灰土挤密桩在公路湿陷性黄土中的应用

吴政轩

摘要：本文在了解湿陷性黄土湿陷机理的基础上，介绍了湿陷性黄土常见处理方法，并结合具体工程案例，对公路湿陷性黄土施工中灰土挤密桩施工工艺进行了分析与探究。

关键词：灰土挤密桩;湿陷性黄土;加固原理

一、湿陷性黄土的湿陷机理

湿陷性黄土的物质组成以粒径大于0.005mm的粉粒含量为主，起着骨架颗粒的作用，由于黄土是在干旱半干旱的气候条件下堆积，骨架颗粒间的干摩擦力阻碍颗粒紧密排列，而造成大量的架空孔隙，这些物质主要为粘土矿物，陪伴氧化物及碳酸钙，使颗粒间产生一定的连结强度，黄土具有一定的孔隙水，它们主要集聚在颗粒连结处呈现出不连续分布。黄土在外部荷载作用时，由于湿陷性黄土特殊的支架大孔结构，并且其颗粒成分非常的不均匀，即使在均匀的外力作用下土骨架中所受到的应力也是不均匀的，而是在土颗粒的胶结物上发生应力集中。在水的作用下骨架颗粒间的非抗水胶结物本身发生了软化，连结强度减弱，在应力集中的情况下，就更容易发生破坏，当残留的连结强度抵抗不了使颗粒移动的外力时，部分抗水胶结也被破坏，粒间接触处发生断裂，黄土的粒状架空结构体系崩溃，导致了黄土的湿陷。这就是黄土在外部荷载作用下的变形过程。

二、湿陷性黄土常见处理方法

（一）垫层法

垫层法也被称为垫层置换法，主要就是通过开挖的方式将地基底部以下的湿陷性黄土范围之内的所有软土部分或者全部挖出，并且置换成为压缩性比较小的砂、碎石、灰土、素土、粉煤灰、石灰粉煤灰、干渣等，这些置换的材料没有侵蚀性，并且经过振实、碾压之后就可以作为地基的持力层。对于建构筑物而言，在其中可能存在较多的震动设备，会产生附加的震动荷载，因此，垫层法是较为安全和较好处理效果的湿陷性黄土地基处理方法。

（二）复合地基

复合地基主要指的是多种深层加固方法通过桩和被挤密的桩间土构成的地基。和天然地基处理不同，也不属于一般的桩基，而是属于一种特殊的复合地基。一般主要可以分为几下几种类型：根据桩所用材料不同主要可以分为碎石桩和石灰桩等;按桩强度主要可以分为有柔性桩、半刚性半柔性桩（主要指水泥桩）和刚性桩（主要指钢筋混凝土预制桩）。

（三）挤密桩

挤密桩是一种人工复合地基，其本身属于一种深层地基加固方法。主要就是利用沉管在地基当中形成桩孔，然后在桩孔内部填夯水泥石灰、灰土、粉煤灰、素土等材料，通过挤密的方式来加固地基。这种桩对于湿陷性黄土也有较好的处理效果，并且通过以土治土、就地取材可以有效缩短工期，整个施工的费用也较低，可以消除湿陷性黄土浅层以及深层部分或全部湿陷性。其中灰土桩和石灰粉煤灰桩可以运用在地下水位以上，处理深度大约为5-15m，含水量介于14%-23%的湿陷性黄土地基。如果主要目的是为了消除地基湿陷性，一般主要采用土桩;如果是为了消除湿陷性，降低压缩性，提高承载力，一般采用灰土挤密桩。

三、工程概况

某公路工程全长34.2km，其中DIK1366+470+608段路基主要以填方为主，分布有湿陷性黄土，具自重湿陷性，湿陷土层厚度约15m，湿陷等级Ⅲ级。故采用灰土挤密桩进行地基处理，共设计2506孔，桩长26342m，桩径0.4m，桩间距0.9m，梅花型布置。

四、灰土挤密桩在公路湿陷性黄土中的应用

（一）施工准备

在灰土挤密桩正式施工前，首先要对当地的地形、地貌及地质情况进行现场勘测，准确了解当地土壤结构成分、土壤含水量及近年来的降水规律，为制定湿陷性黄土处理方案提供依据。其次检查施工设备及人员。对施工过程中所用的各种机械设备进行检查和调试，对检查出的各种问题和不足要及时进行维修和更换，确保设备性能良好能正常发挥作用。施工人员要熟悉施工流程及具备专业的操作技术，明白施工中的重点部位及注意事项，严格按照施工方案规范操作，确保施工过程的安全高效进行。再次以施工图纸为指导，严格按照施工流程做好地面平整、测量放样、桩位布点设置、施工材料准备、成孔、夯实等各项工作。并根据施工具体情况灵活应对各种问题和不足，灰土桩成桩之后要对施工质量和成桩效果进行检测，确保灰土挤密桩施工效果能真正实现对湿陷性黄土地基加固的作用，为高速公路工程提供强有力的基础。

（二）施工材料

灰土桩的材料主要是石灰与黄土的混合物，即石灰土。石灰要事先进行消解变成熟石灰，然后与黄土按照一定的比例进行拌和。在拌和之前要确保石灰与黄土纯净无杂质，通过过筛的方式来实现石灰与黄土颗粒直径及纯净程度的控制。混合料的含水量要根据拌和用土和石灰的标准实验确定，拌和过程中严格控制，确保混合料的含水量符合灰土桩的施工需要。

（三）灰土挤密桩施工

首先要对施工场地进行平整处理，根据桩孔平面布置图以及桩位图，对施工段进行测量放样确定出桩位的准确位置，做好标志并编制桩号。对照施工图纸检查桩位、桩距及平面布局，确保桩体布置符合施工要求，同时要做好相应的文字记录。具体施工前，要做好施工材料、设备和人员的准备工作，并提前做好石灰、桩间土、夯填土的最大干密度检测。土料宜采用天然的黄土，控制好土料的颗粒直径、有机质含量;生石灰块要用水进行消解处理。石灰土要进行现场拌和，拌和过程中要确保石灰和土料的充分融合，并且要即拌即用，确保石灰土的最佳含水量。严禁使用停留时间过长的拌和土，以免因其质量下降影响桩体质量。桩机安装并且检查调试成功后，即可进入正式成孔阶段。施工过程中要保证桩管、桩尖、桩锤始终处于同一垂线上，利用桩锤向下的击打力将套管压入土层中。

（四）成桩

对桩机进行安装和调试后，在保证桩机安装位置合理且平整的基础上，对桩位和桩架进行检查，在完成上述工作后进入成孔操作工序。在施工过程中，要对照施工图纸对桩径、桩体长度、桩体的垂直度及桩位偏差进行监测，并将测量数据做好记录，为进行桩体质量的分析工作提供数据参考。一旦在监测过程中发现沉管速度、桩体直径发生变化时，要及时拔出套管进行檢查，迅速上报给相关部门作出处理，以此确保成桩质量。在夯实成桩过程中，首先要由操作人员根据事先确定的下料参数进行试验，根据压实度的要求得出石灰土的夯填高度值、夯击次数等。在夯填过程中，夯机工作效率要与桩机工作效率相适应，以免因间隔时间过长引发桩体质量缺陷。

五、结束语

综上所述，近年来，灰土挤密桩在处理软弱地基方面，因其施工速度快，造价低廉，施工设备简单，技术可靠，大量使用工业废料，社会效益好和承载能力提高较快等特点，已日益成为经济有效的地基处理方法之一。而对于湿陷性黄土来说，除了消除其湿陷性外，灰土桩还与挤密土一起构成复合地基，提高地基强度，减小地基变形，改善黄土地基的工程特性。

参考文献：

[1]李秉文.灰土挤密桩在高速公路湿陷性黄土地基中的应用[J].江西建材，2015（1）：29-30.