灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處理中的應用

劉 煒

（甘肅圓隴路橋機械化公路工程有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

濕陷性黃土是一種比較常見的軟弱地基，若是沒有做到對其地基處理的重點考慮，有可能會使得地基受到作用力的影響而出現相應的不規則沉降問題，對地基的穩定性產生不利影響?；彝翑D密樁是一種對地基進行處理的技術，基于對振動沉樁機的有效運用，執行對地基進行處理的任務，能夠很好地將土層的孔隙率降低，增加土壤密度，與之相伴隨，地基承載力以及水穩性都會得到很好的提升，這能夠為后續工程施工作業的順利與高效開展打下一個好基礎。出于對其優勢的考慮，文章研究濕陷性黃土路基處理對灰土擠密樁的具體應用，對其應用要點作相應把握。

1 濕陷性黃土的特征

濕陷性黃土是一種未達到飽和狀態的欠壓實土，有相對較大的孔隙率，但是其干密度比較小，這是此類土質表現出濕陷性特點的根本原因。與相應的工程經驗相結合，可對濕陷性黃土特點作如下概括：

1.1 濕陷性

所有的濕陷性黃土都或多或少的含有易溶鹽性成分，如果此類濕陷性黃土遭受地表水的侵蝕，在和水出現相互接觸的現象以后，這些易溶鹽成分會在一個比較短的時間出現溶解狀況，這種情形下，黃土顆粒和顆粒之間的相互膠合作用力會由于受到溶解現象的影響而被削弱，由此一來，原本穩定性有所保障的土壤會受到本不應有的破壞。之后，在受到侵襲的土壤顆粒中，會有一部分以一個相對較慢的速度發生向下方沉積的現象，一直到同下層已經沉積的土壤顆粒相互接觸，才會結束下沉的狀態。而就在這時，已經有沉積現象出現的土粒會和下層土粒形成比較大的牽引力，且同土粒自身所具有的重力相比，形成的牽引力要更大一些，而正是受到牽引力的作用，黃土內部會變得更加疏松，結構表現出蜂窩狀的特點。以此為基礎，會加大地表水分滲透侵襲的可能性，這又會擴大黃土內部的孔隙，坑穴也會由此而不斷變大，久而久之，必然會出現形變沉降問題，也就是表現出濕陷性特點。在相關工程施工過程中，若是相關人員沒有在規定的時間內對行之有效的措施加以采用，執行對濕陷性黃土路基的處理任務，濕陷性會對路基產生很大的影響，導致沉降等相關故障問題出現，這會在很大程度上影響后期工程的使用性能與安全。

1.2 脹縮性

若是受到水分的侵襲，在水的充盈作用的影響下，濕陷性黃土的內部結構會有超出正常狀態的膨脹狀況的出現，而與之相對應的，若是水分干燥而蒸發，黃土內部結構又會進一步出現回縮現象。在膨脹、回縮這兩種現象不斷交替出現的影響之下，黃土的表面和內部都會出現很多的裂紋，且這些裂紋會有相應的延展性特點表現出來，在一定程度上阻礙施工作業的進行。

1.3 敏感性

一般情形下，要想為濕陷性黃土路基壓實質量提供保證，需要在-2%~0.5%的區間內對其土壤含水量進行控制。以此為基礎，濕陷性黃土對于水分含量的波動變化有較為敏感的反應。如果水量已經超過了控制標準，濕陷性黃土會有翻漿現象發生，但是，如果含水量較之控制標準要低，又會因為受到土壤過干的影響而出現揚塵狀況。

2 灰土擠密樁施工原理與作用

灰土擠密樁是利用錘擊將鋼管打入土中側向擠密成孔，將管拔出后，在樁孔中分層回填10%灰土夯實而成，清除深層黃土濕陷性的同時，與樁間土共同組成復合地基以承受上部荷載。

2.1 施工原理

其一，灰土擠密樁施工會產生相應的沖擊振動，且這種沖擊振動較為強烈，這會在較大程度上擾動四周的土地，使得原本已經表現出孔隙變大狀況的黃土結構受到進一步的破壞，實現結構緊密性的明顯提升，由此一來，黃土在抵抗濕陷和振陷方面所具有的能力同樣會被強化，使得其地基沉降現象被控制在一個較低的水平內。

其二，在對灰土擠密樁施工手段加以運用時，樁間土會受到很大的側向擠壓力的影響，基于相應的緊密加固作用，樁周圍土體的模量會相應加大，由此一來，地基整體的壓縮和變形也會得到相應的控制，控制有效性亦有保證。

其三，在對較重夯錘施工手段加以采用之時，作用力對孔內單位面積原材料產生的影響會表現出明顯的高動能以及強夯機特點，不僅如此，地基土受到的預應力同樣會非常大，這有利于樁體強度的加大，不僅如此，模量亦會隨之而增大，而在這一方式的有效處理之下，地基浸水和加載產生的壓縮變形現象明顯程度不會很大。

其四，受到灰土擠密樁的施工作用，樁體和樁間土之間會實現更加有效的加固處理，由此一來，受到作用的黃土地基整體剛度均勻性會相應提升，這能夠在較好程度上保證路面的安全使用。

2.2 技術作用

（1）有效性。一方面，基于對灰土擠密樁技術的有效運用，基底下一定程度內樁間土的應力會與之相伴隨而呈現出逐漸減弱之勢，待樁間土達到相應的擠密處理以后，在其濕陷性并沒有實現充分的消除時，如果存在土中應力較之濕陷起始壓力要更小的現象，地基浸水狀況的出現并不會引發濕陷，而就算會出現這一狀況，程度也不會明顯。另一方面，在灰土擠密樁的作用下，樁間土會承受一定的側向約束力，若是樁間土的局部位置受到相應壓力影響，側向基礎變形現象的發生會存在一定的約束性，受到這一因素的影響，壓力和沉降之間會有相應的線性關系表現出來。

（2）簡便性。其一，針對施工場地并不大的區域，或者是在對施工場地上的土方進行大量開挖時存在比較大的難度，對灰土擠密樁施工技術加以運用，有較為理想的適用性表現出來，這能夠在一定程度上為地基安全施工提供保障；其二，對技術實質進行分析，灰土擠密樁其實就是用土來對土進行治理，具有就地取材的便捷化優勢。

（3）該技術所用的施工機具相對簡單，制作無需支付較高的成本，這決定其應用可以得到較為廣泛的推廣。

3 灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處理中的應用

3.1 工程概況

本項目橋、涵臺背回填地基處理灰土擠密樁樁長為1 073 640 m，路基濕陷性黃土處理灰土擠密樁樁長為1 336 512 m，混凝土擋墻墻背回填地基處理灰土擠密樁樁長為8 682 m，灰土擠密樁樁長合計2 418 834 m；需填筑3%水泥土墊層229 557 m3，填筑5%灰土墊層35 421 m3，填筑5%水泥穩定砂礫墊層2 179.5 m3，填筑10%灰土墊層1 900 m3。

本項目10%灰土擠密樁，樁徑均為40 cm，樁間距為1.0 m等邊三角形布置，樁長度為6~15 m，一般路段采用6 m，橋頭路段采用15 m，坡腳或構造物基礎外不少于2排。處置寬度為：排水溝外側1 m；無排水溝為坡腳（或擋墻基礎）外2 m；灰土樁為坡腳（或擋墻基礎）外2 m。灰土擠密樁頂設置50 cm厚3%水泥土墊層或5%灰土墊層，墊層處置寬度同灰土擠密樁。

本項目Ⅱ級以上自重濕陷性黃土橋頭路基采用灰土擠密樁處理，處理長度為臺后10 m，臺前錐坡往前2 m，灰土擠密樁樁長均為15 m，樁徑40 cm，等邊三角形布置。

3.2 施工工藝與方法

3.2.1 施工工藝

施工工序如下：清除表土→施工放樣確定樁位→樁機就位→雙向校正→成孔至樁底標高→填料→夯實→再填料→再夯實→成樁→樁機移位。

（1）樁機就位：機械按布置好的樁位就位，樁機保持垂直，用吊錘或經緯儀檢查垂直度，垂直度偏差不大于1.5%。

（2）成孔工藝：錘擊成孔按隔排跳打或根據成孔情況采用隔樁法進行。開始成孔階段要輕擊慢沉，打入設計深度后，立即關閉油門，樁管停滯1 min后開始緩慢均速地拔錘。成孔后清底夯實、夯平，夯實次數不小于8擊，若孔底含水量較大時應先填筑10~20 cm混合料后再進行底夯，已成孔后進行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深檢查，合格后進行下道工序施工或用蓋板蓋住孔口防止雜物落入。夯錘不宜在土中擱置時間過長，以免摩阻力增大后提拔困難。

（3）灰土混合料的拌和：灰土混合料拌和采用穩定土拌和設備在拌和場集中進行拌和，同時配備碎土設備消除土壤的土塊。拌和土必須使用經試驗合格取土場的土源，按預定配合比在拌和設備內拌制灰土混合料?；旌狭闲璋韬途鶆?，混合料中不應含有大于20 mm的土塊；并應使混合料的組成和含水率達到規定的要求。拌合在灌樁前提前進行，灰土拌和時石灰與土質量比重10%，原狀土測定實際含水量確定施工配合比。拌和后確?；彝梁拷咏顑灪?，其允許偏差不得小于10%。混合料拌和后現場可根據“手捏成團、落地散花”判斷其含水量是否合適。

（4）灰土回填夯實成樁：成孔后及時夯填，在向孔內填料前先夯實孔底?；彝练謱踊靥詈粚崳饘右粤慷范肯驑犊變认铝希繉踊靥詈穸?80～320 mm，采用電動卷揚機提升式夯實機分層夯實，落錘高度不小于2 m，每層夯實不小于10錘；夯填前測量成孔深度、孔徑，作好記錄。

施工工藝流程圖1如下：

圖1 灰土擠密樁振動沉管法施工工藝框圖

3.2.2 施工方法

為確保樁位置的準確無誤，施工時先放出邊線后，按設計要求，用石灰粉撒好每一個樁的準確位置，樁間距為1.0 m，呈等邊三角形布置，施工范圍為兩側坡腳線以外2 m，施工完成后將樁頂夯實并鋪設0.5 m的3%水泥土墊層和橋頭5%灰土墊層均采用廠拌法施工。

3.3 檢測結果

結束以上施工作業以后，本工程針對灰土擠密樁施工以前與施工以后的情況實施試驗，對觸探檢驗法、環刀取樣檢驗法加以采用，檢驗結果表明，施工之后，濕陷性黃土路基的壓實度大于95%，能夠滿足要求。在不同的深度下，對施工前與施工后濕陷性黃土路基的干重度、壓縮模量以及濕陷系數進行比較分析，得到如表1所示結果。

表1 進行灰土擠密樁施工前與施工后濕陷性黃土地基物理力學性質指標比較分析結果

根據表1可以知道，在經過灰土擠密樁施工處理以后，濕陷性黃土的濕陷性系數得到了明顯的降低，并且與施工規范的規定相符。

4 結語

總的來說，濕陷性黃土會在很大程度上對道路橋梁工程項目產生影響，在路基的施工實踐中對灰土擠密樁施工技術加以運用，能夠在較大程度上增加濕陷性黃土的結構強度以及密實程度，同時，還能明顯削弱水分對土壤產生的不利影響，令土壤的承載力以及穩定性等相關指標達到路基質量所提要求，為其后期使用的安全性以及交通舒適性等提供切實保證。