灰土挤密桩在湿陷性黄土地区高速公路地基处理中的施工质量控制技术

安爱峰

（甘肃公航旅定临高速公路管理有限公司）

近年来，高速公路建设技术在飞速发展，桩基被广泛应用于湿陷性黄土沉降中，灰土挤密桩法处理过的地基，它的承载能力更强，操作简便，深度处理达 5至15米，可较好地消除黄土的湿陷性，提升地基强度，增强地基抗变形能力。和其他的处理措施相比，这一方法优势非常明显。本文将借助甘肃省内黄土地区高速公路地基处理，总结灰土挤密桩在湿陷性黄土地区高速公路地基处理中的施工质量控制技术。

1 甘肃省湿陷性黄土特性

甘肃省湿陷性黄土分布面积广、厚度大、湿陷性强烈，主要分布在陇中和陇东地区。经验证明，黄土的多孔性是黄土湿陷性的基本原因。黄土中垂直节理的产生，一方面由于在重力作用下黄土内部在铅直方向上受张应力的作用，另一方面黄土中又有着众多的铅直孔隙，削弱了水平方向的合力，因而沿铅直方向易产生裂隙。

通过调研相关黄土资料，甘肃省黄土颗粒不同，其成分也不一样。孔隙比保持在0.85～1.24，一般情况下，饱和度维持在15%～77%，外部环境稍微湿润时，饱和度大部分维持在40%～50%之间。越低的水含量，有着越高的湿陷性，湿土和略湿的黄土湿陷性要小。通常情况下，黄土自然含水率＜黄土塑性极限含水率时，就黄土抗剪强度而言，其会随着水分的变化而不断改变，含水量增加则黄土凝聚力下降。相关数据显示：在我国，黄土压缩性通常在0.1～1.0MPa之间，土壤自然含水量以及地质时间是影响黄土压缩性的主要因素。[1]

造成黄土地基湿陷的主要原因有两方面：一是黄土自身的原因；二是外部环境中水的原因。因此，建设完善的防排水系统，尽量避免地基受水浸湿，可有效预防黄土地基受到湿陷性破坏。当桥涵、路桥过渡段或防护结构物需要建设在湿陷性黄土地基上时，一般的地形加固措施很难满足强度需求，就需要对黄土地基进行处理，以加固该部位的土体，提升路基承载力，降低湿陷引起的公路病害隐患。

2 灰土挤密桩

灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中，使之侧向挤密成孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填灰土夯实而成。灰土挤密桩与桩间土共同组成复合地基，以承受上部载荷。灰土挤密桩成桩时为横向挤密，可同样达到所要求加密处理后的最大干密度指标，并可消除地基土的湿陷性，提高承载力，从而降低压缩性。

3 灰土桩挤密桩施工质量控制技术

施工前完成开挖，等待石灰土桩顶标高挖出来之后，做好“三通一平”。进行轴线、桩位的测量工作，结合地基做好勘察工作，同时认真阅读地质勘察报告、熟悉施工图设计文件，制定较为详细的施工计划和施工安全保障机制，结合设计图纸，确定路基中桩、边桩的位置标记桩号时要用白灰。灰土桩挤密桩施工质量主要从以下几个方面控制。

3.1 成孔

成孔是灰土桩施工的第一个步骤，成孔质量直接影响着灰土桩的承载力，并且对灰土桩复合地基的承载力也有着很大影响。结合不同的成孔方法，可以将成孔分为两种：挤土成孔、排土成孔。甘肃省公路工程灰土挤密桩的成孔施工一般采用沉管法，施工设备进场前，应先切实了解场地的工程地质条件和周围环境，对沉桩区域进行整平，对石灰进行试验，并做好灰土的标准击实，测试并调整好现场素土的含水量，以确保其是否接近土的最佳含水量，再对桩位进行准确定位。沉桩时采取间隔成孔，二次插入，以利于沉管插入及拔出。

3.2 石灰土材料控制标准

拌和前，测量土壤实际含水量，土壤实际含水量大于最佳含水量±3%的为一批次，土壤体积小于5000立方米或土质有变时按一个批次进行计量。生石灰最大直径小于5厘米，含石量要小于5%，石灰中活性CaO、MgO含量不低于55%。同一制造商的石灰，每批按200t计算，不足200t时，按一批次计算。

混合时要科学控制石灰土用量及含水量，混合要均匀，人工搅拌3次以上，机械搅拌3分钟以上。要求不符要在第一时间作出相应的调整。

3.3 桩体石灰土夯填

夯填施工由人工配合填料，机械连续夯击，填土与夯击要配合好，且要保证施工的连续性。夯实机就位要平正稳固，夯锤与桩孔相互对中，使夯锤能自由下落，并且定时检查夯锤的偏位情况，发现问题及时处理。为保证夯填质量，要严格控制并记录每一桩孔的填料数量和夯实时间，夯实施工由专人监督和检测，保证填料的压实度满足规范和设计要求。

3.4 质量检测

桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5%；桩孔垂直度偏差不应大于1.5%；夯实机械的锤击次数不能过少；灰土桩施工，决定工程质量的关键是桩孔夯填的质量，抽检数量不应少于桩孔总数的2%。施工中严格控制填料量，专人操作并认真监督夯填过程；填料的配合比、最优含水率应符合设计，每批次拌合的灰土均应检验。

4 工程实践中的应用

甘肃省某高速公路建设项目，地处湿陷性黄土覆盖区，沿线湿陷性黄土主要为第四系全新统湿陷性黄土，厚度一般5～20m左右，土体垂直节理和大孔隙发育，多具有自重湿陷性，湿陷等级多为Ⅱ～Ⅲ级（中等～严重）。为降低基底黄土的湿陷性，防止路基产生不均匀沉降，在桥头填土范围内基底采用灰土挤密桩处理；填方路段，地基湿陷等级为Ⅱ级以上且周围条件受限，不能采用强夯和重锤夯的填方路段采用灰土挤密桩；挡土墙高度大于6m，且挡墙基底为Ⅱ级以上自重湿陷性黄土时，挡土墙基底采用灰土挤密桩的措施进行处治。

灰土桩桩径采用40cm，等边三角形布置，一般路段桩长为6m，路堤高度小于8m桩间距为1.2m；路堤高度大于8m桩间距为1.0m。具体桩间距根据施工试桩时黄土干密度及要求达到的最大干密度来计算确定。

经现场抽检，桩身平均压实系数大于97%（重型），且抽检土样平均压实度最小值大于93%。灰土挤密桩处理后的复合地基承载力均大于200kPa，说明灰土挤密桩在处理湿陷性黄土地基方面效果显著。

5 结论

（1）灰土挤密桩与桩间土共同组成复合地基，以承受上部载荷。灰土挤密桩成桩时为横向挤密，消除地基土的湿陷性，提高承载力，从而降低压缩性。

（2）灰土挤密桩的施工质量，可从施工放样、成孔成桩、材料控制、灰土夯填等各工艺环节进行控制和保证。

（3）通过实际工程现场试验，灰土挤密桩桩身平均压实系数可达97%（重型），处理后的黄土复合地基承载力大于200kPa，说明灰土挤密桩在处理湿陷性黄土地基方面效果显著。