灰土擠密樁在濕陷性黃土路基施工中的應(yīng)用與分析

張翼 關(guān)二偉

摘 要：濕陷性黃土地基屬于一種不良地質(zhì)，一直以來都是工程施工的難題。若地基處理不當(dāng)，將會(huì)直接影響到工程的穩(wěn)定性，為此，必須合理選擇地基處理方法。灰土擠密樁的應(yīng)用，可有效降低地基濕陷性，提高路基壓實(shí)度及強(qiáng)度，具有良好的施工效果。基于此，本文在全面了解濕陷性黃土特殊性的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，闡述了灰土擠密樁的技術(shù)原理，并對(duì)其施工工藝和質(zhì)量控制措施進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：灰土擠密樁;濕陷性黃土路基;技術(shù)原理

我國(guó)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(zhì)，在工程行業(yè)占有特殊地位。結(jié)構(gòu)性強(qiáng)是黃土最突出的特性，當(dāng)遇水之后，黃土結(jié)構(gòu)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(qiáng)度也會(huì)大幅下降。因此，在濕陷性黃土地區(qū)修建公路工程時(shí)往往會(huì)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(yīng)用，可進(jìn)一步提高路基土強(qiáng)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(xué)性質(zhì)角度來講，濕陷性黃土的特殊性主要體現(xiàn)在3點(diǎn)，具體如下：

1）結(jié)構(gòu)性。濕陷性黃土屬于一種結(jié)構(gòu)性土，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較為顯著，在一定條件下，可避免破壞土的原始單元結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)沒有破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，或未出現(xiàn)軟化，往往會(huì)呈現(xiàn)出壓縮性低、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，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，顯現(xiàn)出軟化、濕陷性特點(diǎn)。

2）欠壓密性。因地質(zhì)條件的特殊性，在長(zhǎng)期沉積環(huán)節(jié)，相比加固內(nèi)聚力強(qiáng)度的增長(zhǎng)速率，濕陷性黃土的上覆壓力增長(zhǎng)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)在其以下，根本無法克服加固內(nèi)聚力產(chǎn)生的作用，導(dǎo)致無法有效壓密，從而始終處于一種欠壓密狀態(tài)。

3）濕陷性。由于黃土自身特點(diǎn)，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(yán)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

某公路工程全長(zhǎng)34.2km，其中部分路基主要以填方為主，分布有濕陷性黃土，屬于自重濕陷性，濕陷土層厚度約15m，濕陷等級(jí)Ⅲ級(jí)。故采用灰土擠密樁進(jìn)行地基處理，共設(shè)計(jì)2 506孔，樁長(zhǎng)26 342m，樁徑0.4m，樁間距0.9m，梅花型布置。

3 灰土擠密樁技術(shù)原理

擠密樁作為軟基處理中的重要方式，一般情況下，廣泛應(yīng)用于濕陷性黃土地區(qū)，其操作原理為：選用沖擊或振動(dòng)的方式，向原地基內(nèi)打入圓柱形鋼質(zhì)樁，隨后拔出，確保樁孔形成，并進(jìn)行回填與夯實(shí)施工，通常選用的回填材料包括：素土、灰土、石灰土、水泥土等，確保樁體直徑增大，與原地基共同形成復(fù)合地基。

灰土擠密樁法是在基礎(chǔ)底面形成若干個(gè)樁孔，隨后填入灰土與分層夯實(shí)，進(jìn)而對(duì)地基的承載力或水穩(wěn)性進(jìn)行有效提升。灰土樁應(yīng)遵循一定體積進(jìn)行石灰與土的拌和，在樁孔內(nèi)夯實(shí)加密并以此成樁，在化學(xué)性能方面這種材料具有良好的氣硬性和水硬性，因材料內(nèi)帶正電荷鈣離子，并與帶負(fù)電荷黏土顆粒相互吸附，逐漸產(chǎn)生膠體凝聚作用，同時(shí)不斷增長(zhǎng)灰土齡期，進(jìn)而達(dá)到固化土體及土體強(qiáng)度增強(qiáng)的作用。從力學(xué)性能方面看，灰土樁主要起到擠密地基的作用，在地基承載力提升的同時(shí)，還可以將其濕陷性消除，進(jìn)而減少沉降量。

4 灰土擠密樁施工工藝

1）施工準(zhǔn)備。在灰土擠密樁正式施工前，首先要對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒌孛布暗刭|(zhì)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，準(zhǔn)確了解當(dāng)?shù)赝寥澜Y(jié)構(gòu)成分、土壤含水量及近年來的降水規(guī)律，為制定濕陷性黃土處理方案提供依據(jù)。其次檢查施工設(shè)備及人員。對(duì)施工過程中所用的各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查和調(diào)試，對(duì)檢查出的各種問題和不足要及時(shí)進(jìn)行維修和更換，確保設(shè)備性能良好能正常發(fā)揮作用。施工人員要熟悉施工流程及具備專業(yè)的操作技術(shù)，明白施工中的重點(diǎn)部位及注意事項(xiàng)，嚴(yán)格按照施工方案規(guī)范操作，確保施工過程的安全高效進(jìn)行。再次以施工圖紙為指導(dǎo)，嚴(yán)格按照施工流程做好地面平整、測(cè)量放樣、樁位布點(diǎn)設(shè)置、施工材料準(zhǔn)備、成孔、夯實(shí)等各項(xiàng)工作。并根據(jù)施工具體情況靈活應(yīng)對(duì)各種問題和不足，灰土樁成樁之后要對(duì)施工質(zhì)量和成樁效果進(jìn)行檢測(cè)，確保灰土擠密樁施工效果能真正實(shí)現(xiàn)對(duì)濕陷性黃土地基加固的作用，為高速公路工程提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。

2）施工材料。灰土樁的材料主要是石灰與黃土的混合物，即石灰土。石灰要事先進(jìn)行消解變成熟石灰，然后與黃土按照一定的比例進(jìn)行拌和。在拌和之前要確保石灰與黃土純凈無雜質(zhì)，通過過篩的方式來實(shí)現(xiàn)石灰與黃土顆粒直徑及純凈程度的控制。混合料的含水量要根據(jù)拌和用土和石灰的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)確定，拌和過程中嚴(yán)格控制，確保混合料的含水量符合灰土樁的施工需要。

3）灰土擠密樁施工。首先要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，根據(jù)樁孔平面布置圖以及樁位圖，對(duì)施工段進(jìn)行測(cè)量放樣確定出樁位的準(zhǔn)確位置，做好標(biāo)志并編制樁號(hào)。對(duì)照施工圖紙檢查樁位、樁距及平面布局，確保樁體布置符合施工要求，同時(shí)要做好相應(yīng)的文字記錄。具體施工前，要做好施工材料、設(shè)備和人員的準(zhǔn)備工作，并提前做好石灰、樁間土、夯填土的最大干密度檢測(cè)。土料宜采用天然的黃土，控制好土料的顆粒直徑、有機(jī)質(zhì)含量;生石灰塊要用水進(jìn)行消解處理。石灰土要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拌和，拌和過程中要確保石灰和土料的充分?jǐn)嚢瑁⑶乙窗杓从茫_保石灰土的最佳含水量。嚴(yán)禁使用停留時(shí)間過長(zhǎng)的拌和土，以免因其質(zhì)量下降影響樁體質(zhì)量。樁機(jī)安裝并且檢查調(diào)試成功后，即可進(jìn)入正式成孔階段。當(dāng)成孔后，要及時(shí)對(duì)樁孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，對(duì)孔徑和深度進(jìn)行觀測(cè)，看偏差是否超過容許值，輕微縮頸可削擴(kuò)至能滿足填夯施工。

4）填夯施工。在填夯施工前，應(yīng)先進(jìn)行填夯試驗(yàn)，對(duì)填料數(shù)量和夯擊次數(shù)進(jìn)行確定，按照夯實(shí)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，確保其達(dá)到施工的指標(biāo)。當(dāng)擠密成孔檢查合格后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填夯實(shí)，應(yīng)先底夯，確保有效地進(jìn)行深度的處理，一般底夯要8次以上，直到聽到清脆錘聲為止。然后進(jìn)行填料夯實(shí)，根據(jù)試樁所取得的參數(shù)，確定每次分層填料的厚度、夯錘的高度、夯擊的錘數(shù)，直到每層聽到清脆錘聲，方可進(jìn)行上一層填料夯實(shí)。

5 灰土擠密樁施工質(zhì)量控制措施

1）灰土樁樁體回填前，各作業(yè)隊(duì)根據(jù)配備的夯實(shí)機(jī)具形式、錘重進(jìn)行壓實(shí)度的試驗(yàn)，確定虛填厚度、夯擊次數(shù)。試驗(yàn)由各工區(qū)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)、試驗(yàn)室配合采集數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)只作為各施工隊(duì)內(nèi)部控制壓實(shí)度的依據(jù)，項(xiàng)目部不以施工過程中的夯擊次數(shù)作為合格依據(jù)，項(xiàng)目最終以檢測(cè)的壓實(shí)度為合格依據(jù)。

2）人工回填時(shí)，裝載機(jī)將灰土堆放在孔口的距離必須大于1m，這樣可以保證人工從鏟灰土到填入孔內(nèi)有一定的時(shí)間差（通過距離保證時(shí)間差），同時(shí)可避免人工一次性將大量灰土直接推入孔內(nèi)。

3）夯實(shí)過程中操作人員必須隨時(shí)觀察夯實(shí)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況（夯實(shí)機(jī)就位是否平穩(wěn)、夯錘是否在孔中心、夯錘提升高度是否正常、夯錘是否處于自由落體狀態(tài)、且每次夯擊是否夯實(shí)、自動(dòng)回機(jī)灰土流量是否正常），保證夯實(shí)效果。

6 結(jié)束語

綜上所述，近年來，伴隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，公路建設(shè)里程越來越長(zhǎng)，規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。越來越多公路不得不修建到不良地基之上，如濕陷性黃土路基，此類地基濕陷性較大，將嚴(yán)重影響地基承載力及強(qiáng)度。為此，必須合理選擇處治技術(shù)，如灰土擠密樁法，該工藝的應(yīng)用，可大幅提升路基土強(qiáng)度，消除或改善土的濕陷性，提高工程建設(shè)整體質(zhì)量。

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