1、灰土挤密桩在黄土路基处理上的应用摘要：灰土挤密桩作为处理湿陷性黄土地基的一种常用手段，已被广泛应用。灰土挤密桩对于消除地基土的湿陷性、提高复合地基承载力效果极其显著。本文首先分析了湿陷性黄土的特性及灰土挤密桩的特征，然后详细探讨了灰土挤密桩处理黄土路基施工技术应用，最后对其施工质量检测中的问题进行了说明。 关键词：灰土挤密桩；湿陷性黄土；路基；填夯；沉管 Abstract: as the lime-soil compaction pile to deal with collapsible loess foundation is a commonly used method, has been
2、widely used. For lime-soil compaction pile to eliminate the collapsibility of the foundation soil, improve the effect of bearing capacity of composite foundation is extremely significant. This article first analyzes the characteristics of collapsible loess and the characteristics of the lime-soil co
3、mpaction pile, and then discusses in detail with lime-soil compaction pile in loess roadbed construction technology application, finally, the problems in its construction quality inspection. Key words: lime soil compaction pile; Collapsible loess; Subgrade; Fill in the ram; Immersed tube 中图分类号：TU753
4、.3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 前言 灰土挤密桩是通过振动沉桩机将带有通气桩尖的刚制桩管沉入土中的设计深度，由于下沉桩管对周围黄土产生很大的横向挤压力，桩管将地基中同体积的黄土挤向周围的土层使其孔隙比减小，密度增大，从而消除湿陷性，提高桩间土的承载力；对灰土桩而言，桩体材料石灰和土之间产生一系列物理化学反应，凝结成一定强度的桩体。同时桩体和挤密土组成复合地基，从而提高地基土的承载力，满足工程设计的需要。本文将对灰土挤密桩在处理湿陷性换土地基中的应用技术做详细阐述。 湿陷性黄土的特征 黄土在自然状态下受到地表水的侵蚀，黄土中的易溶盐类（如碳酸盐等）溶解，颗粒间的胶
5、合作用力遭到破坏，土粒在水中悬浮。再次沉积过程中，土粒碰上已沉积的土粒时，由于它们之间的相互引力大于其重力，土粒就停留在最初的位置上不再下沉，形成蜂窝状结构。该结构为水的进一步侵蚀创造了条件，使空隙之间连通、扩展，形成大孔隙、陷穴。在外荷载作用下，土体结构遭到破坏，发生大量而剧烈的变形，强度也随之降低，产生所谓的湿陷性。其具有以下特征： 1、直立性 在天然含水量状态下，湿陷性黄土具有较高的强度和较小的压缩性，能支撑垂直边，天然陡壁多呈近 90的边坡。 2、膨缩性 湿陷性黄土遇水膨胀，干燥后收缩，多次反复形成裂纹并剥落，影响路基稳定。 3、崩解性 湿陷性黄土浸入水中，很快就会崩解，进而影响路基强
6、度和稳定。 4、难压实 最大干密度、最佳含水量较高，较难达到规范要求的碾压密实条件。5、受含水量影响大 湿陷性黄土对含水量影响相当敏感，含水量小，则容易扬尘。含水量大于最佳含水量，则容易翻浆。 灰土挤密桩的特征 灰土挤密桩是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基” ，可消除黄土的湿陷性，降低可压缩性，提高地基承载力。 1、灰土挤密桩的作用 灰土桩是采用机械挤密成孔，采用 3：7 灰土填充夯实，石灰产生吸水、膨胀、发热以及离子交换和凝硬等反应，使桩柱硬化，并改善原地基土的性质，使土的强度显著提高，并具有一定的水稳性。 灰土挤密桩的有效性 首先，灰土挤密桩具有降低基底下一定深度内桩间土中应力
7、的作用，在桩间土挤密后其湿陷性没有完全消除的情况下，如果土中应力不超过其湿陷起始压力，则地基浸水后仍可能不产生湿陷或仅产生小量湿陷。其次，灰土挤密桩对桩间土起着侧向的约束作用，约束桩间土局部受压时产生的侧向挤出变形，使压力与沉降始终呈线性关系。 灰土挤密桩的简便性 （1）适用于建筑物密集、施工场地狭窄土方大量开挖困难场地，对于邻近建筑物及地基无安全使用方面的影响。 （2）以土治土，就地取材，材料来源广泛。 （3）施工机具简单。所用施工机具比较简单，制作费用低，便于推广应用。 图 1 灰土挤密桩 灰土挤密桩处理黄土路基施工技术应用 （一）施工顺序 灰土桩施工顺序：平整场地桩孔放线定位安装组装设备
8、材料准备试桩成孔检验成孔填夯灰土试验检验进行下道工序施工。 （二）施工前准备 1、试桩 施工前进行成孔、夯填工艺及挤密效果试验，并确定分层填料的厚度和相应的夯击次数，一次成桩的长度和振动锤功率等。待试桩各项参数确定后，方可进行规模施工。 主要试验内容：桩间土的标准贯入试验、复合地基载荷试验、单桩承载力试验。若一次试验不成功，应改装或更换设备，改变施工方法，进行两次或多次试桩的设置，直至全部试桩都符合要求。 灰土材料 石灰要符合 III 级或 III 级以上石灰各项技术指标的要求，钙镁含量55%。集中购进、集中消解，以免影响工期进度。若存放时间较长时，须覆盖防潮，并在使用前再次进行钙、镁含量测定
9、，不符合要求的不能使用。 土源：取土场须备足含水量适中的老黄土。路基原地面翻松自然土，塑性指数 14 左右，对于有机质含量大于 10%的有机土不得使用。如发现土质变化应立即重新试验。 （三）灰土挤密桩施工过程 1、平整场地 施工现场要求平整，以便大吨位桩机移机方便，同时保证桩的垂直度，场地最大坡度不得超过 8%(走管式桩机最大爬坡能力)。 机械安装 设备到达场地后，组织经验丰富的技术工人进行安装，其间注意保证桩管的绝对垂直，并对易损件进行维修更换，保证施工的连续性。 测量定位 根据施工图纸进行轴线定位，现场监理验线后方可进行桩位放样，轴线测量精度控制在 2cm 以内，桩位放样不得大于 5cm。
10、 校正垂直度 桩机就位后，校正桩管垂直度，切实保证桩尖与桩中心在同一直线上，切实保证桩身施工的垂直度。 灰料拌制 施工前应将施工所用土和生石灰准备妥当。土料宜为天然的黄土状亚粘土或轻亚粘土，有机杂质含量要小于 5，使用前剔除较大颗粒，粒径不得大于 15mm。石灰应选用新鲜的消解石灰粉，直径不得大于 5mm。生石灰块用水喷闷后(34h)，消解成石灰粉，剔除较大颗粒后方能使用，不得含有未熟化的生石灰块。灰土须充分拌和至均匀，并控制最佳含水量。桩问土、夯填土和石灰应提前 2d 送试验室，求出最大干容重。拌和可采用现场拌制，达到料的颜色一致并使其含水量保持在最优含水率左右，现场实施可用“手捏成团，落地
11、开花”的标准鉴定其含水率的标准，配成的灰土要做到不隔日使用。 成孔工艺 成孔方法分为沉管法和冲击法两种，根据地基土的物理性质、桩孔深度、机械设备条件和施工经验等因素选定。 （1）沉管成孔 沉管法是最常用的成孔方法，孔壁光滑规整，挤密效果和施工技术容易控制和掌握，但沉管成孔的最大深度受到桩架高度的限制，一般不超过 8m。 沉管施工技术要点如下： 桩机就位必须平稳，不发生移动或倾斜，桩管应对中桩孔； 在开始阶段应轻击慢沉，待桩管方向稳定后再按正常速度沉管； 桩管沉至设计深度后应及时拔出，不宜在土中搁置时间过久，拔管困难时可用水浸润桩管周围土层或将桩管旋转后拔出； 成孔后要及时检查桩孔质量，观测孔径
12、和深度偏差是否超过容许值，轻微缩颈可削扩至能够满足填夯施工。 （2）冲击法成孔 本法特别适用处理自重湿陷性厚度较大的土层，成孔深度不受机架高度限制，可达 20m 以上。 施工技术要点如下： 为防止孔口破坏和保证冲击锤头准确入土，钻机上安装钢管导向器，钢管壁厚 10mm 以上，内径略大于锤头直径； 开孔时应低锤勤击，锤头全部入土后再按正常冲程锤击，一般不宜多用高冲程，以免引起坍孔、扩孔事故； 必须准确控制松绳长度，既要少松、勤松，又要免打空锤； 经常检查钢丝绳磨损情况，卡扣松紧程度，转向装置是否灵活，以免突然掉锤； 钢丝绳上应有长度标志，以便观测和掌握冲孔的深度。钢丝绳安全系数12，长短绳连接卡
13、扣不得少于 3 个。 7、填夯施工 （1）夯实机具的选择 国内常用的夯实机械有两种:一是偏心轮夹杆式夯实机，二是卷扬机提升式夯实机。夯锤越重夯实效果越好。考虑到桩孔大小、移动方便等条件，夯锤重量一般选用 100kg300kg，其竖向投影面积的静压力不小于 20kPa。 桩锤最大部分的直径应比桩孔小 100mm150mm，以便填料顺利通过夯锤四周。 夯锤的下端应为抛物线形或尖锥形锥体，上段呈弧形。这样的锤形夯实效果好，下料顺畅。切忌使用平底锤。 （2）填夯工艺 填夯前进行填夯试验，以确定每次合理的填料数量和夯击次数，根据夯实质量标准确定检测方法应达到的指标。 挤密成孔后待检查合格立即回填夯实，夯
14、填的次序是先底夯，保证有效处理深度，底夯一般要 8 击以上，听到清脆锤声为止，再开始填料夯实，每次分层填料厚度、夯锤高度、夯击锤数根据试桩取得的参数确定。每层听到清脆锤声，再进行上一层填料夯实。 灰土挤密桩施工的质量检测 灰土挤密桩的质量检测工作主要分为现场桩体检测、三桩复合地基静载试验、室内灰土试样抗压强度试验、桩体压实系数试验及桩间湿陷性、压缩性试验，检测桩体数量一般为灰土桩总数的 2，桩间土检测频率为 1。具体如下： 图 2 灰土挤密桩加固效果图 施工前对桩尖土作标准灌入试验，比较各土层强度增长情况，判定土层的承载力。检验频率以桩数的 2%控制。 桩身密实度检验采用重型动力触探法，贯入量
15、 10cm 时，击数不应小于 5 击。 复合地基承载力检验数量不少于总桩数的 0.3%且不少于 3 点，单桩承载力试验数量不少于总桩数的 2%。 施工后应间隔一定时间方可进行质量检验。对于饱和粘性土地基应待空隙水压力消散后进行，间隔时间不宜少于 28 天；对于粉土、砂土和杂填土地基，不宜少于 7 天。 桩体现场检测内容主要包括桩径、桩距、桩长、桩体土，其中桩距、桩径采用钢卷尺现场量测，桩长、桩体土芯样通过钻孔取芯方法检测、桩间土采用人工探井取原状土样检测。 结语 综上，灰土挤密桩通过横向挤密作用，可以使黄土达到处理后的最大干密度的指标，从而可以消除黄土路基的湿陷性，提高地基的承载力和水稳性，保证工程质量，是处理湿陷性黄土的有效施工方法。 参考文献 1张喜彦，柴志信，高英杰.灰土挤密桩地基施工中若干问题的探讨J.山西建筑，2003.8. 2孟刚.灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基的设计J.山西建筑，2003.1. 3晁向阳，张玉波.灰土挤密桩在湿陷性黄土渠基处理中的应用J.中国新技术新产品，2012.20.
