湿陷性黄土路基灰土挤密桩施工质量通病及防治措施*

徐 昕

兰州博文科技学院（原兰州交通大学博文学院），甘肃 兰州 730101

定西地区湿陷性黄土分布广泛，其特点主要为孔隙率大，具有垂直节理，无明显层理，当干燥时较坚硬，湿润时通常容易剥离和侵蚀，甚至湿陷。在该地区修建公路的主要问题就是黄土湿陷造成的不均匀沉降导致路基沉降、路面开裂、边坡失稳等问题，影响行车安全性和公路的正常使用寿命。文章以通定高速湿陷性黄土路基某高填方路段的灰土挤密桩施工为依托，分析灰土挤密桩施工质量通病的预防及控制措施，以提高灰土挤密桩施工质量，延长道路使用寿命，为甘肃地区类似工程提供经验和参考价值。

1 工程概况

通定高速公路位于甘肃省定西市，项目路线起点（K0+000）位于通渭城北张家台子，终点位于（K118+040.877）称钩驿镇唐家岔沟口，路线全长114.831km，项目区属陇中黄土高原丘陵壑区，区内黄土广泛覆盖，沟壑纵横，地形地貌较为复杂，其中此次所选为通定高速第3合同段ZK61+760～ZK61+860高填方路段，经土工试验检测，该段路基湿陷性等级为Ⅲ级。

2 灰土挤密桩施工工艺

灰土挤密法即利用锤击将钢管打入路基中，通过管壁与侧向路基挤压成孔，拔出管后，在孔内填入拌和好的灰土夯击密室，使桩体与路基形成整体，组成复合地基，以承受上部填土及车辆行驶过程中的荷载。

2.1 灰土挤密桩施工工艺流程

灰土挤密桩施工工艺的主要流程如下：测量放样—桩基就位—成孔—桩基移位—夯实机具就位—灰土拌和—夯填—成桩—相关试验检测。

2.2 桩位布置

为了确保桩位置的准确无误，施工前采用GPS进行桩体放样，按照图纸中的布置要求，每个桩体中心插入竹片，以竹片为中心向外20cm画圆，并用红油漆标注桩径，桩间距为1.2m，呈梅花形布置。

2.3 施工工艺

（1）桩机就位。机械就位前检查液压系统、制动系统、灰土拌和装置是否运转正常，并在路基上设置桩基作业平台，桩基就位后才由全站仪检查钻杆的垂直度，控制在±1.5%以下。

（2）成孔工艺。桩基就位后将钻杆提升至设计高度，按照放样好的桩位采用沉桩机把同桩径的钢管打入孔内。打入0～1m时要缓慢打入，同时采用全站仪进行垂直度复测，复核设计要求后，快速打入设计深度，关闭机械停滞1～2min后开始匀速、缓慢拔出钻杆。成孔后立检查孔壁是否完整、存在塌孔现象，清理孔底虚渣，并检查桩位、桩径、桩长、垂直度是否满足设计要求。成孔后采用木板将孔口覆盖，防止杂物掉入孔内。打孔时的注意事项如下：①隔孔跳打，防止相邻孔位钻孔时塌孔；②打入时速度缓慢，并检测垂直度，防止因速度过快造成偏位；③成孔后缓慢拔出，防止因拔出过快扰动孔壁，造成塌孔。

（3）灰土混合料的拌和。拌和前对土壤进行试验检测，如含水率、粒径等。灰土拌和采用专业的设备进行，统一配送到施工现场。拌和时先加入土，再加入消解的石灰，搅拌时确保土和石灰充分混合。拌和完成后立即覆盖篷布运输至施工现场。灰土拌和的注意事项如下：①石灰采用消解后的熟石灰，要求粒径控制在5mm以下，严禁采用未消解的生石灰，防止因遇水膨胀，破坏路基；②搅拌时不得少于3min，搅拌过程应匀速进行；③根据配合比严格控制土和石灰的比例，一般为3∶7或2∶8。

（4）灰土回填夯实成桩。灰土拌和完成后，采用自卸汽车覆盖篷布运输至施工现场，防止因运输距离较远，水分蒸发。桩孔回填采用从底向顶部分层回填夯实，每层回填厚度控制在25cm，夯实过程中落锤高度不得小于2m，每层夯实不得少于10次，施工完成后检测灰土挤密桩的实测项目。

（5）5%灰土垫层、5%水泥稳定砂砾。桥头（涵侧）、特殊路基处理段落在桩顶标高以上设置50cm厚的5%灰土垫层，垫层顶面高出原地面20cm，其压实度不小于96%，垫层施工前，原地面压实度不小于93%；挡墙基底处理段落在桩顶标高以上设置50cm厚的5%水泥稳定砂砾，以保证桩土共同承担荷载，更好地形成复合地基。

3 灰土挤密桩施工质量通病及防治措施

灰土挤密桩法适用于湿陷性黄土路段的新填路基、新旧路衔接处、出现病害的旧路基处理，以及含水率偏大的软弱地基等，上述路段经过灰土挤密桩施工处理后，消除了黄土的湿陷性，将路基固结为一个整体，其承受上部结构层压力及交通荷载的能力提高约1.5～2倍。该方法相较于其他特殊路基处理方法提高了施工效率，降低了工程造价，提升了工程质量。但在施工过程中常会出现塌孔、桩体断裂等质量通病，原因有很多，如施工工艺、操作人员的疏忽、施工机具老化、灰土拌和质量、外界环境影响等。

3.1 灰土挤密桩缩孔或塌孔防治措施

灰土挤密桩在夯击夯打成孔后经常会出现塌孔或者缩孔现象，给工程带来诸多不便，轻者进行扩孔，重者回填重新打孔，因此在施工过程中应予以高度重视，避免缩孔或塌孔的问题发生。

（1）缩孔或坍孔原因分析。在灰土挤密桩施工的过程中，产生缩孔或坍孔的原因主要有以下方面：①灰土挤密桩施工前未确定合理的打孔顺序，比如相邻孔位打孔时，已成孔位受到施工孔位的侧向压力造成缩孔或塌孔现象；②成孔后未及时回填灰土夯实，受其他孔施工的振动干扰，造成塌孔；③施工部位地基土含水率较大，土体不稳定，成孔后造成塌孔；④成孔后遇到人为破坏而形成的塌孔。

（2）预防措施及处理方法。①灰土挤密桩施工前应根据夯机的能量大小、桩径、桩长、对土体的扰动范围等明确合理的打孔顺序，一般情况下，应遵循“隔行跳打，先奇后偶”的原则，打入时应缓慢，打入2m后加快速度，达到设计深度后应静置数分钟，匀速提升钻杆。②成孔后进行相关实测数据检测，合格后立即进行灰土填筑，从下向上分层填筑、夯实，夯实厚度、落锤高度、夯击次数应按照试验段总结得出的结论进行确定。③针对成孔后地基含水率较大的问题，可采取物理方法降水，如呈现流塑状，桩体无法成型，也可采用井点降水的方法进行处理。如呈现塑状，桩体可以成型，可适当撒石灰，铺设隔水层等方法降低桩内含水率，然后迅速进行灰土填筑。④成孔后遭遇人为破坏的现象有很多，如责任心不强，成孔后未做明显标记而被外界破坏、机械保养不到位、工序衔接不紧凑，灰土拌和速度跟不上等。

3.2 灰土挤密桩桩体松散及断裂

灰土挤密桩施工时会出现桩体松散及断裂现象，不能有效地将周围土体挤压成一个整体，受力不均匀，导致相关实测项目检测不合格，反射到路面结构层导致路面出现不均匀沉降，严重时会影响行车安全。

（1）桩体松散及断裂的原因分析。产生桩体松散或断裂的主要原因如下：①灰土拌和中生石灰未完全消解，填筑在孔内吸收水分后生石灰熟化膨胀，将原本夯实的桩体破坏，造成松散；②施工过程未按照试验段总结方案进行，如夯实次数、分层填筑厚度、落锤高度、回填速度、夯击能量、填料数量等；③灰土拌和质量较差，造成桩基松散或断裂，如灰土用量、原状土的含水率、拌和的均匀程度等；④人为因素造成的桩体断裂，如施工过程不连续、灰土拌和中断等。

（2）预防措施及处理方法。①生石灰的遇水会产生热并且膨胀（体积增加1～2.5倍），熟化期一般为15d。灰土拌和时尽量在场区内完成并集中配送，拌和前先进行石灰的熟化，待石灰完全熟化后再和土进行拌和。②施工前应根据试验段实施方案确定施工参数，填料前进行清孔，填筑时应自下而上分层填筑、夯实，回填前因根据桩径、每次填筑高度计算回填量，每层厚度控制在25cm以下；落锤高度控制在2m范围，过高夯击能量较大，破坏相邻孔位的受力结构，过低夯击能量不足易造成桩体松散或断桩现象；夯击次数应控制在10次左右，夯击次数过多或过少出现的情况与落锤高度基本相同；回填速度应控制在0.1m/min，避免速度过快造成欠夯，速度过慢造成过夯。③灰土拌和严重影响桩体的质量，拌和前先进行土体的含水率检测，含水率过大时要进行翻晒，含水率较小时要进行适当洒水。拌和时采用称重系统严格控制土和石灰的重量，一般采用3∶7或2∶8，拌和时间应控制在3min，使土和石灰充分拌和，运输至施工现场后可根据“手捏成团，落地花”判断含水量是否合适。④若施工人员责任心不强，施工过程中产出不可抗力的中断也会导致灰土挤密桩桩体断裂或松散。在施工过程中应加强组织管理工作，避免因夯击次数过多、夯击机具损坏、拌和系统中断等造成的断桩。

4 结束语

虽然灰土挤密桩在处理湿陷性黄土路基时会产生一些质量通病，但只要施工单位加强对灰土挤密桩施工技术的钻研，提升施工方面的管理水平，就能在最大程度上克服种种不利影响，保证灰土挤密桩的路基加固效果，降低湿陷性黄土路基发生不均匀沉降的可能性，保证道路的正常使用。