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试分析灰土挤密桩在湿陷性黄土路基中的应用

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：马刚

[导读] 摘要：灰土挤密桩是湿陷性黄土路基处理的一种重要方法，具有承载力高和经济效益好等特点，能够有效降低复合地基桩间土的湿陷性。

        甘肃省公路建设管理集团有限公司甘肃庆阳 745200
        摘要：灰土挤密桩是湿陷性黄土路基处理的一种重要方法，具有承载力高和经济效益好等特点，能够有效降低复合地基桩间土的湿陷性。本文主要探讨了灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的应用，供相关人员参考。
        关键词：灰土挤密桩；湿陷性黄土；路基；应用
        1湿陷性黄土的特殊性
        湿陷性黄土是一种特殊的土。当湿陷性黄土的含水量增加到一定值时，在一定外力作用下，易发生坍塌，即湿陷。庆阳地区黄土主要为沟谷新近堆积黄土（Q4 2al+dl）、上更新统风积新黄土（Q3 eol）、中更新统残积古土壤（Q2 el），中更新统风积老黄土（Q2 eol）。从力学性质上看，湿陷性黄土的特殊性主要体现在5个方面：
        1.1结构
        湿陷性黄土是一种结构性土，其结构强度比较显著。在某些情况下，可以避免破坏原始的单元结构。当结构强度未失效时，往往表现出低压缩性和高强度的力学特点。结构一旦破坏，其力学性能将发生很大变化，表现出软化和溃散的力学特点。
        1.2欠压密性
        由于地质条件的特殊性，在长期沉降作用下，相比综合粘性强度增长率，上覆压力下的湿陷性黄土的增长率更低，不能克服综合粘性力的影响，导致压实无效，所以总是欠压密的状态。
        1.3湿陷性
        由于黄土本身的特性，再加上力、水等因素的影响，根据黄土湿陷性试验，该区黄土的湿陷系数 0.009≤δs≤0.073，自重湿陷系数 0.010≤δzs≤0.038，经计算总陷量△s 为 813.80mm，自重湿陷量△zs 为 404.40mm。综合评价路基区段属自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅳ级（很严重），湿陷性黄土的湿陷问题十分严重。
        1.4崩解性
        湿陷性黄土浸水后，极易发生快速的湿陷，对路基的强度和稳定性有很大的影响。
        1.5受含水量影响较大
        湿陷性黄土对含水量非常敏感，当含水量小时，容易产生粉尘；当含水量大于最佳含水量时，容易产生制浆现象。
        2灰土挤密桩施工原理
        对于湿陷性黄土，采用灰土挤密桩的施工方法，可以提高地基的稳定性，减少施工后的沉降。夯扩锤在施工时，地基土会受到较高的压缩应力，桩身强度也会得到提高，在高性能动力夯实作用下，孔内钢筋材料的截面积将增大。地基处理后，在注水或荷载作用下不会发生明显的压缩变形，但受挤压后，会形成压实度受影响程度较高的区域，受挤压的部分将得到加强，土体将增大，周围的模量和压缩变形将得到有效的控制。通过灰土挤密桩复合黄土地基，提高了路基整体的均匀性，桩箱土也能得到有效加固。
        灰土挤密桩的作用表现在其工作原理上，包括：灰土挤密桩的施工以当地土料为基础，施工简单。如果施工场地相对狭窄，可在现场使用，避免了大量土方开挖，给现场施工带来困难。在施工安全性无法保证的情况下，采用灰土挤密桩法，施工所采用的工具少，成本低。灰土挤密桩的挤密效果取决于桩土本身，桩土压力不会超过桩土的初始压力。在施工过程中，由于桩间土的侧向约束，当桩间土受到部分压缩时，桩间土的侧向压缩会发生变形。在一定的约束条件下，压力与沉降呈线性关系，当土中的应力不超过其初始压力时，就可以完全消除，在桩间土中的应力施工时，基底压力可以降低。
        3灰土挤密桩在湿陷性黄土路基中的要点
        3.1灰土挤密桩技术
        灰土挤密桩会产生较大的侧向和周边黄土，可以减小土与土之间的孔隙压力，增加土与土之间的密度，最后采用通风钢管桩沉入土中，并采用振动打桩机打入土中，取得很好的效果，特别是在灰土挤密桩所用的桩材一般为强桩，效果更加明显。当石灰土相互作用时，桩体通过化学反应和物理反应进一步冷凝，形成由桩体和封闭土组成的复合地基，有效地改善了地基土的承载力，取得了更好的施工效果，以确保整个公路的质量。

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        3.2参数的确定
        为保证灰土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的可行性，施工前应确定施工参数。通过试验，可以对数据进行更及时、准确的测量，了解其是否符合有关规范和标准，是否满足施工要求。
        3.3施工材料控制
        （1）可塑性指数大于4的黄土或粉质土，要求其有机质含量控制在5%以内，施工期间严禁占用耕地。此外，在使用土壤之前，应进行筛选工作，确保土块的粒径在15mm以内。
        （2）采用新鲜石灰，活性Ca+MgO含量大于50%，使用前7天进行消解、过筛处理，粒径控制在5mm以内，避免生石灰的发生。
        （3）根据回填土的要求，搅拌灰土时，应在使用过程中搅拌。搅拌完成时间超过24小时的灰土不得用于施工，如果石灰土已经浸透，也不能使用。
        3.4施工工艺
        （1）振动下沉。上述施工工作完成后，打开振动锤。当沉管振动达到设计深度时，可同时进行振动和加料施工，同时将沉管拔出。特殊情况下，可向后插入，保证桩径大于400mm。
        （2）压力压实。粉煤灰灌入地面后，停止振动施工，然后打开振动锤继续进行振动压缩施工，压缩量尽量控制在5m内。
        （3）用重锤砸碎。拔出修土管后，用夯锤将孔内土夯实，然后将灰倒入孔内，逐层夯实。层厚一般控制在20cm以内，夯击次数控制在20次以内。落锤高度一般不超过4米，以确保夯实效果满足施工要求。
        3.5质量检查
        （1）质量控制点。施工前应进行足够的成桩和夯实试验，检测地基含水量和夯扩次数，以获得合理的参数。严格控制原材料质量，筛选灰土材料后选择合理的方法，确保土壤含水量符合实际要求。质检员应严格检查各桩孔质量，记录数据，尽量避免遗漏数据，并对桩身质量进行抽查。
        （2）检验方法。对于桩身的强度和密度，可以选择钻孔取样的方法进行检测，对桩身的质量进行现场取样，对桩的深度进行终孔检查，对桩径和桩位用直尺测量，对每一指标的垂直度进行直线检查，以确保质量各项指标均符合实际要求。
        4湿陷性黄土地基处理中的问题与对策
        首先，对于一些坡度较大的地区，使用履带式打桩机是不可行的，在施工中难以保证桩的垂直度，影响最终桩长。其次，在施工过程中，如果发现某些地方的土壤过于干燥，在成孔时管道很难下沉，这可能会影响桩间的压实处理。针对这些问题，在施工过程中可以将土壤层浸入水中，使地基土的含水率满足实际要求，便于后续的管道沉降。三是在控制含水量的基础上，将锤击移动桩头沉入管内成孔，使桩尖保持40°左右，并在管顶将翻板与桩管分离，可有效避免负压现象，提升后续管道拉力。该方法在实际工程中得到了广泛的应用，有效地避免了管颈问题，提高了施工质量。
        5结论
        在湿陷性黄土地基处理中，采用灰土挤密桩可以有效地解决地基的缺陷。利用振动打桩机，可以减少地层的孔隙率，提高土体的密度层。因此，灰土挤密桩在我国湿陷性黄土地基处理中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果，最终得出以下三个结论：
        （1）为了更好地解决湿陷性黄土路基病害问题，做好防治工作，有必要了解湿陷性黄土的特性。
        （2）公路工程段湿陷性黄土量大，一般存在强度低、稳定性差的问题。如果湿陷性黄土地基处理不当，就不能满足地基承载力的要求，甚至会出现严重的质量问题。因此，有必要采取科学有效的加固方法进行有效的处理。
        （3）通过确定灰土挤密桩和灰土材料参数，要求施工严格按照工艺流程进行，确保施工质量。施工结束后，根据桩施工前后灰土压实的具体情况进行试验，试验方法分别为贯入试验、环刀取样试验等，若压实度大于95%，湿陷性黄土的湿陷系数明显降低，达到了预期的施工效果。
        参考文献：
        [1]贾国帅.灰土挤密桩在湿陷性黄土路基处理中的应用效果分析[J].建设科技，2017（22）：144-145.
        [2]张骞.灰土挤密桩在湿陷性黄土路基中的设计及应用[J].交通世界，2019（33）：72-73.