灰土挤密桩在公路湿陷性黄土路基加固中的应用

楚世超 刘恒超

（河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南 郑州 450000）

我国地域辽阔，黄土分布甚广，作为一种特殊土，黄土因其特殊的成分与性质，在工程行业占有特殊地位。结构性强是黄土最突出的特性，当遇水之后，黄土结构将迅速被破坏，将产生明显的附加沉降，伴随沉降的不断加剧路基强度也会大幅下降。因此，在湿陷性黄土地区修建公路工程时往往会发生大量病害。灰土挤密桩在湿陷性黄土路基处治中的应用，可进一步提高路基土强度，改善或消除土的湿陷性。

1 湿陷性黄土的特殊性

作为一种特殊土，在一定外部荷载作用下，湿陷性黄土的含水率增加到一定值后，极易出现坍塌现象，这就被称为湿陷。从力学性质角度来讲，湿陷性黄土的特殊性主要体现在3点，具体如下：1）结构性。湿陷性黄土属于一种结构性土，其结构强度较为显著，在一定条件下，可避免破坏土的原始单元结构形式。当没有破坏结构强度时，或未出现软化，往往会呈现出压缩性低、强度高等特点，若一旦破坏其结构性，其力学性质将发生巨大变化，显现出软化、湿陷性特点。2）欠压密性。因地质条件的特殊性，在长期沉积环节，相比加固内聚力强度的增长速率，湿陷性黄土的上覆压力增长速率远远在其以下，根本无法克服加固内聚力产生的作用，导致无法有效压密，从而始终处于一种欠压密状态。3）湿陷性。由于黄土自身特点，加之外在作用力、水等因素影响下，湿陷性黄土的湿陷变形问题极为严重。基于湿陷性黄土的特殊性，要求在施工前，必须做好地基处理工作。

2 工程概况

某公路工程总长度为12.1km，合同段起讫桩号为K36+000～K48+100。该合同段湿陷性黄土分布于K41+683到K41+896之间，其深度为6到8m，29345m为灰土桩设置值，40cm为灰土桩桩径，8m为其设计桩孔深度，布置形状为等边三角形。路基基底处理桩心距采取1.3m，按照承载力规定，桥台、台后灰土桩桩心距可选取1.3m。2:8为灰土桩桩体和土体积之间的配合比例，97%为最小压实度。处理灰土桩后可将灰土隔水层（30cm）设置于顶面位置，坡脚外侧2排桩为地基处理宽度。

3 灰土挤密桩作用机理

作为一种横向加密土层的地基处理方式，灰土挤密桩法与强夯法等竖向加密处理方法存在很大区别。其作用机理为通过锤击的方式，向土内打入钢管，促使其侧向挤压成孔。随后拔出管，在桩孔内分层回填灰土，并夯实。灰土挤密桩和桩间土可共同构成复合地基，从而承受上部载荷。其特点如下：第一，相比强夯法等处理方式，灰土挤密桩为横向挤密，可消除地基土湿陷性，提升地基承载力，减少压缩性；第二，相比换土垫层法，灰土挤密桩开挖、回填量极小，可节约资源、降低成本、缩短工期，且处理深度大；第三，灰土具有较高强度，相比周围地基土，桩身强度较大，可分担大部分荷载，降低桩间土承受的应力，多适用于地下水位以上、天然含水量12%～25%、厚度5～15m的新填土、湿陷性黄土等。

4 公路工程灰土挤密桩施工工艺

1）测量放样。场地清理工作与整平工作应在施工前进行，如施工场地存在松软路段时，为有利于机械作业，应及时进行处理。在施工前应对基础中线、边线进行测量放样，并准确定位桩孔，同时进行标注。桩孔中心定点施工时可选用钢钎（直径20毫m）向土内插入20cm的深度，随后将钢钎拔出并进行石灰灌注，以此确定其位置。当地基土质含水量较低时，应将其进行浸水湿润，确保其含水量符合施工要求。2）灰土拌和。分别过筛土与消解后的石灰，随后遵循灰土体积进行配料拌和施工，一般情况下配合比为2:8，在拌料场进行3遍拌和后，将其运输到孔位附近，夯填施工前应在进行一次拌和作业。3）成孔施工。根据隔排跳打的方式进行锤击成孔施工，也可选取隔桩法进行成孔。成孔前期环节要求严格控制锤击力度，缓缓沉入，确定其与设计深度相符后，需及时把油门关闭，桩管停留1分钟后，可慢慢向上将锤均速拔出。结束成孔作业后需夯实、整平底部，且做好清理工作，要求在8击以上控制夯实次数，如孔底具有较大含水量时，需先进行10到20cm混合料填筑随后进行底部夯实，同时做好各项检查，如垂直度、孔径等，确保其质量符合施工规定后即可实施下一步施工，孔口应选取盖板进行覆盖，避免落入杂物。在土内夯锤停留时间不能太久，防止加大摩阻力造成提拔难度增加。成孔后，立即检查孔位、垂直度、桩径和深度，桩孔中心点的偏差不应超过桩径的0.4倍（即16cm），桩孔垂直度偏差小于1.5%，孔径误差为－20mm、深度误差为+500mm；再进行成孔施工时，先外后的是施工的一项重要规则，同排内的桩孔间隔至少一孔或者两孔，及时检查成孔之后的桩孔是否发生缩颈，渗水和回淤的现象，并对以上现象做好记录。4）桩孔回填与夯实。一般采取就地挖取的纯净黄土与粘性土作为桩孔回填材料，这种材料不能应用于有机质含量8%以上的表层耕土或淤泥质土与杂填土内，这种土质中回填此类材料应进行过筛作业。公路工程施工中，都会选用偏心轮夹杆式夯实机械作为灰土挤密桩施工的桩孔夯实机械，其夯锤重量为340千克，落距为45cm，夯击次数为一分钟35到40次，夯锤提升主要依靠摩擦力。通过夯实试验，对每次填料数量与夯击次数进行合理确定。夯实机就位后必须确保其平稳性，夯锤应与桩孔位置对准，并确保其能自由落入孔底。夯填施工前，必须对孔径、孔深等位置进行详细检查，确保符合施工要求进行施工。填料施工前应对孔底夯实，夯击次数一般孔在8到10次以上，确保其深度在30cm到50cm以下时，其含水量符合施工要求后，进行分层夯填。遵循相关规定数量指定专人进行均匀填料，不能把送料车向倒料入孔直接倒入。交替进行填料与夯击作业，夯击时应确保其均匀度，当夯击到高于设计标高20到30cm位置时，停止夯击作业。选用素土轻击方式处理桩顶到地面空档位置，做好桩上灰土垫层后，应及时挖除多出设计桩顶的桩头与松动土层。

5 结束语

综上所述，公路建设作为国民经济发展的重要组成部分，在交通建设、经济发展、缩短城乡差距中起着关键性的作用。近年来，随着社会经济发展速度的不断提升对公路工程建设提出新要求，公路作为交通工程的重要组成部分，要求通过创新体制、完善政策，进一步提升工程建设力度。灰土挤密桩技术作为公路工程施工的重要方式，其施工效果是否良好直接影响着公路工程的整体质量，为此，施工单位必须重视灰土挤密桩技术的应用，在规范施工工艺的同时，不断改进技术，提高公路建设的整体质量，推动交通经济的高速发展，为国民经济增长提供一份力量。