灰土挤密桩在湿陷性黄土路基施工中的应用与分析

张翼 关二伟

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，为此，必须合理选择地基处理方法。灰土挤密桩的应用，可有效降低地基湿陷性，提高路基压实度及强度，具有良好的施工效果。基于此，本文在全面了解湿陷性黄土特殊性的基础上，结合具体案例，阐述了灰土挤密桩的技术原理，并对其施工工艺和质量控制措施进行了分析与探讨。

关键词：灰土挤密桩;湿陷性黄土路基;技术原理

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

某公路工程全长34.2km，其中部分路基主要以填方为主，分布有湿陷性黄土，属于自重湿陷性，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2 506孔，桩长26 342m，桩径0.4m，桩间距0.9m，梅花型布置。

3 灰土挤密桩技术原理

挤密桩作为软基处理中的重要方式，一般情况下，广泛应用于湿陷性黄土地区，其操作原理为：选用冲击或振动的方式，向原地基内打入圆柱形钢质桩，随后拔出，确保桩孔形成，并进行回填与夯实施工，通常选用的回填材料包括：素土、灰土、石灰土、水泥土等，确保桩体直径增大，与原地基共同形成复合地基。

灰土挤密桩法是在基础底面形成若干个桩孔，随后填入灰土与分层夯实，进而对地基的承载力或水稳性进行有效提升。灰土桩应遵循一定体积进行石灰与土的拌和，在桩孔内夯实加密并以此成桩，在化学性能方面这种材料具有良好的气硬性和水硬性，因材料内带正电荷钙离子，并与带负电荷黏土颗粒相互吸附，逐渐产生胶体凝聚作用，同时不断增长灰土龄期，进而达到固化土体及土体强度增强的作用。从力学性能方面看，灰土桩主要起到挤密地基的作用，在地基承载力提升的同时，还可以将其湿陷性消除，进而减少沉降量。

4 灰土挤密桩施工工艺

1）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。

2）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。

3）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搅拌，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。当成孔后，要及时对桩孔质量进行检查，对孔径和深度进行观测，看偏差是否超过容许值，轻微缩颈可削扩至能满足填夯施工。

4）填夯施工。在填夯施工前，应先进行填夯試验，对填料数量和夯击次数进行确定，按照夯实质量的标准对检测方法进行检测，确保其达到施工的指标。当挤密成孔检查合格后，应及时进行回填夯实，应先底夯，确保有效地进行深度的处理，一般底夯要8次以上，直到听到清脆锤声为止。然后进行填料夯实，根据试桩所取得的参数，确定每次分层填料的厚度、夯锤的高度、夯击的锤数，直到每层听到清脆锤声，方可进行上一层填料夯实。

5 灰土挤密桩施工质量控制措施

1）灰土桩桩体回填前，各作业队根据配备的夯实机具形式、锤重进行压实度的试验，确定虚填厚度、夯击次数。试验由各工区负责人负责、试验室配合采集数据，此数据只作为各施工队内部控制压实度的依据，项目部不以施工过程中的夯击次数作为合格依据，项目最终以检测的压实度为合格依据。

2）人工回填时，装载机将灰土堆放在孔口的距离必须大于1m，这样可以保证人工从铲灰土到填入孔内有一定的时间差（通过距离保证时间差），同时可避免人工一次性将大量灰土直接推入孔内。

3）夯实过程中操作人员必须随时观察夯实机的运转情况（夯实机就位是否平稳、夯锤是否在孔中心、夯锤提升高度是否正常、夯锤是否处于自由落体状态、且每次夯击是否夯实、自动回机灰土流量是否正常），保证夯实效果。

6 结束语

综上所述，近年来，伴随国民经济的迅速发展，我国经济持续增长，公路建设里程越来越长，规模持续扩大。越来越多公路不得不修建到不良地基之上，如湿陷性黄土路基，此类地基湿陷性较大，将严重影响地基承载力及强度。为此，必须合理选择处治技术，如灰土挤密桩法，该工艺的应用，可大幅提升路基土强度，消除或改善土的湿陷性，提高工程建设整体质量。

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