灰土挤密桩在湿陷性黄土路基中的应用与分析

苏建磊 郑雪军

摘 要：湿陷性黄土地基属于一种不良地质，一直以来都是工程施工的难题。若地基处理不当，将会直接影响到工程的稳定性。依托某公路工程，采取灰土挤密桩法处治湿陷性黄土路基 ，灰土挤密桩的应用，可有效降低地基湿陷性，提高路基压实度和强度，具有良好的施工效果。

关键词：灰土挤密桩;湿陷性黄土路基;工程概况

湿陷性黄土是一种分布较为广泛的区域性土体，其主要以粉土颗粒为主，土体颗粒间的空隙大，且多数土体颜色为黄色，由于这些土体具有较为明显的湿陷性，故又被称为湿陷性黄土。在湿陷性黄土路基施工中，通常需利用灰土桩挤密法进行处理，该处理手段主要是将成孔桩内的湿陷性黄土进行侧向挤压，以此确保桩内土体密实度合格。其中，白灰由于自身具有一定的气硬性，且石灰内部所具有的Ca[2]+与负电土体离子能够相互吸附，使得桩内的土体发生凝聚，并随着时间的推移而固化，进而达到提升湿陷黄土地基密实度的目的。简而言之，灰土桩挤密法主要是通过加固手段使得土体的密实度得到提升，并使得路基土体的孔隙率下降，最终使得湿陷性黄土的湿陷性被消除，确保路基土体水体稳定性。

1 工程概况

某公路工程为双向六车道，全长54.32km，位于黄土高原干湿过渡区，项目施工所在区域由于长期受到自然侵蚀、新构造运动、外动力地质作用，地表黄土沟壑纵横，黄土层较厚，地势整体平缓。施工路段湿陷性黄土分布广泛，主要为马兰黄土（Q3）和全新世黄土（Q4）。湿陷性黄土结构遭到破坏前，具有压缩性低、强度高等特性。但结构一旦破坏，路基承载力将明显降低，表现为软化、湿陷等特性。为提高湿陷性黄土地基承载力，保证路基施工质量，施工中采用灰土挤密桩对湿陷性黄土路段进行加固处理，完工后再对灰土挤密桩施工质量进行检测，并进行沉降观测。

2 灰土挤密桩补强机理

灰土挤密桩法，是用冲击或振动方法，把圆柱形钢质桩管打入原地基，拔出后形成桩孔，然后在桩孔中分层填入用石灰和土按一定体积比例（3∶7）拌和的灰土，并在桩孔内夯实灰土，形成增大直径的桩体，并同原地基一起形成复合地基，达到消除土体湿陷性，提高地基承载力的目的。特点在于不取土，挤压原地基成孔。回填物料时，夯实物料进一步扩孔。其作用机理是：

1）灰土混合料在化学性能上具有气硬性和水硬性，石灰内带正电荷钙离子与带负电荷黏土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随灰土龄期增长，土体固化作用提高，使土体逐渐增加强度。同时，灰土中的石灰吸湿膨胀，挤压周围土体，增加挤密地基效果，从而消除土体湿陷性，提高地基承载力。

2、灰土挤密桩在桩孔成型过程中，桩孔周围的土体受到沉管的挤压和强振动，机械挤压力以桩孔为中心呈横向水平辐射。周围的土体受振动和挤压力双重作用，原有土体孔隙结构遭破坏，土颗粒之间紧密结合，使得土体密实度增加，土层湿陷性消除。

3）在灰土挤密桩地基中，灰土桩与桩间挤密土相互作用，形成了复合地基，能够共同承担竖向荷载，地基承载力较高。

3 灰土挤密桩施工技术要点

1）桩位放样。全面清理施工现场的碎石、杂物，整平场地，并适当碾压密实，提高基层承载能力。随后绘制桩位平面图，注明施工顺序、编号等，以此为依据进行桩位放样，采用全站仪测量桩体位置，将误差控制在5cm以内，桩点通常布设为梅花状，撒入石灰定点。待放样工作完成后，由专业技术人员复核验收，一旦出现误差过大现象，必须及时采取纠偏措施，为后期施工提供积极指导。

2）成孔施工。为保证桩孔质量，宜进行成孔挤密试验，并按照规定要求检验挤密效果，以此为依据适当调整设计方案，通常情况下，成孔试验数量应在3个以上，以保证试验结果的准确性。同时应注重分析试验阶段存在的问题，明确具体原因，并提出相应的解决方案，避免正式施工中出现类似问题。冲击法、沉管法、爆扩法等是成孔挤密施工中常用的方法，其主要原理是侧向挤密桩孔内部土体，不同方法适用的土质情况也存在差异，应充分掌握实际地质条件，选取适宜的施工方式。其中冲击法应用较为普遍，将沉管机运行至指定位置，并安装固定，沉管桩尖与桩位中心保持一致，校核桩管垂直度，将其误差控制在1.5%以内，桩尖入土后低垂轻击，直至达到设计深度。通常情况下，由坡脚位置开始施工，逐渐向外推进，宜间隔进行成孔施工。

3）填料拌合及运输。根据配合比例确定各项原材料用量，充分搅拌均匀，且颜色保持一致，在拌合过程中应适量加水，与最佳含水量误差控制在1%—2%左右。若含水量过小，可能会出现扬尘现象，造成环境污染，同时含水量也不宜过大，以免存在花白料、结块等问题，影响材料使用性能。拌制完成的填料应及时采用自卸车辆运送至施工现场，做好运输车辆的覆盖工作，避免在运输过程中出现温度、水分等流失过快。

4）桩孔填夯，首先，按照规定标准检测成孔质量，确保垂直度、孔径等达到技术标准，将误差控制在条件允许范围之内，防止对成桩质量造成影响。为避免后期施工过程中出现缩孔现象，还应当夯实孔底，消除底部虚土，根据实际情况确定最佳的夯击次数。其次，按照规定标准进行夯填施工，填料应分层回填，每层厚度控制在300—400mm左右，不宜过大，以免影响压实程度。采用量斗向桩孔内定量下料，由夯实机械分层夯实，直至达到设计标高。应保证夯实机安装的稳定性，不得在夯实过程中出现倾斜或位移现象，降低桩体的整体性及稳定性。组织施工人员实时记录填料数量、夯击次数等相关参数，为后期质量验收提供数据支持。待桩体施工完成后，应在规定时间内组织技术人员检测成桩质量，一旦存在质量不达标现象，必须分析问题出现的具体原因，并及时采取相应的处理措施，确保灰土挤密桩的稳定性，实现对路基的有效加固。

4 灰土挤密桩施工质量控制措施

1）做好预防施工。在灰土挤密桩施工时，要修建临时通道，保证施工人员的安全，做好预防施工。在机械设备进入工地时，要有专业人员对施工设备进行调试和维护，确保机械设备能够正常运行，并对每台机械设备的状况记录在案。

2）保证成桩质量。在进行成桩作业时，要注意控制每次的回填量，每次的量不能过大，回填量过大的话会影响夯实的质量。在成桩作业的过程中，要有专门的技术人员对夯实机的运行状况进行观察记录，保证夯实机的施工参数和施工行为满足工程需要，保证软土地基施工的质量。

3）质量检测。在成桩作业完成之后，要对灰土挤密桩的质量进行检测，由于桩位数量较多，可以采用抽样检查的方式进行质量检测，抽检的数量应高于桩位总数的1.5%。在抽样检测的过程中，对于不同的工程也有不同的检测要求。一般工程只需要检测施工记录、桩体密实度，通过计算得出压实系数。重要的公路工程还应当测定桩体之间的湿陷性。在成桩的过程中，地下水位过高或者施工过程中排水措施不到位會导致桩孔内出现积水、渗水的问题。针对这一问题，最直接的方法就是排出桩孔内的积水，若是桩孔内的积水难以排出，就要分为两部分进行施工，在水下部分使用混凝土桩，水上部分依旧按照原来的设计方案进行施工。

4）夯实质量的检验方法。成桩作业是灰土挤密桩施工中的重要环节，成桩的质量对于整个工程的质量有着决定性的影响。所以对桩体夯实质量的检测尤为重要。对于桩体检测常用的方法有取样检验、触探检验、荷载实验法。要注意检验时间的把控，一般在成桩四十八小时之内进行检验工作。

5 结束语

综上所述，路基作为公路工程建设的基础部分，施工质量直接决定公路工程的整体质量和使用年限。灰土挤密桩施工方法可有效改善湿陷性黄土地基的使用性能。为此，在施工中应规范施工流程，做好质量把关，最大限度提升工程质量。

参考文献

[1]王燕.灰土挤密桩在湿陷性黄土建筑地基处理的应用及质量控制[J].中国建筑金属结构，2013，（20）：103-104.

[2]成晓荣，路敏，王立邦.灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理的应用及质量控制[J].黑龙江科技信息，2013，（7）：247-248.

[3]郭磊.灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理的应用及质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（24）：2091-2092.

[4]安静亭.灰土挤密桩在湿陷性黄土地区应用及质量控制[J].中国新技术新产品，2014，（4）：72-72，73.