濕陷性黃土路基施工技術(shù)研究

馬勤霞 張 輝

（洛陽市興通公路工程有限公司，河南 洛陽 471000）

隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，公路建設(shè)里程持續(xù)增長。作為第四紀(jì)的一種特殊沉積物，黃土顆粒含量大、孔隙率大，且具有易沖刷、濕陷性等特性。尤其是浸水后，在自重應(yīng)力等作用下，黃土自身結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，附加變形顯著。加之天氣惡劣，路基極易產(chǎn)生大量病害，如不均勻沉降、滑塌、失穩(wěn)，嚴(yán)重影響路基承載力。若這些病害問題得不到重視，不能及時解決，將會嚴(yán)重制約我國公路建設(shè)事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。為此，如何解決濕陷性黃土路基病害問題成為目前亟待解決的一個難題。本文從濕陷性黃土特點入手，首先分析了濕陷性黃土的幾種常用處治方法；然后以某公路工程為研究對象，結(jié)合病害調(diào)查結(jié)果,最終提出了灰土擠密樁防治方案，希望能夠有效消除濕陷性黃土病害，提升工程整體質(zhì)量。

1 濕陷性黃土的特點

黃土是第四紀(jì)時期形成的土狀堆積物，相比其他土質(zhì)，黃土較為疏松，其特點為多孔性、垂直節(jié)理發(fā)育、層理不明顯、透水性強、濕陷性等。黃土是在干燥氣候條件下形成的一種多孔性具有柱狀節(jié)理的黃色粉性土，當(dāng)受到水浸濕后，由于黃土濕陷性特性，將會產(chǎn)生嚴(yán)重沉降問題。因此，在濕陷性黃土地區(qū)修建公路工程時，必須先對黃土濕陷性有所了解，才能保證采取的地基處治方案科學(xué)、有效。一般情況下，可通過濕陷變形系數(shù)來表述黃土的濕陷程度。濕陷變形系數(shù)是指在自重等因素的作用下，單位厚度的土樣遇水后將會產(chǎn)生一定濕陷量，可通過土壤浸水壓縮試驗來確定該濕陷量，黃土濕陷性特性直接反映出了黃土對水的敏感程度，也可通過濕陷變形系數(shù)來準(zhǔn)確判定黃土的濕陷性等級。從力學(xué)性質(zhì)角度來講，濕陷性黃土的特性主要體現(xiàn)在3點：

1）結(jié)構(gòu)性。濕陷性黃土結(jié)構(gòu)強度變化較為明顯。沒有破壞結(jié)構(gòu)強度，或未出現(xiàn)軟化情況時，往往會呈現(xiàn)出壓縮性低、強度高等特點。若一旦破壞其結(jié)構(gòu)性，其力學(xué)性質(zhì)將發(fā)生巨大變化，體現(xiàn)出軟化、濕陷性等特點。

2）欠壓密性。因地質(zhì)條件的影響，導(dǎo)致濕陷性黃土始終處于一種欠壓密狀態(tài)，無法壓密。

3）濕陷性。基于黃土自身特點，濕陷性黃土濕陷變形問題較為突出。要求在施工前，必須做好地基處理工作。

2 濕陷性黃土路基常用處治方法

1）強夯法。強夯法多用于孔隙及含水量較大的軟弱粘性土地基。其加固原理為在強烈沖擊能作用下，土層可產(chǎn)生巨大壓力和沖擊波，從而壓縮土體孔隙，并在夯擊點周圍形成裂隙良好的排水通道，便于順利排出土內(nèi)孔隙水，保證土體快速固結(jié)。

2）灰土擠密樁法。灰土擠密樁法不同于強夯法，屬于橫向加密處理。是指在成孔過程中，通過橫向擠壓周圍土層，促使樁孔內(nèi)土向周圍擠壓，從而增強樁間土的密實性，隨后向樁孔內(nèi)裝入備好的灰土，并一層一層振搗壓實，直到滿足設(shè)計標(biāo)高，并由此形成復(fù)合地基，全面提升地基承載力。

3）水泥土攪拌法。水泥攪拌樁施工中，采用的固化劑為水泥、石灰等材料，利用深層攪拌設(shè)備，強制攪拌軟土和固化劑，從而產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，增強地基的強度、整體性。在濕陷性黃土地基加固中，水泥攪拌樁具有施工便捷、成本低、加固效果良好等優(yōu)點。

3 工程概況

某公路工程沿線多為黃土層，厚度大，呈中等-強濕陷特點，5～10m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，達到理想的處理效果。

4 灰土擠密樁在濕陷性黃土路基中的施工工藝

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)計頂標(biāo)高處，現(xiàn)場做“三通一平”、根據(jù)基礎(chǔ)平面圖進行軸線、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段，從而確定各項施工參數(shù)，比如填料分層厚度、夯擊次數(shù)、灰土拌和量等等。待試驗段檢驗合格后，才能進行大面積施工。

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5mm，含石量小于或等于5%。（2）土料。按照設(shè)計規(guī)定，合理選擇土料。要求采用塑性指數(shù)4以上的粉土，其有機質(zhì)含量不得超過5%，嚴(yán)禁使用粗粒土、膨脹土等。

3）測量放樣與樁位布設(shè)。按照設(shè)計要求，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，要求采用正三角形，鉆孔深度控制在30～40cm，φ2.5cm，并灌入白灰標(biāo)注及編寫樁位號。

4）成孔。在灰土樁夯實加固地基當(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，長螺旋鉆機成孔。第二，擠土法成孔，又包括三類，即錘擊沉管法、振動沉管法及沖擊成孔法。其中適用性最強的為沖擊成孔法，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)”的順序進行設(shè)置，為了避免振動擠壓過程中，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)。在整個成孔施工中，要做到以下幾點：第一，鉆進進入施工現(xiàn)場之后，可按照樁長進行鉆塔、鉆桿安裝，嚴(yán)控鉆具長度，避免因長度不合適，影響鉆孔垂直度。第二，鉆機定位后，可先做相關(guān)檢查，鉆尖和土樁點之間的誤差要嚴(yán)控在10mm以內(nèi)。與地面接觸后，要放慢下鉆速度，特別是遇到地表硬層、凍土層時，應(yīng)先通過風(fēng)鎬等將硬層、凍土層鑿破后，再進行鉆進施工。第三，鉆至設(shè)計孔深，需做好各項檢查工作。比如，鉆孔深度是否達到要求，是否存在虛土等等。

5）夯實成樁。采用100～300kg夯錘進行夯實成樁。在夯實過程中，主要施工流程為先連續(xù)對孔底處進行8次夯擊，待保證地基土密實度滿足要求后，按照“一填三夯”的原則進行填筑施工，成樁之后，便可通過振動壓路機進行碾壓，并進行灰土墊層填筑。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，承載著經(jīng)濟往來、人員與文化密切交流的公路網(wǎng)愈加完善。公路建設(shè)規(guī)模與水平是衡量一個國家、一個地區(qū)經(jīng)濟實力的重要指標(biāo)，隨著公路建設(shè)里程的持續(xù)增長，目前，我國已形成了覆蓋面廣、道路狀況優(yōu)良的公路網(wǎng)絡(luò)。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，不利于路基穩(wěn)定。為消除黃土濕陷性和有效防治路基病害，分析了當(dāng)前公路工程建設(shè)中常用的幾種處治措施，其中灰土擠密樁是一種高效、簡便、成本低的加固技術(shù)，將其用于濕陷性黃土地基加固施工，可消除地基土的濕陷性，提高路基承載力。