓縮性低、強度高等特性。但結構一旦破壞，路基承載力將明顯降低，表現為軟化、濕陷等特性。為提高濕陷性黃土地基承載力，保證路基施工質量，施工中采用灰土擠密樁對濕陷性黃土路段進行加固處理，完工后再對灰土擠密樁施工質量進行檢測，并進行沉降觀測。

2 灰土擠密樁補強機理

灰土擠密樁法，是用沖擊或振動方法，把圓柱形鋼質樁管打入原地基，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，并在樁孔內夯實灰土，形成增大直徑的樁體，并同原地基一起形成復合地基，達到消除土體濕陷性，提高地基承載力的目的。特點在于不取土，擠壓原地基成孔。回填物料時，夯實物料進一步擴孔。其作用機理是：

1）灰土混合料在化學性能上具有氣硬性和水硬性，石灰內帶正電荷鈣離子與帶負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振動，機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，原有土體孔隙結構遭破壞，土顆粒之間緊密結合，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，形成了復合地基，能夠共同承擔豎向荷載，地基承載力較高。

3 灰土擠密樁施工技術要點

1）樁位放樣。全面清理施工現場的碎石、雜物，整平場地，并適當碾壓密實，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，以此為依據進行樁位放樣，采用全站儀測量樁體位置，將誤差控制在5cm以內，樁點通常布設為梅花狀，撒入石灰定點。待放樣工作完成后，由專業技術人員復核驗收，一旦出現誤差過大現象，必須及時采取糾偏措施，為后期施工提供積極指導。

2）成孔施工。為保證樁孔質量，宜進行成孔擠密試驗，并按照規定要求檢驗擠密效果，以此為依據適當調整設計方案，通常情況下，成孔試驗數量應在3個以上，以保證試驗結果的準確性。同時應注重分析試驗階段存在的問題，明確具體原因，并提出相應的解決方案，避免正式施工中出現類似問題。沖擊法、沉管法、爆擴法等是成孔擠密施工中常用的方法，其主要原理是側向擠密樁孔內部土體，不同方法適用的土質情況也存在差異，應充分掌握實際地質條件，選取適宜的施工方式。其中沖擊法應用較為普遍，將沉管機運行至指定位置，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，樁尖入土后低垂輕擊，直至達到設計深度。通常情況下，由坡腳位置開始施工，逐漸向外推進，宜間隔進行成孔施工。

3）填料拌合及運輸。根據配合比例確定各項原材料用量，充分攪拌均勻，且顏色保持一致，在拌合過程中應適量加水，與最佳含水量誤差控制在1%—2%左右。若含水量過小，可能會出現揚塵現象，造成環境污染，同時含水量也不宜過大，以免存在花白料、結塊等問題，影響材料使用性能。拌制完成的填料應及時采用自卸車輛運送至施工現場，做好運輸車輛的覆蓋工作，避免在運輸過程中出現溫度、水分等流失過快。

4）樁孔填夯，首先，按照規定標準檢測成孔質量，確保垂直度、孔徑等達到技術標準，將誤差控制在條件允許范圍之內，防止對成樁質量造成影響。為避免后期施工過程中出現縮孔現象，還應當夯實孔底，消除底部虛土，根據實際情況確定最佳的夯擊次數。其次，按照規定標準進行夯填施工，填料應分層回填，每層厚度控制在300—400mm左右，不宜過大，以免影響壓實程度。采用量斗向樁孔內定量下料，由夯實機械分層夯實，直至達到設計標高。應保證夯實機安裝的穩定性，不得在夯實過程中出現傾斜或位移現象，降低樁體的整體性及穩定性。組織施工人員實時記錄填料數量、夯擊次數等相關參數，為后期質量驗收提供數據支持。待樁體施工完成后，應在規定時間內組織技術人員檢測成樁質量，一旦存在質量不達標現象，必須分析問題出現的具體原因，并及時采取相應的處理措施，確保灰土擠密樁的穩定性，實現對路基的有效加固。

4 灰土擠密樁施工質量控制措施

1）做好預防施工。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，做好預防施工。在機械設備進入工地時，要有專業人員對施工設備進行調試和維護，確保機械設備能夠正常運行，并對每臺機械設備的狀況記錄在案。

2）保證成樁質量。在進行成樁作業時，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量。在成樁作業的過程中，要有專門的技術人員對夯實機的運行狀況進行觀察記錄，保證夯實機的施工參數和施工行為滿足工程需要，保證軟土地基施工的質量。

3）質量檢測。在成樁作業完成之后，要對灰土擠密樁的質量進行檢測，由于樁位數量較多，可以采用抽樣檢查的方式進行質量檢測，抽檢的數量應高于樁位總數的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。重要的公路工程還應當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致樁孔內出現積水、滲水的問題。針對這一問題，最直接的方法就是排出樁孔內的積水，若是樁孔內的積水難以排出，就要分為兩部分進行施工，在水下部分使用混凝土樁，水上部分依舊按照原來的設計方案進行施工。

4）夯實質量的檢驗方法。成樁作業是灰土擠密樁施工中的重要環節，成樁的質量對于整個工程的質量有著決定性的影響。所以對樁體夯實質量的檢測尤為重要。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進行檢驗工作。

5 結束語

綜上所述，路基作為公路工程建設的基礎部分，施工質量直接決定公路工程的整體質量和使用年限。灰土擠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，在施工中應規范施工流程，做好質量把關，最大限度提升工程質量。

參考文獻

[1]王燕.灰土擠密樁在濕陷性黃土建筑地基處理的應用及質量控制[J].中國建筑金屬結構，2013，（20）：103-104.

[2]成曉榮，路敏，王立邦.灰土擠密樁在濕陷性黃土地基處理的應用及質量控制[J].黑龍江科技信息，2013，（7）：247-248.

[3]郭磊.灰土擠密樁在濕陷性黃土地基處理的應用及質量控制[J].城市建設理論研究（電子版），2014，（24）：2091-2092.

[4]安靜亭.灰土擠密樁在濕陷性黃土地區應用及質量控制[J].中國新技術新產品，2014，（4）：72-72，73.