灰土擠密樁在公路濕陷性黃土路基中的應(yīng)用與分析

摘? 要：濕陷性黃土路基主要特征在于受水浸濕后，自身重力加大，在外部荷載共同作用下，極易發(fā)生沉降變形，甚至破壞公路結(jié)構(gòu)。為此，本文提出了灰土擠密樁法，并在全面了解其作用原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，對其施工技術(shù)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：U416.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）08-0000-00

1 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5～15 m的新填土、濕陷性黃土等。

2 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)，5～10 m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題，希望能夠通過灰土擠密樁施工，消除黃土濕陷性，達(dá)到理想的處理效果[1-2]。

3 灰土擠密樁在濕陷性黃土路基中的施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

施工前期，需做好清表和土方開挖工作，要求開挖至灰土樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高處，現(xiàn)場做“三通一平”、根據(jù)基礎(chǔ)平面圖進(jìn)行軸線、樁位測量與設(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。

3.2 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5 mm，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)4.00以上的粉土，其有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%，嚴(yán)禁使用粗粒土、膨脹土等。

3.3 測量放樣與樁位布設(shè)

按照設(shè)計(jì)要求，將路基邊樁、中樁等位置測定出來，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，φ2.5 cm，并灌入白灰標(biāo)注及編寫樁位號。圖1（a）為灰土擠密樁施工現(xiàn)場布點(diǎn)情況，圖1（b）為灰土擠密樁布點(diǎn)圖。

3.4 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)擠壓過程中，相鄰孔會出現(xiàn)縮孔、塌孔等問題，同一排當(dāng)中可間隔1～2孔布設(shè)[3]。

3.5 夯實(shí)成樁

采用100～300 kg夯錘進(jìn)行夯實(shí)成樁。在夯實(shí)過程中，主要施工流程為先連續(xù)對孔底處進(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，便可通過振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，并進(jìn)行灰土墊層填筑[4]。

4 灰土擠密樁地基承載力檢測與分析

為了檢驗(yàn)灰土擠密樁在濕陷性黃土路基加固處理中的應(yīng)用效果，本文選取MK48+253～MK49+370段的三個(gè)測定進(jìn)行地基承載力檢測與分析[5-6]。

（1）加載方式。樁中心應(yīng)與承載板中心一致，且重合于荷載作用點(diǎn)。將將粗砂等鋪設(shè)于承載板下方，厚度不得小于5 mm。

（2）分級加載。設(shè)8級加載，每次施加荷載相同，相比最大荷載量，每級加載量控制在1/10～1/15之間。

（3）沉降觀測。第一，下沉，但未滿足穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，嚴(yán)禁下一級加載。第二，完成各級加載后，觀測時(shí)間為15 min/次，觀測1 h后，則可按照30 min/次。第三，各級加載下沉量，在最后1 h當(dāng)中，若小于0.1mm，則認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。第四，當(dāng)出現(xiàn)承壓板附近土凸出，或環(huán)狀裂隙較為明顯時(shí)，則可停止試驗(yàn);或者，總沉降量和承壓板直徑，或?qū)挾缺戎担╯/d）在0.06以上時(shí)，則可停止試驗(yàn)。第五，卸載。按照分級標(biāo)準(zhǔn)一級一級卸載，在此過程中，必須對樁頂回彈量進(jìn)行記錄。待卸載為0時(shí)，在前期30 min以內(nèi)，按照15 min/次進(jìn)行觀測與記錄。

（4）檢測結(jié)果。在本次試驗(yàn)當(dāng)中，最大試驗(yàn)荷載為234.6 km，通過試驗(yàn)可得：

1）測點(diǎn)1：最終沉降量為12.89 mm，最大回彈量為3.02 mm，承載力特征值>150 kPa;

2）測點(diǎn)2：最終沉降量為7.55 mm，最大回彈量為2.37 mm，承載力特征值>150 kPa;

3）測點(diǎn)3：最終沉降量為6.71 mm，最大回彈量為3.25 mm，承載力特征值>150 kPa。

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定要求可知，由于三個(gè)測點(diǎn)的復(fù)合地基承載力特征值均在150Kpa以上，可達(dá)到理想的處理效果。

5 結(jié)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對黃土地區(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。

參考文獻(xiàn)

[1]賈國帥.灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用效果分析[J].建設(shè)科技.2017（22）：144-145.

[2]邊隴超.孫夢青.詹興吉.灰土擠密樁在處理橋頭濕陷性黃土路基中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）.2017，13（7）：57-58.

[3]劉澤華.鄭彩義.灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用[J].民營科技.2017（1）：172-173.

[4]苗雷強(qiáng)，楊佳，劉川，等.灰土擠密樁處理地基濕陷性現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J].低溫建筑技術(shù)， 2018，40（9）：119-121+125.

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[6]趙建瑞.濕陷性黃土區(qū)域灰土擠密樁施工技術(shù)[J].山西建筑，2017（30）：80-81.

收稿日期：2020-07-05

作者簡介：王水山（1976—），男，河南駐馬店人，大專，工程師，研究方向：交通工程。