湿陷性黄土路基施工技术研究

马勤霞 张 辉

（洛阳市兴通公路工程有限公司，河南 洛阳 471000）

随着交通事业的迅速发展，公路建设里程持续增长。作为第四纪的一种特殊沉积物，黄土颗粒含量大、孔隙率大，且具有易冲刷、湿陷性等特性。尤其是浸水后，在自重应力等作用下，黄土自身结构将发生变化，附加变形显著。加之天气恶劣，路基极易产生大量病害，如不均匀沉降、滑塌、失稳，严重影响路基承载力。若这些病害问题得不到重视，不能及时解决，将会严重制约我国公路建设事业持续、健康发展。为此，如何解决湿陷性黄土路基病害问题成为目前亟待解决的一个难题。本文从湿陷性黄土特点入手，首先分析了湿陷性黄土的几种常用处治方法；然后以某公路工程为研究对象，结合病害调查结果,最终提出了灰土挤密桩防治方案，希望能够有效消除湿陷性黄土病害，提升工程整体质量。

1 湿陷性黄土的特点

黄土是第四纪时期形成的土状堆积物，相比其他土质，黄土较为疏松，其特点为多孔性、垂直节理发育、层理不明显、透水性强、湿陷性等。黄土是在干燥气候条件下形成的一种多孔性具有柱状节理的黄色粉性土，当受到水浸湿后，由于黄土湿陷性特性，将会产生严重沉降问题。因此，在湿陷性黄土地区修建公路工程时，必须先对黄土湿陷性有所了解，才能保证采取的地基处治方案科学、有效。一般情况下，可通过湿陷变形系数来表述黄土的湿陷程度。湿陷变形系数是指在自重等因素的作用下，单位厚度的土样遇水后将会产生一定湿陷量，可通过土壤浸水压缩试验来确定该湿陷量，黄土湿陷性特性直接反映出了黄土对水的敏感程度，也可通过湿陷变形系数来准确判定黄土的湿陷性等级。从力学性质角度来讲，湿陷性黄土的特性主要体现在3点：

1）结构性。湿陷性黄土结构强度变化较为明显。没有破坏结构强度，或未出现软化情况时，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，体现出软化、湿陷性等特点。

2）欠压密性。因地质条件的影响，导致湿陷性黄土始终处于一种欠压密状态，无法压密。

3）湿陷性。基于黄土自身特点，湿陷性黄土湿陷变形问题较为突出。要求在施工前，必须做好地基处理工作。

2 湿陷性黄土路基常用处治方法

1）强夯法。强夯法多用于孔隙及含水量较大的软弱粘性土地基。其加固原理为在强烈冲击能作用下，土层可产生巨大压力和冲击波，从而压缩土体孔隙，并在夯击点周围形成裂隙良好的排水通道，便于顺利排出土内孔隙水，保证土体快速固结。

2）灰土挤密桩法。灰土挤密桩法不同于强夯法，属于横向加密处理。是指在成孔过程中，通过横向挤压周围土层，促使桩孔内土向周围挤压，从而增强桩间土的密实性，随后向桩孔内装入备好的灰土，并一层一层振捣压实，直到满足设计标高，并由此形成复合地基，全面提升地基承载力。

3）水泥土搅拌法。水泥搅拌桩施工中，采用的固化剂为水泥、石灰等材料，利用深层搅拌设备，强制搅拌软土和固化剂，从而产生一系列的物理化学反应，增强地基的强度、整体性。在湿陷性黄土地基加固中，水泥搅拌桩具有施工便捷、成本低、加固效果良好等优点。

3 工程概况

某公路工程沿线多为黄土层，厚度大，呈中等-强湿陷特点，5～10m为湿陷层厚度范围。为了消除湿陷性，有效提升路基稳定性和地基承载能力，经多方商议，最终决定采用灰土挤密桩处理本路段湿陷性黄土问题，希望能够通过灰土挤密桩施工，消除黄土湿陷性，达到理想的处理效果。

4 灰土挤密桩在湿陷性黄土路基中的施工工艺

1）施工准备。施工前期，需做好清表和土方开挖工作，要求开挖至灰土桩设计顶标高处，现场做“三通一平”、根据基础平面图进行轴线、桩位测量与设置。为了保证后期大面积施工质量，可先选取具有代表性的路段作为试验段，从而确定各项施工参数，比如填料分层厚度、夯击次数、灰土拌和量等等。待试验段检验合格后，才能进行大面积施工。

2）材料选择。（1）石灰。石灰是灰土挤密桩施工工艺的主要材料，可采取新鲜的生石灰，保证石灰内活性CaO+MgO含量在55%以上，粒径不大于5mm，含石量小于或等于5%。（2）土料。按照设计规定，合理选择土料。要求采用塑性指数4以上的粉土，其有机质含量不得超过5%，严禁使用粗粒土、膨胀土等。

3）测量放样与桩位布设。按照设计要求，将路基边桩、中桩等位置测定出来，并确定各桩位和路中心的间距，并布设路线控制桩。布桩时，要求采用正三角形，钻孔深度控制在30～40cm，φ2.5cm，并灌入白灰标注及编写桩位号。

4）成孔。在灰土桩夯实加固地基当中，成孔至关重要，成孔直接的优劣，对夯实效果和地基承载能力影响很大。按照成孔是否取土划分，可将其分为2大类，第一，排土法成孔，又包括2类，即人工法成孔，长螺旋钻机成孔。第二，挤土法成孔，又包括三类，即锤击沉管法、振动沉管法及冲击成孔法。其中适用性最强的为冲击成孔法，基本上不受地下水等因素制约。按照施工要求，灰土挤密桩施工中，可按照“外—内”的顺序进行设置，为了避免振动挤压过程中，相邻孔会出现缩孔、塌孔等问题，同一排当中可间隔1～2孔布设。在整个成孔施工中，要做到以下几点：第一，钻进进入施工现场之后，可按照桩长进行钻塔、钻杆安装，严控钻具长度，避免因长度不合适，影响钻孔垂直度。第二，钻机定位后，可先做相关检查，钻尖和土桩点之间的误差要严控在10mm以内。与地面接触后，要放慢下钻速度，特别是遇到地表硬层、冻土层时，应先通过风镐等将硬层、冻土层凿破后，再进行钻进施工。第三，钻至设计孔深，需做好各项检查工作。比如，钻孔深度是否达到要求，是否存在虚土等等。

5）夯实成桩。采用100～300kg夯锤进行夯实成桩。在夯实过程中，主要施工流程为先连续对孔底处进行8次夯击，待保证地基土密实度满足要求后，按照“一填三夯”的原则进行填筑施工，成桩之后，便可通过振动压路机进行碾压，并进行灰土垫层填筑。

5 结束语

综上所述，随着经济社会的迅速发展，承载着经济往来、人员与文化密切交流的公路网愈加完善。公路建设规模与水平是衡量一个国家、一个地区经济实力的重要指标，随着公路建设里程的持续增长，目前，我国已形成了覆盖面广、道路状况优良的公路网络。黄土是一种黄红色、含钙质的粘性土，其特性为渗透性、湿陷性和易崩解性强，不利于路基稳定。为消除黄土湿陷性和有效防治路基病害，分析了当前公路工程建设中常用的几种处治措施，其中灰土挤密桩是一种高效、简便、成本低的加固技术，将其用于湿陷性黄土地基加固施工，可消除地基土的湿陷性，提高路基承载力。