公路工程湿陷性地基处理灰土挤密桩技术分析

龚远军

摘要：随着我国科学技术的发展进步，各行业各领域都呈现出突飞猛进的态势。本文主要分析黄土地基湿陷的原因，探讨黄土地基的处理方法，并对灰土挤密桩补强黄土地基的机理进行阐述，结合具体工程实践，对灰土挤密桩的施工工艺进行了探讨与摸索，制定合理的施工流程，关注施工的技术要点，并对灰土挤密桩复合地基的质量进行了检测，结果表明，采用灰土挤密桩处理黄土地基效果较好，地基承载力大大提高，地基湿陷性基本完全消除。

关键词：灰土挤密桩；湿陷性黄土地基；应用技术

引言

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，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，改善黄土地基的特性。本文通过试验研究，探讨挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的合理桩距，为同类工程提供参考。

1概述

1.1灰土挤密桩的特点

1.1.1定义

灰土挤密桩法主要是在地基成孔中通过冲击、沉管等方式进行，然后将素土或者是灰土填入到孔中夯填成桩，然后再通过挤压的作用，从而让桩之间的土在一定的时间段内得以挤密，从而逐渐地形成一种复合地基的处理方式（桩体和桩周挤密土组成）。

1.1.2加固机理

灰土桩主要是通过一定的配合比进行土和石灰的拌合，并且在桩孔内进行夯实处理加密之后从而形成的桩，在化学性能方面，此类型材料具有水硬性以及气硬性，由于石灰内带负电荷的粘土颗粒与带正电荷的钙离子之间出现了相互吸附，从而凝聚出胶体，随着灰土龄期的不断增长，也提高了土体本身的固化作用，从而逐渐地增强了土体本身的强度。在力学性能上，能够让挤密地基达到预期的效果，从而消除其湿陷性，提高地基本身的承载能力以及抗变形的能力。

1.2湿陷性黄土

1.2.1黄土的基本特征

黄土类土是一种产生于第四纪大陆特殊的松散堆积物，其按工程性质可分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土，还有自重和非自重湿陷性黄土等，湿陷性黄土的颗粒以粉粒为主，呈黄色或黄褐色，孔隙大且肉眼可见。黄土按地层特征可分为新近堆积黄土，新黄土，老黄土。新近堆积黄土，最大直径在0.55cm~2cm之间，结构松软，土质不均匀，似蜜蜂窝。新黄土有大孔的发育，土质较均匀，有的会有小硬结石等，结构稍密或中密，所以它们两者与工程建筑关系密切相关，一般都有湿陷性。而老黄土则基本不具有大孔，土粒均匀，层理的发育很少见，质地较密实，土质均匀，且有小石子的存在。因而一般没有湿陷性问题存在。

1.2.2湿陷性黄土带来的工程危害

①边坡剥落：边坡的剥落程度与风化程度、矿物成分有关，如果边坡未施作边坡防护，会在昼夜交替和天气变化的情况下边坡发生剥落，一般情况下阳面的比阴面的严重。②边坡冲刷：边坡冲刷与土层、坡度、降水等有直接关系。边坡越陡，水流速度越快，对边坡的冲刷就越强。在强降雨或急降雨时，冲刷更严重。土质松散的比土质坚实的更易被冲刷。③边坡坍塌、崩塌。当坡度较陡或道路上方有悬石时，很容易沿着岩石节理发生崩塌或坍塌，破坏力较强。④地基下陷；由于施工时地基处理不彻底，雨后施工没有达到规定的含水量就立即施工、压实度不够等都会为地基的下留下隐患，使行车安全受到严重的威胁。

2灰土挤密桩的设计

2.1定义及设计原理

灰土挤密桩是由素土、熟石灰按一定比例拌合，沉管挤土成孔，灰土分层夯填，与桩间土和垫层一起形成复合地基。即利用打桩机或振动器将钢套管打入地基土层并随之拔出，在土中形成桩孔，然后在桩孔中分层填入石灰土夯实而成灰土桩。它与夯实、碾压等竖向加密方法不同，属横向加密土层。施工中当套管打入地层时，管周地基土受到了较大的水平向挤压作用，使管周一定范围内的地基土的工程物理性质得到改善，其密实度增加、压缩性降低、湿陷性全部或部分消除。

2.2承载力

湿陷性黄土地基经过土桩挤密之后，其工程物理性质发生了明显地变化，土桩与桩间挤密土由于工程物理性质相近，两者能较好的共同作用——合理分担荷载，即共同组成了所谓的复合地基，一般称为（灰）土桩挤密地基。（灰）土桩挤密地基的容许承载力，根据P–S曲线上的拐点确定的比例界限所对应的荷载值或相对沉降量s/b＝0.015－0.020所对应的荷载值，综合分析来确定（b为承压板宽度）。

2.3桩孔直径

桩孔直径主要取决于施工机械的能力和地基土层的原始密实度。选择的桩径过小，桩数增加，这样就增加了打桩和回填的工作量;桩径过大，桩间土挤密效果不好，不能完全消除黄土地基的湿陷性，土的均匀性也差，同时要求成孔机械的能量也太大，振动过程对周围建筑物的影响大。总之，选择桩径应对以上因素进行综合考虑。

2.4桩孔深度

挤密孔深度主要取决与湿陷性黄土层的厚度、性质以及成孔机械的性能。最小不得小于4-6m，因为深度过小使用土桩挤密不经济。对于非自重湿陷土黄土地基，其处理厚度应为主要持力层的厚度。即基础下土的湿陷起始压力小于附加压力和上覆土层的饱和自重压力之和的全部黄土层，或附加压力等于自重压力25%的深度处。

2.5处理宽度

挤密（灰）土桩地基的效果也与处理宽度有关，当处理宽度不足时仍可能使基础明显下沉。根据现场浸水试验，挤密（灰）土桩的处理宽度采用以下数值较为安全：在非自重湿陷土黄土地区，挤密地基每边超出地基边缘的尺寸不小于0.3m，对于土桩挤密来说则不得小于0.5m。

2.6桩孔的平面布置

布孔的基本原则是尽量减少未得到挤密的空白面积。因此，桩孔应尽量按等边三角形排列，这样可使桩间上得到均匀挤密。但有时为了适应基础几何形状的需要或需要减少桩数，也可以按正方形、梅花形布置。

3施工工艺

3.1施工准备

本文对钻探资源、地基土和桩孔的击实试验数据、土体的均匀性和含水量变化进行了详细的分析和研究。详细研究了定位方案、基础和桩孔布置施工图，对邻近地区、地下建筑物及邻近建筑物的信息管道进行了调查。评价率和饱和度，当地基本土壤含水量小于12%或24%，饱和度大于65%。根据施工计划图标、桩孔位置及施工顺序、机械作业路线、临时设施及材料堆放位置，确定钻孔机械及质量检测设备，制定劳动力计划，制定冬雨季安全保证及工作措施。当场地内部质量变化较大或土壤含水量超过2%时，应在施工前进行试验，以确定质量和压实效果。在同一土壤区域至少进行了两次钻探试验。当田间土壤含水量小于14%时，可采用人工预湿法使土壤含水量接近最优值。可采用预挖深水孔（铲每1-2次挖3/4x8cm深卵石）。施工前浸泡1-3天。

3.2灰土材料的拌合

石灰材料选用Ⅲ级及以上的新鲜块灰，在拌合施工前1d～2d，进行石灰的消解，消解采用注水式，在石灰中插入5cm的钢管，钢管上钻5mm的小孔，钢管呈梅花桩式布置，间距≤100mm。消解后的石灰过筛，对于大于5mm粒径的颗粒进行废弃，测试材料中有效钙镁含量，不达施工要求不得用于拌和施工中。拌和用土施工前同样过筛，检测其塑性指数与有机质含量。拌和采用灰土拌和机，在料场集中拌和，自卸汽车运送至施工现场，配合比可选用石灰∶土=3∶7，灰土材料为随伴随用，过夜或淋雨等变潮的灰土材料严禁使用。

3.3沉管成孔

采用振动沉管机，桩径400mm，桩间距1200mm。施工时钻机需准确平稳，避免施工时出现倾斜等问题。在桩管上设置明显且牢固的尺度标志，每锤击一次记录下沉米数。沉管开始时轻击慢沉，后续按设计正常速度进行，沉管过程中严格控制贯入速度与垂直度。当桩管下沉至设计深度后，将桩管拔出，桩孔形成，注意不要让桩管在土中搁置较长时间，出现拔管困难或造成桩周土体塌陷。成孔完成后对桩孔质量进行检查。

3.4加密质量检测

施工完成后，对灰土挤密桩处理地基的质量进行检测，主要包括7d后复合地基的承载力、桩体填料的平均压实度，桩间土体的平均压实度、桩间土体的湿陷性检测。

4结语

随着建筑工程的建设和发展，浅埋基础和地基的承载力往往不能满足设计要求，因此采用灰土挤密桩法加固湿陷性黄土的应用越来越广泛，该加固方法可靠、有效、经济效益好，但其理论研究远远滞后于工程实践，为此应更多的注重理论研究，为其他类似工程提供有效的参考资料。

参考文献

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