灰土擠密樁在公路濕陷性黃土路基加固中的應(yīng)用

楚世超 劉恒超

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院股份有限公司，河南 鄭州 450000）

我國地域遼闊，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度也會大幅下降。因此，在濕陷性黃土地區(qū)修建公路工程時往往會發(fā)生大量病害?；彝翑D密樁在濕陷性黃土路基處治中的應(yīng)用，可進一步提高路基土強度，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，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)強度時，或未出現(xiàn)軟化，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，顯現(xiàn)出軟化、濕陷性特點。2）欠壓密性。因地質(zhì)條件的特殊性，在長期沉積環(huán)節(jié)，相比加固內(nèi)聚力強度的增長速率，濕陷性黃土的上覆壓力增長速率遠遠在其以下，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，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重?；跐裣菪渣S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

某公路工程總長度為12.1km，合同段起訖樁號為K36+000～K48+100。該合同段濕陷性黃土分布于K41+683到K41+896之間，其深度為6到8m，29345m為灰土樁設(shè)置值，40cm為灰土樁樁徑，8m為其設(shè)計樁孔深度，布置形狀為等邊三角形。路基基底處理樁心距采取1.3m，按照承載力規(guī)定，橋臺、臺后灰土樁樁心距可選取1.3m。2:8為灰土樁樁體和土體積之間的配合比例，97%為最小壓實度。處理灰土樁后可將灰土隔水層（30cm）設(shè)置于頂面位置，坡腳外側(cè)2排樁為地基處理寬度。

3 灰土擠密樁作用機理

作為一種橫向加密土層的地基處理方式，灰土擠密樁法與強夯法等豎向加密處理方法存在很大區(qū)別。其作用機理為通過錘擊的方式，向土內(nèi)打入鋼管，促使其側(cè)向擠壓成孔。隨后拔出管，在樁孔內(nèi)分層回填灰土，并夯實。灰土擠密樁和樁間土可共同構(gòu)成復(fù)合地基，從而承受上部載荷。其特點如下：第一，相比強夯法等處理方式，灰土擠密樁為橫向擠密，可消除地基土濕陷性，提升地基承載力，減少壓縮性；第二，相比換土墊層法，灰土擠密樁開挖、回填量極小，可節(jié)約資源、降低成本、縮短工期，且處理深度大；第三，灰土具有較高強度，相比周圍地基土，樁身強度較大，可分擔(dān)大部分荷載，降低樁間土承受的應(yīng)力，多適用于地下水位以上、天然含水量12%～25%、厚度5～15m的新填土、濕陷性黃土等。

4 公路工程灰土擠密樁施工工藝

1）測量放樣。場地清理工作與整平工作應(yīng)在施工前進行，如施工場地存在松軟路段時，為有利于機械作業(yè)，應(yīng)及時進行處理。在施工前應(yīng)對基礎(chǔ)中線、邊線進行測量放樣，并準確定位樁孔，同時進行標(biāo)注。樁孔中心定點施工時可選用鋼釬（直徑20毫m）向土內(nèi)插入20cm的深度，隨后將鋼釬拔出并進行石灰灌注，以此確定其位置。當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)含水量較低時，應(yīng)將其進行浸水濕潤，確保其含水量符合施工要求。2）灰土拌和。分別過篩土與消解后的石灰，隨后遵循灰土體積進行配料拌和施工，一般情況下配合比為2:8，在拌料場進行3遍拌和后，將其運輸?shù)娇孜桓浇?，夯填施工前?yīng)在進行一次拌和作業(yè)。3）成孔施工。根據(jù)隔排跳打的方式進行錘擊成孔施工，也可選取隔樁法進行成孔。成孔前期環(huán)節(jié)要求嚴格控制錘擊力度，緩緩沉入，確定其與設(shè)計深度相符后，需及時把油門關(guān)閉，樁管停留1分鐘后，可慢慢向上將錘均速拔出。結(jié)束成孔作業(yè)后需夯實、整平底部，且做好清理工作，要求在8擊以上控制夯實次數(shù)，如孔底具有較大含水量時，需先進行10到20cm混合料填筑隨后進行底部夯實，同時做好各項檢查，如垂直度、孔徑等，確保其質(zhì)量符合施工規(guī)定后即可實施下一步施工，孔口應(yīng)選取蓋板進行覆蓋，避免落入雜物。在土內(nèi)夯錘停留時間不能太久，防止加大摩阻力造成提拔難度增加。成孔后，立即檢查孔位、垂直度、樁徑和深度，樁孔中心點的偏差不應(yīng)超過樁徑的0.4倍（即16cm），樁孔垂直度偏差小于1.5%，孔徑誤差為－20mm、深度誤差為+500mm；再進行成孔施工時，先外后的是施工的一項重要規(guī)則，同排內(nèi)的樁孔間隔至少一孔或者兩孔，及時檢查成孔之后的樁孔是否發(fā)生縮頸，滲水和回淤的現(xiàn)象，并對以上現(xiàn)象做好記錄。4）樁孔回填與夯實。一般采取就地挖取的純凈黃土與粘性土作為樁孔回填材料，這種材料不能應(yīng)用于有機質(zhì)含量8%以上的表層耕土或淤泥質(zhì)土與雜填土內(nèi)，這種土質(zhì)中回填此類材料應(yīng)進行過篩作業(yè)。公路工程施工中，都會選用偏心輪夾桿式夯實機械作為灰土擠密樁施工的樁孔夯實機械，其夯錘重量為340千克，落距為45cm，夯擊次數(shù)為一分鐘35到40次，夯錘提升主要依靠摩擦力。通過夯實試驗，對每次填料數(shù)量與夯擊次數(shù)進行合理確定。夯實機就位后必須確保其平穩(wěn)性，夯錘應(yīng)與樁孔位置對準，并確保其能自由落入孔底。夯填施工前，必須對孔徑、孔深等位置進行詳細檢查，確保符合施工要求進行施工。填料施工前應(yīng)對孔底夯實，夯擊次數(shù)一般孔在8到10次以上，確保其深度在30cm到50cm以下時，其含水量符合施工要求后，進行分層夯填。遵循相關(guān)規(guī)定數(shù)量指定專人進行均勻填料，不能把送料車向倒料入孔直接倒入。交替進行填料與夯擊作業(yè)，夯擊時應(yīng)確保其均勻度，當(dāng)夯擊到高于設(shè)計標(biāo)高20到30cm位置時，停止夯擊作業(yè)。選用素土輕擊方式處理樁頂?shù)降孛婵諜n位置，做好樁上灰土墊層后，應(yīng)及時挖除多出設(shè)計樁頂?shù)臉额^與松動土層。

5 結(jié)束語

綜上所述，公路建設(shè)作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，在交通建設(shè)、經(jīng)濟發(fā)展、縮短城鄉(xiāng)差距中起著關(guān)鍵性的作用。近年來，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷提升對公路工程建設(shè)提出新要求，公路作為交通工程的重要組成部分，要求通過創(chuàng)新體制、完善政策，進一步提升工程建設(shè)力度?；彝翑D密樁技術(shù)作為公路工程施工的重要方式，其施工效果是否良好直接影響著公路工程的整體質(zhì)量，為此，施工單位必須重視灰土擠密樁技術(shù)的應(yīng)用，在規(guī)范施工工藝的同時，不斷改進技術(shù)，提高公路建設(shè)的整體質(zhì)量，推動交通經(jīng)濟的高速發(fā)展，為國民經(jīng)濟增長提供一份力量。