安月川

（河北高速公路集团有限公司廊坊分公司，河北廊坊 065099）

1 引言

高速公路属于高等级公路类型，施工难度大，里程长，且技术要求较高，随着交通运输事业的进一步发展，高速公路建设有了更高的要求。 高速公路路基工程中， 常会遇到黄土路基，通常情况下黄土路基具备典型的湿陷性、膨缩性以及敏感性等，长时间荷载作用下黄土路基容易产生沉降变形，影响整体公路的施工质量[1]。 对于湿陷性黄土路基，采用灰土挤密桩施工技术可进行有效的处理，与原路基土体形成复合式结构，极大地提高路基整体的稳定性。

2 湿陷性黄土的工程特性

湿陷性黄土为一类欠压实土体，其未能达到饱和状态，导致内部孔隙率较大，相对干密度较小，呈湿陷性特征，如图1所示。 湿陷性黄土工程特性具体如下。

图1 湿陷性黄土结构示意图

2.1 湿陷性

多数湿陷性黄土内部含有易溶盐， 当湿陷性黄土受地表水侵蚀时，易溶盐与水接触后会在短时间内溶解，从而降低了黄土颗粒之间的胶合作用，导致土体的稳定性降低[2]。 受到侵蚀的黄土中会有一部分向下沉积， 与下层土粒形成较大牵引力，使得黄土内部结构更加疏松，呈蜂窝状，在地表水的进一步侵蚀下其内部孔隙结构不断扩大，最终呈现湿陷性。

2.2 膨缩性

湿陷性黄土容易受到积水的侵蚀而产生超正常状态的膨胀反应，而当水分发生蒸发干燥时，此时又会发生收缩现象。在膨胀和收缩不断作用下，湿陷性黄土内外部会产生裂缝，进而降低黄土的整体稳定性[3]。

2.3 敏感性

湿陷性黄土对含水量有较大的敏感反应， 当水量超出控制标准后，湿陷性黄土会产生翻浆现象，而当含水量低于控制标准时，则因土壤过干而存在扬尘问题。

3 灰土挤密桩的施工原理及作用

灰土挤密桩技术主要施工原理为按照设计的配比（一般为2∶8 或3∶7）将素土和石灰进行均匀拌和，结合分层夯实的方式将拌制好的灰土填入孔洞内， 在挤密成孔的过程中会不断将孔内土体向外排出，桩间土体密度不断提高，进而夯实城完整的桩体结构，起到共同抵御外界荷载的作用。 灰土挤密桩复合地基的主要工程作用如下。

3.1 桩体的作用

复合地基桩体的整体刚度较大， 当刚性基层承受荷载作用时，产生的变形主要集中桩体之上，桩间土层所承受的荷载相对较小，减少了地基土所需承受的荷载，复合地基较原地基承载力提高，并且减少了沉降量[4]。

3.2 垫层的作用

桩体与桩间土之间形成了复合地基， 同时与上部垫层形成双层地基，可共同承担荷载并分散作用力。

3.3 挤密作用

灰土桩在成孔过程中，桩间土受到挤压，土颗粒间的孔隙变小，体层密实度变大，另外，结合石灰的吸水发热膨胀作用，可进一步起到桩间土挤密的作用。 具体原理为：桩体深入土体内部后使得地基土层划分为桩端土与桩间土两部分，其中，桩端土在经过挤压作用后发生横向和竖向位移， 直接改变了原土层的结构特性， 桩体侧边土体在沉管沉降作用下会出现挤密流动，此时桩尖位置的土体朝四侧挤压，最终使得桩边土体的密实度不断增大，并伴随着土体的湿陷性变低。 结合挤密作用效果各桩体桩间土体密度会变大， 此时降低了土层各粒径颗粒的空隙， 同时石灰和土层中的水产生化学反应后会促进土层的固结，最终构成结构与强度稳定的圆柱形桩体结构，与土体形成复合型地基。

4 工程概况

某高速公路全线共长98.310 km，按照双向四车道设计标准设计，设计行车速度为80 km/h，路基宽度为26.5 m，桥隧比约为67.8%。 经地质勘察得出，该高速公路路线范围内存在湿陷性黄土，具有较强的保水性和膨胀性，若不对其进行加固处理容易导致路基产生不均匀沉降变形。 经研究，施工单位拟采用灰土挤密桩进行湿陷性黄土路基加固处理， 并对其施工技术要点进行研究分析。

根据室内试验来对施工现场的黄土湿陷类型进行评价，通常规定为自重湿陷量小于或等于70 mm 时， 应当判定为非自重湿陷性黄土地基，反之当自重湿陷量大于70 mm 时，则应判定为自重湿陷性黄土地基。 结合室内压缩试验，采用钻芯取样的方式测得实际的自重湿陷量，以评价实际的湿陷类型。

5 灰土挤密桩施工技术要点

5.1 施工准备

施工技术人员提前对所在施工场区进行现场测量放样，场区内存在的杂物、垃圾以及废料需及时予以清除，多余土体也需彻底挖除，并借助平地机完成表层土体的整平，选用洒水车进行现场洒水清扫。

5.2 桩位布置

桩位按照正三角形进行设置，按照参照物布置桩点（纵轴为路线走向，横轴确定为路基横断面），并对各桩位进行编号。

5.3 生石灰消解

灰土挤密桩的主要原材料为熟石灰，用量较大，会影响周边环境，同时还会占用较多的施工场地，需采用专门的消解设备进行处理，本项目选用石灰粉碎消解机进行施工。

5.4 拌和灰土

灰土的配比需通过严格的室内试验确定，本项目选用3∶7的灰土比例，同时控制好灰土的含水量，一般控制在16%左右为宜，这样能确保灰土的整体固结性良好，不轻易发生松散。

5.5 成孔施工

首先进行室内成孔挤密试验， 根据试验结果评价挤密效果，再制订合理的设计方案，一般设定3 个及以上的成孔进行试验，以提高试验精确度。 结合试验过程总结施工方案，为后续施工提供参考。 成孔挤密施工常用的方法有爆扩法、 沉管法、冲击法等，结合不同的土质特性和地质条件来选择合适的成孔方式。 选定冲击法进行成孔施工，将沉管机运输后固定，保持桩身位置统一，垂直度校核至误差在1.5%以内，待桩尖进入土层后再降低夯击。

5.6 填料拌和及运输

按照设计的配合比选定各施工材料的掺量和用量， 将各材料均匀拌和，颜色不得出现较大变化，同时在拌和过程中掺加适量的水分，保持与最佳含水量相差不大于1%，含水量过大时会出现花白料等问题的产生。 填料拌和完毕后采用专门的运输车进行运输，运输过程中做好各种防护措施，保证温度和水分散失过快，影响材料的正常使用。

5.7 桩孔填夯

按照设定的标准对孔径、垂直度等指标进行检查，确保成孔质量。 为了减少施工中的缩孔现象，应对孔底进行夯实，并将虚土进行处理，确定最佳夯击次数。 按照设计要求进行夯填施工，分层回填填料，每一层的厚度不得大于400 mm[5]。在桩孔中采用量斗进行下料处理，使得标高设计满足规范。 在夯实过程中夯实机不得随意倾斜和移动， 施工技术人员及时记录相关施工参数，为后续监理验收提供参考。 桩体成型后及时检测桩体质量，质量不达标处应及时修改。

5.8 养护

灰土挤密桩成型后加铺塑料薄膜对其进行养护， 养护周期一般为7 d 左右[6]，保持湿度变化不能过大，同时结合交通运输部门做好交通管制， 养护期间严禁不必要的车辆行人进入，破坏施工现场。

5.9 灰土挤密桩施工质量检测

对该高速公路湿陷性黄土路基采用灰土挤密桩处理后，通过钻芯取样的方式得到路基试样后进行室内载荷试验，以评价处治后的路基土的湿陷性和承载力[7]，检测结果见表1。 然后对灰土挤密桩施工前后路基土体物理力学性能进行对比（见表2）。 结果表明，采用灰土挤密桩技术可有效提高湿陷性黄土路基的稳定性和承载能力， 且无明显沉降变形现象。

表1 灰土挤密桩静载荷检测结果

表2 路基物理力学性能指标检测结果

6 结语

湿陷性黄土路基在高速公路建设过程中较为常见，本文基于湿陷性黄土路基的工程特性， 提出采用灰土挤密桩施工技术对其进行处置， 对灰土挤密桩施工技术要点进行分析。 研究结果表明，采用灰土挤密桩施工技术可有效改善湿陷性黄土路基工程特性，提升路基结构的强度、承载力和稳定性， 应用在湿陷性黄土路基处理中具有较高的可行性和实用性。