公路工程湿陷性地基处理灰土挤密桩技术分析

公路工程湿陷性地基处理灰土挤密桩技术分析

王浩

陕西路桥集团有限公司   陕西省西安市 710061

摘要：湿陷性黄土是一种比较常见的软弱地基，若是没有做到对其地基处理的重点考虑，有可能会使得地基受到作用力的影响而出现相应的不规则沉降问题，对地基的稳定性产生不利影响。灰土挤密桩是一种对地基进行处理的技术，基于对振动沉桩机的有效运用，执行对地基进行处理的任务，能够很好地将土层的孔隙率降低，增加土壤密度，与之相伴随，地基承载力以及水稳性都会得到很好的提升，这能够为后续工程施工作业的顺利与高效开展打下一个好基础。出于对其优势的考虑，文章研究湿陷性黄土路基处理对灰土挤密桩的具体应用，对其应用要点作相应把握。

关键词：公路工程；湿陷性地基；灰土挤密桩技术

引言

在湿陷性地基处理中采用灰土挤密桩技术，能够有效提升地基结构承载力与稳定性，同时具备施工效率高、操作简单便捷、技术较为成熟等特点。灰土挤密桩技术重视挖弃土方的有效利用，防止弃土对自然环境造成不良影响。相较于强夯与重锤夯实技术而言，灰土挤密桩技术对项目周边房屋与居民生活造成的影响比较小，能够为施工单位创造更多的经济效益与社会效益，所以在湿陷性地基处理中得到了普遍应用。

1湿陷性黄土的特征

在自然的状态下，黄土极易受到地表水的流水侵蚀，在黄土中天然存在的碳酸盐将会被流水溶解，导致黄土颗粒的胶合作用逐渐消失，致使黄土颗粒悬浮在地表水中。当黄土再次沉积时，这种土粒与其他土粒相碰撞，彼此之间形成的引力要超过自身的重力，此时就会导致土粒悬停，不再下沉，由此形成的结构有利于流水的进一步侵蚀，黄土间的空隙越来越大，形成的塌陷也越来越严重。在这种情况下，加上外部的影响，黄土土体结构极易被破坏，黄土的强度也难以保证，这就是黄土的湿陷性。湿陷性的黄土具有天然的含水量，并且具有较高的强度，压缩性不大，可以支撑垂直边，因此，在湿陷性黄土的区域存在近乎于直角的边坡。在遇到水后，湿陷性的黄土会出现膨胀，在干燥之后会出现收缩，经过多次的干燥和膨胀，会导致黄土表层出现裂纹，并被剥落下来，路基的稳定程度会受到影响。

2灰土挤密桩的施工原理

灰土挤密桩法是复杂地质条件下进行路基加固的一种常用方法。其原理是在软土路基简单处理整平后，使用打桩机在标记好的桩位点上进行打孔。在桩孔形成过程中，原来的土体受到钢管或钻杆的挤压作用，产生横向位移，从而使得相邻两个桩孔之间土体的密实度加强。成孔之后，继续向桩孔内填入石灰或素土，如果软土较厚、桩孔较深，按照分层填入、层层夯实的方法，使之形成致密的高强度桩体。在夯实过程中，孔壁土体通过被夯材料径向扩张而被进一步挤密，同时将地基与桩体连接成为一个整体，使得复合地基的载荷能力大幅度增强，解决路基沉降问题。实践证明，灰土挤密桩法在湿陷性黄土地区、周期性冻融的冻土地区均有较为理想的路基加固效果，采用此法加固地基，修建的公路不仅路基沉降、路面裂缝的发生概率小，而且能提高路面平整度和行车舒适度。

3灰土挤密桩在湿陷性黄土路基处理中的应用

3.1施工材料准备

灰土挤密桩施工中应用的材料以石灰和素土为主。两者按照一定比例拌匀之后进行夯实，可以发生缓慢的胶泥反应，当混合料干燥后具备极高的强度，从而提高了桩体的荷载能力和水稳性能。禁止使用耕植土，要求素土的塑性指数>4，有机质含量≤5%。生石灰要在使用前5d进行消解，对消解后的熟石灰还要进行筛选，清除其中混入的杂质或者没有消解的生石灰块，要求最大粒径<5mm。

3.2成孔施工

选择柴油打桩机进行成孔施工。待机器就位之后将沉管尖与桩位对准，从钢管中以油漆方式进行深度标记。微调打桩机的机架，确保桩管处于垂直状态，以直线锤吊线的方式检查其垂直度情况。通过打桩机把钢管插入到土层指定位置，紧接着慢速拔出钢管，由此实现成孔，但是在沉管阶段应确保桩基平稳、无移动或倾斜现象，同时钢管与桩位对准。灰土桩成孔必须插入到持力层部位，孔中的所有杂质与积水等必须清理干净，详细记录钢管长度和设计深度偏差，在成孔之后检测虚土厚度(通常≤50cm)，然后实施底夯处理(其中夯击次数≥20次)，填料之前一直夯击到孔底出现清脆声音，在虚土厚度≥50cm后选择复打处理。成孔后需要检测孔垂直度、直径、深度以及中心位置等，其中垂直度偏差≤1%，中心距偏差≤±5%。

3.3灰土混合料的拌和

灰土混合料拌和采用稳定土拌和设备在拌和场集中进行拌和，同时配备碎土设备消除土壤的土块。拌和土必须使用经试验合格取土场的土源，按预定配合比在拌和设备内拌制灰土混合料。混合料需拌和均匀，混合料中不应含有大于20mm的土块；并应使混合料的组成和含水率达到规定的要求。拌合在灌桩前提前进行，灰土拌和时石灰与土质量比重10%，原状土测定实际含水量确定施工配合比。拌和后确保灰土含水量接近最优含水量，其允许偏差不得小于10%。混合料拌和后现场可根据“手捏成团、落地散花”判断其含水量是否合适。

3.4桩孔填夯

经过前期的成孔检验与孔内清理后，填料运输至现场可直接倒入桩孔内。本次施工中选择了分层填料、逐层夯实的方法。每次填料高度为500mm，经过夯实后可压缩至300~400mm。填料放置完毕后，选择夯实机进行夯击，每组夯击次数为10次。夯击过程中应注意控制机械稳定性，避免出现歪斜、位移的情况。首层夯实之后，再继续填入材料，重复上述步骤，直到桩孔内填料达到设计标高。现场施工人员应如实、准确地记录夯击次数、填料数量等相关参数，方便后期核验。

3.5质量检测

1)压实系数。以汽车钻机的方式进行灰土桩取样，按照从上至下的顺序，以1m为间隔距离进行取样，然后实施干密度试验，得出桩身每1m压实系数。取样时间应控制在回填夯实后的24h，以环刀法实现湿密度与干密度试验，从取土器上套入环刀，同时安装在钻杆之上实现取样，最后计算得出填料压实系数。在取样的过程中孔中回填料应保证无大粒径砂砾与石块等杂质。2)桩间土挤密系数。从本质上分析，桩间土挤密系数指的是实测桩间土干密度和桩间天然土最大干密度比值。考虑到项目施工现场包含沙砾土与巨粒土，选择人工探井方式取样难以确保安全，所以在施工前、后需要选择钻机取样，在桩身以1m为间隔距离实施试验，分别进行天然土的最大干密度与施工后桩间土干密度检测，最后计算得出挤密系数。3)复合地基承载力。通过静荷载试验实现复合地基结构的承载力检测，其中试验设备选择的是“堆载反力”+“钢梁”组合系统方式，主要包含了主梁、次梁、千斤顶以及配重发力等。4)湿陷系数。在灰土挤密桩施工完成之后，以1m为间隔距离进行取样，具体顺序是从上至下，然后实施室内土工试验，从而完成各层湿陷系数的有效检测。

结束语

在施工中检测灰土挤密桩的质量可知，桩的压实度高于规范要求，强度也高于实验室的数据，并且灰土挤密桩的桩径符合相关规范，表明了施工的质量。在使用灰土挤密桩加固湿陷性黄土之后，抽检桩间土体可知，路基土的压缩量显著提升，孔隙比显著降低，湿陷性黄土的物理力学性能得到改善。

参考文献

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