灰土擠密樁在公路濕陷性黃土地基加固中的應用

張國棟 宋蕊蕊 河南萬里交通科技集團股份有限公司

一、濕陷性黃土的基本特征

濕陷性黃土的基本特征主要包括以下幾點：1、濕陷性黃土的基本色調為“黃色”，可分為黃色、灰黃、棕黃等；2、濕陷性黃土含鹽成分高，尤其是碳酸鹽；3、石英、粘土礦物等均為濕陷性黃土的礦物成分，伊利石為粘土礦物的主要成分，化學成分中含量偏高的為劍突金屬鋁、鎂等；4、濕陷性黃土內存在大量粉土顆粒，甚至高達60%左右；5、濕陷性黃土孔隙比大，一般為1.0，基本上均為松散結構狀態。

從微觀層面來講，結構單元、孔隙及膠結構為構成黃土的主要部分，黃土內粗粒粉偏多，大于0.05mm的砂顆粒含量很少，因此黃土的骨架構成主要為粗粉粒，在砂顆粒的表面附著有大量膠結物質，從而具備微結構特性。

二、工程概況

經地質勘查結果顯示，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，12cm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。結合當地實際情況，決定采用灰土擠密樁進行濕陷性黃土地基處理。

三、灰土擠密樁的作用

（一）樁體作用

灰土擠密樁形成的復合地基中，樁體具有較大剛度。在剛性基礎荷載作用下極易出現變形，并集中作用于樁體，相比之下，樁間土所承擔的荷載略少，減小原地基土的承載負荷，進而提升復合地基承載力，降低沉降。

（二）墊層作用

樁和樁間土之間可形成一個復合土層，通過復合地基和上部墊層的相互作用，可構成一個雙層地基，從而同時承擔豎向荷載，實現分散作用力的效果。

（三）排水固結作用

相比其他材料，灰土的抗滲能力強，當地表水浸濕墊層后，在灰土墊層的作用下，可避免下部土層受水浸濕。同時，在超孔隙水壓力作用下，利用樁體，可加快地基固結沉降速度。

（四）擠密作用

灰土樁屬于擠密成孔類型，在成孔時，樁體原位土將被擠壓到側向，進一步減小顆粒之間的孔隙，提高密實度，加強樁間土的擠密作用。

四、公路濕陷性黃土地基加固中灰土擠密樁的應用要點

（一）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8～12m厚的濕陷性黃土，加固時可采用14m長的擠密樁，0.4m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0.8～1.2m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。

（二）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5cm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，保證施工連續性，同時，要提前做好試機工作，避免施工中出現故障，影響施工進度和質量。

（三）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面，保證無雜質。隨后進行初步平整，保證滿足施工作業需求，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。

（四）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0.4m，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。按照國家現行標準規范，結合工程實際情況，可確定14m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180KPa以上。

（五）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節，成孔質量將對灰土樁及復合地基的承載力產生很大影響。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，夯擊次數不得低于8擊，直至達到規定要求。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。

（六）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量與夯擊次數。通過試驗確定，每次回填厚度為300mm，夯擊次數在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反復施工。最終保證灰土樁頂標高在設計樁頂標高5cm以上。

（七）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，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定值。

五、結束語

我國濕陷性黃土具有分布面廣、厚度小等特點。若將公路項目修筑于濕陷性黃土地基之上，路基強度將迅速下降，甚至出現沉陷等情況。因此，為保證工程質量，必須合理采用濕陷性黃土地基加固方法，灰土擠密樁是一種高效、簡便、成本低的加固技術，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。