灰土擠密樁在濕陷性黃土路基加固中的應用與分析

呂月麗

摘 要：在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，公路建設規(guī)模持續(xù)擴大，越來越多公路修建在濕陷性黃土地基之上，如何確保公路施工質量，保證路基穩(wěn)定性成為了關鍵。為此，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，對灰土擠密樁在濕陷性黃土路基加固中的應用要點進行了分析與探討。

關鍵詞：灰土擠密樁;濕陷性黃土路基;工程概況

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A

0 引言

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(yè)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(chǎn)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(qū)修建公路工程時往往會發(fā)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(xiàn)坍塌現(xiàn)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(xiàn)在3點，具體如下：

1.1 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(xiàn)軟化，往往會呈現(xiàn)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(fā)生巨大變化，顯現(xiàn)出軟化、濕陷性特點。

1.2 欠壓密性

因地質條件的特殊性，在長期沉積環(huán)節(jié)，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(chǎn)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(tài)。

1.3 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

經(jīng)地質勘查結果顯示，按地貌單元劃分某公路工程屬于黃河南（右）岸Ⅱ級階地，場地地層上部為第四紀風沖積—洪積碎屑沉積物，主要土質類型為填土、黃土狀粉土。通過試坑浸水試驗，12 cm為自重濕陷量，由此可測得本路段為自重濕陷性黃土地質，且為II級濕陷等級，具有較差的土體物理力學性質。結合當?shù)貙嶋H情況，決定采用灰土擠密樁進行濕陷性黃土地基處理。

3 灰土擠密樁作用機理

作為一種橫向加密土層的地基處理方式，灰土擠密樁法與強夯法等豎向加密處理方法存在很大區(qū)別。其作用機理為通過錘擊的方式，向土內打入鋼管，促使其側向擠壓成孔。隨后拔出管，在樁孔內分層回填灰土，并夯實。灰土擠密樁和樁間土可共同構成復合地基，從而承受上部載荷。其特點如下：

第一，相比強夯法等處理方式，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，灰土具有較高強度，相比周圍地基土，樁身強度較大，可分擔大部分荷載，降低樁間土承受的應力，多適用于地下水位以上、天然含水量12%～25%、厚度5 m～15 m的新填土、濕陷性黃土等。

4 濕陷性黃土路基加固中灰土擠密樁的應用要點

4.1 地基加固設計方案

（1）確定加固類型。基于地質勘查報告分析，本工程具有8 m～12 m厚的濕陷性黃土，加固時可采用14 m長的擠密樁，0.4 m為擠密樁鉆孔直徑，以正三角形布設。（2）確定擠密樁間距。根據(jù)長期實踐與理論研究可知，2～3D為擠密樁的擠密影響半徑（樁徑直徑由D表示），因此，可在0.8 m～1.2 m之間控制擠密樁相鄰兩孔的間距，同時基于應力疊加效果考慮，最終確定0.9m為擠密樁相鄰兩孔的間距。

4.2 施工準備

施工前，需對土料實際含水率進行詳細檢測，一旦實際含水率大于最佳含水量±3%，則需及時調整含水率，嚴控土料含水率。石灰材料以塊徑小于5 cm的新鮮生石灰為準，其中含石量需控制在5%以內。材料進場前，做好各項質量檢測工作，保證其質量合格的情況下，才能用于施工。按照施工現(xiàn)場情況，結合施工方案特點，需提前配備好施工設備，保證施工連續(xù)性，同時，要提前做好試機工作，避免施工中出現(xiàn)故障，影響施工進度和質量。

4.3 定位測量

在施工前，對施工場地進行清理和平整，以便于樁機的移機、就位。

施工前，需先清理干凈施工作業(yè)面，保證無雜質。隨后進行初步平整，保證滿足施工作業(yè)需求，為后期樁機移動提供便利。同時，還要按照施工圖紙，做好定位、放樣工作。待基礎檢驗合格的情況下，即可進行樁位放樣。軸線測量與樁位放樣的精確度必須與設計要求相符。待樁機就位之后，需及時校正樁管的垂直度，保證樁尖、樁中心在同一條直線上，以此提高樁身施工垂直度的準確性。

4.4 樁位布置

本工程樁位布設以正三角形為主，布樁時，鉆孔直徑為0.4 m，樁間距為0.9 m并將白灰灌入，用于準確標準，同時進行樁位編號。按照國家現(xiàn)行標準規(guī)范，結合工程實際情況，可確定14 m為地基處理深度。同時要保證處理后的地基承載力必須控制在180 kPa以上。

4.5 沉管成孔

灰土擠密樁地基加固處理時，成孔是一個至關重要的環(huán)節(jié)，成孔質量將對灰土樁及復合地基的承載力產(chǎn)生很大影響。成孔施工前，需按照“輕擊慢沉”的原則，待樁管方向確定之后，便能以正常速度進行沉管施工，當達到設計深度時，拔出樁管，形成樁孔。

成孔后，通過夯實設備將孔底夯實，夯擊次數(shù)不得低于8擊，直至達到規(guī)定要求。孔內填料前，需先夯實孔底，可采用分段施工法，按照“由里到外、從中間向兩側”的順序間隔1～2孔進行回填夯實。隨后對樁孔直徑、深度、垂直度進行抽樣檢查，保證在1.5%以內控制樁孔垂直度偏差，樁孔中心點的偏差控制在樁距設計值5%以內。

4.6 樁孔石灰土填夯施工

填夯施工前，應先做好填夯試驗，準確確定各層填料數(shù)量與夯擊次數(shù)。通過試驗確定，每次回填厚度為300 mm，夯擊次數(shù)在12擊以上，直至滿足設計要求，隨后夯實上一層填料，按照上述施工流程循環(huán)反復施工。最終保證灰土樁頂標高在設計樁頂標高5 cm以上。

4.7 特殊情況處理

第一，夯擊施工過程中，樁孔內存在滲水、涌水、積水情況，需及時將水從孔內排出。第二，沉管成孔時，若遇到障礙物，需采取以下方法處理。探查時，可通過洛陽鏟，隨后將障礙物挖除，也可在其上面或四周進行樁數(shù)增加，從而提高局部處理深度，保證質量。當遇到未填實的坑洞時，由于其面積較小，不便挖除，需打通樁并在該范圍內增加樁數(shù)，也可從結構上采取一定處理方法。第三，夯擊過程中，若遇到縮頸、堵塞、成孔難、孔壁坍塌等問題，應根據(jù)實際情況，合理采取處理方法。例如，含水量太大，存在嚴重縮頸問題，可將干砂、生石灰塊、碎磚碴等材料填筑于孔內。若含水量太小，需先浸水，保證其滿足最佳含水量規(guī)定值。

5 結束語

綜上所述，黃土是一種黃紅色、含鈣質的粘性土，其特性為滲透性、濕陷性和易崩解性強，不利于路基穩(wěn)定。受水浸濕后，黃土自身結構將發(fā)生變化，強度下降，甚至出現(xiàn)沉降等一系列問題，破壞公路設施，造成嚴重損失。由于濕陷性黃土的特性將會對黃土地區(qū)公路建設質量造成極大影響。為此，本文提出了灰土擠密樁法，希望在全面了解其作用機理的基礎上，提出更合理、更科學的處治方案。

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