灰土擠密樁在濕陷性黃土路基施工中的應用與分析

張翼 關二偉

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，為此，必須合理選擇地基處理方法。灰土擠密樁的應用，可有效降低地基濕陷性，提高路基壓實度及強度，具有良好的施工效果。基于此，本文在全面了解濕陷性黃土特殊性的基礎上，結合具體案例，闡述了灰土擠密樁的技術原理，并對其施工工藝和質量控制措施進行了分析與探討。

關鍵詞：灰土擠密樁;濕陷性黃土路基;技術原理

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，在工程行業占有特殊地位。結構性強是黃土最突出的特性，當遇水之后，黃土結構將迅速被破壞，將產生明顯的附加沉降，伴隨沉降的不斷加劇路基強度也會大幅下降。因此，在濕陷性黃土地區修建公路工程時往往會發生大量病害。灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處治中的應用，可進一步提高路基土強度，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，極易出現坍塌現象，這就被稱為濕陷。從力學性質角度來講，濕陷性黃土的特殊性主要體現在3點，具體如下：

1）結構性。濕陷性黃土屬于一種結構性土，其結構強度較為顯著，在一定條件下，可避免破壞土的原始單元結構形式。當沒有破壞結構強度時，或未出現軟化，往往會呈現出壓縮性低、強度高等特點，若一旦破壞其結構性，其力學性質將發生巨大變化，顯現出軟化、濕陷性特點。

2）欠壓密性。因地質條件的特殊性，在長期沉積環節，相比加固內聚力強度的增長速率，濕陷性黃土的上覆壓力增長速率遠遠在其以下，根本無法克服加固內聚力產生的作用，導致無法有效壓密，從而始終處于一種欠壓密狀態。

3）濕陷性。由于黃土自身特點，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重。基于濕陷性黃土的特殊性，要求在施工前，必須做好地基處理工作。

2 工程概況

某公路工程全長34.2km，其中部分路基主要以填方為主，分布有濕陷性黃土，屬于自重濕陷性，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2 506孔，樁長26 342m，樁徑0.4m，樁間距0.9m，梅花型布置。

3 灰土擠密樁技術原理

擠密樁作為軟基處理中的重要方式，一般情況下，廣泛應用于濕陷性黃土地區，其操作原理為：選用沖擊或振動的方式，向原地基內打入圓柱形鋼質樁，隨后拔出，確保樁孔形成，并進行回填與夯實施工，通常選用的回填材料包括：素土、灰土、石灰土、水泥土等，確保樁體直徑增大，與原地基共同形成復合地基。

灰土擠密樁法是在基礎底面形成若干個樁孔，隨后填入灰土與分層夯實，進而對地基的承載力或水穩性進行有效提升。灰土樁應遵循一定體積進行石灰與土的拌和，在樁孔內夯實加密并以此成樁，在化學性能方面這種材料具有良好的氣硬性和水硬性，因材料內帶正電荷鈣離子，并與帶負電荷黏土顆粒相互吸附，逐漸產生膠體凝聚作用，同時不斷增長灰土齡期，進而達到固化土體及土體強度增強的作用。從力學性能方面看，灰土樁主要起到擠密地基的作用，在地基承載力提升的同時，還可以將其濕陷性消除，進而減少沉降量。

4 灰土擠密樁施工工藝

1）施工準備。在灰土擠密樁正式施工前，首先要對當地的地形、地貌及地質情況進行現場勘測，準確了解當地土壤結構成分、土壤含水量及近年來的降水規律，為制定濕陷性黃土處理方案提供依據。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揮作用。施工人員要熟悉施工流程及具備專業的操作技術，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。

2）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石灰與黃土顆粒直徑及純凈程度的控制。混合料的含水量要根據拌和用土和石灰的標準實驗確定，拌和過程中嚴格控制，確保混合料的含水量符合灰土樁的施工需要。

3）灰土擠密樁施工。首先要對施工場地進行平整處理，根據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。石灰土要進行現場拌和，拌和過程中要確保石灰和土料的充分攪拌，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。當成孔后，要及時對樁孔質量進行檢查，對孔徑和深度進行觀測，看偏差是否超過容許值，輕微縮頸可削擴至能滿足填夯施工。

4）填夯施工。在填夯施工前，應先進行填夯試驗，對填料數量和夯擊次數進行確定，按照夯實質量的標準對檢測方法進行檢測，確保其達到施工的指標。當擠密成孔檢查合格后，應及時進行回填夯實，應先底夯，確保有效地進行深度的處理，一般底夯要8次以上，直到聽到清脆錘聲為止。然后進行填料夯實，根據試樁所取得的參數，確定每次分層填料的厚度、夯錘的高度、夯擊的錘數，直到每層聽到清脆錘聲，方可進行上一層填料夯實。

5 灰土擠密樁施工質量控制措施

1）灰土樁樁體回填前，各作業隊根據配備的夯實機具形式、錘重進行壓實度的試驗，確定虛填厚度、夯擊次數。試驗由各工區負責人負責、試驗室配合采集數據，此數據只作為各施工隊內部控制壓實度的依據，項目部不以施工過程中的夯擊次數作為合格依據，項目最終以檢測的壓實度為合格依據。

2）人工回填時，裝載機將灰土堆放在孔口的距離必須大于1m，這樣可以保證人工從鏟灰土到填入孔內有一定的時間差（通過距離保證時間差），同時可避免人工一次性將大量灰土直接推入孔內。

3）夯實過程中操作人員必須隨時觀察夯實機的運轉情況（夯實機就位是否平穩、夯錘是否在孔中心、夯錘提升高度是否正常、夯錘是否處于自由落體狀態、且每次夯擊是否夯實、自動回機灰土流量是否正常），保證夯實效果。

6 結束語

綜上所述，近年來，伴隨國民經濟的迅速發展，我國經濟持續增長，公路建設里程越來越長，規模持續擴大。越來越多公路不得不修建到不良地基之上，如濕陷性黃土路基，此類地基濕陷性較大，將嚴重影響地基承載力及強度。為此，必須合理選擇處治技術，如灰土擠密樁法，該工藝的應用，可大幅提升路基土強度，消除或改善土的濕陷性，提高工程建設整體質量。

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