灰土擠密樁技術在高速公路施工中的應用

摘要：針對地基承載力具有較高要求，為解決濕陷軟土地基施工后建筑載荷導致沉降不均情況，應注重地基承載力加強。在高速公路施工中應用灰土擠密樁技術，能夠保證土層處理效果，便于施工操作，經濟性優勢明顯。從工程實際出發，在分析灰土擠密施工技術特點的基礎上，研究了灰土擠密樁施工工藝，進而提出了高速公路實際施工中質量控制要點，以期為類似高速公路地基處理提供參考。

關鍵詞：灰土擠密樁;高速公路;地基處理;承載力加固

0" "引言

國內高速公路施工建設中常遇到黃土高原、丘陵等地形，此類地形多為濕陷性黏土、黃土等軟土地基，如未經過專門的地基處理，會引起地基承載力下降，導致地基出現不均勻沉降現象[1]。灰土擠密樁技術作為一種有效的軟土地基處理技術，實用性強，應用范圍較廣，它主要通過對軟土層夯實操作，提升軟土層地基承載結構能力，進而提升高速公路使用穩定性。本文對灰土擠密樁技術的實際應用展開探討，著重分析灰土擠密樁技術技術原理、施工工藝及施工質量控制。

1" "灰土擠密施工技術原理與功效

1.1" "灰土擠密施工技術原理

灰土擠密樁技術的應用對象主要是軟土地基，其實現原理主要通過打樁機等特殊機械設備，在高速公路軟土地基取樁孔點位，利用高性能石灰等材料完成樁孔回填。通過特殊工藝對軟土層實施夯實操作，從而建立新形式的復合型地基結構，以提升土基密實度及結構強度，進而實現路基承載力和穩定性加強目的[2]。

灰土擠密樁技術的夯實操作工序，主要通過填充處理樁體周邊縫隙，增強路基密度結構，提升路面平整程度，避免動載荷引起公路表面不均勻沉降變形。灰土擠密樁技術優勢明顯，可根據施工環境就地取材，利用特殊工藝對路基實施深層次壓實，實施效果好，投資費用低，適用性強[3]。灰土擠密樁技術地基結構如圖1所示。

1.2" "灰土擠密施工技術功效

利用灰土擠密樁技術是對軟土地基進行工藝處理，最終建成一種復合型地基結構，建成后可實現如下功能效果。

1.2.1" "提高樁體承載作用力

灰土擠密樁技術處理后路基樁體具有較好的剛度，在承受車輛動載荷作用過程中，會通過樁體進行受力集中承載，以減少軟土層動載荷承載，實現整個軟土層動載荷受力的均勻分擔[4]。

1.2.2" "建立墊層結構

經過灰土擠密樁技術處理的軟土路基土層同樁體之間，會建立成一種復合型路基墊層結構，通過牢固的路基墊層結構可使承載力加強，進而提升路基的結構穩定。

1.2.3" "排水固結功效

灰土擠密樁技術中使用的灰土材料具備良好的防滲效果，在高速公路遭受積水侵蝕過程中，灰土材料能夠實現良好的防積水滲入功能，進而使路基整體結構免受破壞。在路基受動載荷擠壓時，可利用結構空隙及時排出積存積水，保證路基的穩固效果。

1.2.4" "提升擠密效果

實施灰土擠密樁技術過程中，擠密樁樁孔成型擠壓作用于軟土層，使得軟土密度持續增加，縫隙持續減少。與此同時，石灰材料吸水產生膨脹發熱，進一步提高了軟土路基密實程度。

2" "灰土擠密樁技術實工工藝

2.1" "路基濕陷類型辨別

對實際施工黃土濕陷地質種類取樣，并在實驗室評測辨別，以70mm為界定標準。如果測得軟土自重濕陷值高于70mm，則測定此軟土土基為自重濕陷性黃土地基;如果測得軟土自重濕陷值低于70mm，則測定此軟土土基為非自重濕陷性黃土地基。測定后，配合使用土基壓縮實驗，通過鉆芯取樣實驗得出實際自重濕陷值，并確定軟土路基的濕陷類型。

2.2" "選擇適宜成樁技術

灰土擠密樁技術按照成孔模式的差異大體可分為兩種，即鉆孔夯擴樁擠密成孔技術和直接擠密成孔技術，實際施工選擇應根據實際軟土路基含水量的高低加以確定。鉆孔夯擴樁擠密成孔技術主要應用于含水量高的軟土路基，其實施過程振動頻率小、產生噪聲低，在減少縮孔和回淤情況發生方面優勢突出。直接擠密成孔技術是將軟土地基利用沖擊沉管的模式完成擠壓操作，進而構建樁孔，完全擠壓密實樁內部土層后，再分層夯實填料，直至軟土含水量符合標準后建成樁孔。

2.3" "配備實工用料

灰土擠密樁技術實施過程可就地取材，其實工主材為土料和石灰，通過將二者混合充分建立形成膠泥效果，以提升灰土擠密樁一體化結構剛性。根據高速公路施工實際確定施工材料的標準、配比和數量。保證有機黏性土比例小于5%，塑性指數大于4。正式施工前3天應將石灰消解后篩分，保證土料的最大粒徑不大于5mm，并將沖洗完成的雜質及時清除。

2.4" "擠密樁位置放樣

樁位置放樣正式實施前，應及時清理施工場地雜物。然后進行場地整平處理、地基壓實，以提升路基承載力。實際樁位放樣施工時，應嚴格遵照樁位平面規范設計圖實施，準確標定施工標號和工序次序，利用全站儀設備，將樁體位置偏離誤差在控制在5cm范圍內。樁位置點放樣模式選擇梅花樁形式，根據裝位置點實施石灰布散。樁位放樣操作完成立即檢測放樣效果，如果誤差值超出限定范圍，應及時進行糾偏操作。

2.5" "實施成孔操作

實施成孔前，應先在實驗室完成成孔灰土擠密樁測試，根據測試數據評測灰土擠密樁結果，進而建立科學的技術應用方案。為了提高實驗精度，通常應選擇不少于3個成孔進行測試。成孔擠密操作方式可選擇沖擊法、沉管法、爆擴法等，具體成孔方式應參考實際施工場地路基地址情況和土質特征確定。如應用沖擊方式成孔，應將沉管機械運至制定位置加以固定，確保樁身位置符合標準，并將垂直度調整至誤差范圍低于1.5%。

2.6" "材料攪拌及運輸

根據施工材料設計配比確定施工材料用量和摻量。將材料混合攪拌充分且均勻，確保顏色統一且協調，避免出現較大色差。攪拌時摻入適宜水分，保證最優含水率差異在1%范圍內，如含水率偏高會引發花白料現象，含水率偏低則會對施工現場造成污染。填裝材料攪拌完成后，利用專業運輸車輛實施裝運，并實施必要的防護處置措施，避免因水分散失或溫度變化使材料的使用性能下降。

2.7" "填筑夯實樁孔

根據灰土擠密樁技術施工設計標準，檢測其垂直度、孔徑等參數指標，嚴格控制成孔質量。為有效避免縮孔情況發生，要將孔底夯實充分，合理處置松散土質，科學計算最優夯實次數。根據設計標準完成填筑夯擊。為保證標高參數滿足設計要求，應在樁孔下料時配合使用量斗完成，且注意保證分層回填的單層厚度小于0.4m。

利用夯實機械進行夯實操作時，應做固定處理，禁止產生移動或傾斜。操作人員應對施工參數進行及時記錄，以為后續的驗收、維護工作提供操作依據。樁體成型完成應立即檢查樁體實施效果，如果質量不符合設計要求，應及時進行調整處理。

2.8" "擠密樁成型養護

灰土擠密樁填筑夯實成型后，應及時進行鋪蓋塑料膜實施養護處置，養護時間約為1周。養護時要避免溫濕度變化起伏過大，并采取必要的交通管制措施，以面非必要人員及車輛駛入而造成養護施工場地遭受破壞。

3" "灰土擠密樁技術在高速公路施工的質量控制

3.1" "灰土擠密樁技術實施前質量控制

灰土擠密樁技術正式實施前，應完成設計圖紙會審及設計材料交底工作，制定材料進場設計，審核施工機械規范性等。其重點質量控制工序可歸結為：試樁、軟土含水量測試、合理選擇夯實機械等。

3.1.1" "試樁

試打樁質量控制主要用于檢驗施工器材可否滿足施工工藝設計需求。試樁通常按打孔、檢驗成孔、填充灰土、檢驗厚度、灰土夯擊、檢驗成樁的順序完成，并在一系列操作中驗證施工機械的協調性[5]。通常試樁布置方式選擇方陣模式排列，以4×4試樁方陣為例，配備2臺夯實機和1臺打樁機，夯實遍數為5次左右。

利用履帶式打樁設備沖孔，控制7：3土灰比土料填充，確保有機質含量不大于5%，灰土直徑小于15mm。石灰質量檢驗合格后，過篩處理消石灰，石灰直徑應小于5mm。利用機械攪拌保證設計土灰配比。布樁示意圖如圖2所示。

3.1.2" "軟土含水量測試

高速公路施工場地軟土取樣至實驗室，以7：3土灰比夯擊，實現含水量控制，確定最優壓實系數。在保證土質達到最優含水量的前提下，才可進行夯實填充施工。

3.1.3" "合理選擇夯實機械

高速公路施工通常選擇輪式夯實設備完成樁孔填料夯實處理，設備直徑應低于樁孔直徑10cm，落距3m，操作時保持穩定，夯錘與孔對準自落孔底。填料前先夯實孔底軟土，然后通過三锨五錘的方式分層夯實填充。在此過程中應保證土質最優含水量，夯錘落距保持約為70cm，夯擊頻率約為26次/min，到孔口3m位置應增加夯擊頻率，同時控制填料速度。

3.2" "灰土擠密樁技術實施過程質量控制

在高速公路工程應用灰土擠密樁技術時，應重點控制樁材料處置、成孔及夯填成樁工序。

3.2.1" "控制樁材料處置

填充灰土經過實驗室土灰比檢驗及夯擊驗證后，得到最優含水量和最大干容量參數。土灰比按7：3攪拌充分、均勻，確保色澤統一。控制含水量，使其與最優值偏差在±3%范圍。單次灰土攪拌量不宜過多，在保證填充連續性的同時做到隨攪隨用。

3.2.2" "控制成孔處置

本文以沉管方式為例進行說明。利用打樁設備由內隔孔操作完成成孔，將樁孔垂直度偏差控制在1.5%范圍內。根據樁長控制樁機的移動速度，以防止機身失穩，將樁深偏差值控制在±30cm區間范圍內。

樁機移至指定位置后，校驗垂直度，起吊樁管，對準樁位緩慢下樁錘。操作時保證樁錘、樁管及樁尖處于同一鉛直線，利用錘擊動載荷將樁管夯擊進入土中。通過樁環擴孔，以便于樁尖定位。成孔施工過程中應控制孔深、回填土深、成孔形狀及垂直度，如不符合標準應及時采取措施糾偏。成孔施工圖如圖3所示。

3.2.3" "控制夯填成樁

夯填成樁應嚴格按照底夯、灰土攪拌、填充、夯擊、成樁的次序實施。底夯的功能是處理因拔樁引起的回落土。回填灰土前應先夯實孔底回落土，防止出現吊腳樁現象。夯填機械安裝完成后，檢驗機械確保其符合使用要求。根據設計要求完成夯填，保證成樁壓實系數大于0.96。控制下料的均勻性和速度，單次下料厚度應不大于30mm，并定時對夯填質量進行檢查。

3.3" "灰土擠密樁技術實施后質量控制

高速公路灰土擠密樁實施結束后，應利用環刀取樣法及時檢查夯實質量。通過人為成孔的方法對樁邊開孔操作，利用環刀在孔心挖孔約1m處取夯實土樣，檢測土樣密實度和干密度是否符合標準。及時鏟除破損的樁頭，利用7：3土灰比灰土填筑覆蓋壓實，建立復合地基墊層，并對復合地基進行適當的保護處理，加蓋0.3m厚的素土，直至開始基礎施工時鏟除。

4" "結語

高速公路施工中常遇到軟土地基環境，如處理不當會引起地基承載力下降、地基不均勻沉降等施工質量問題。灰土擠密樁技術作為一種有效的軟土地基處理技術，實用性強，應用范圍較廣，它主要通過對軟土層夯實操作，提升軟土層地基承載結構能力，進而提升高速公路使用穩定性。本文基于高速公路工程實際，在分析灰土擠密施工技術特點的基礎上，探究灰土擠密樁施工工藝，著重分析了高速公路實際施工中質量控制要點，以期為類似高速公路地基處理提供借鑒。

參考文獻

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[2] 臘潤濤.灰土擠密樁在高速公路濕陷性地基處理中的應用[J].公路，2019，64（4）：72-76.

[3] 李樹陽，盧云斌，李建華.灰土擠密樁在處理高速公路濕陷性黃土中的應用[J].山東交通科技，2014（6）：18-21.

[4] 探究灰土擠密樁技術在高速公路施工中的運用[J].劉卓.居舍.2021（1）：61-62.

[5] 徐峰.高速公路中灰土擠密樁地基施工的質量控制[J].科技風，2015（3）：107-108.