灰土挤密桩在湿陷性黄土桥头地基处理中的应用
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摘要：本文通过延安至延川（陕晋界）高速公路第LJ-9合同段实例介绍灰土挤密桩处理桥头湿陷性黄土地基的情况，主要确定桥头湿陷性黄土地基灰土挤密桩的施工方案和检验标准。
关键词：灰土挤密桩，湿陷性黄土，桥头地基处理
中图分类号：U445文献标识码： A
引言
湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在一定的压力下，下沉稳定后，受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。
延延高速位于西北处于湿陷性黄土地带，为了减少桥头路基沉降，避免桥头跳车，延延高速公路在施工图设计中对桥台、板式通道、明板涵衔接处路基基底处理方案进行了设计，主要处理方案为设置灰土挤密桩。
灰土挤密桩形成的复合地基具有较高的承载力。处理的地基土无需挖出，在原来的地层位置上即可进行处理。因处理的深度较深，故称深层捣实法。它与夯实、碾压等竖向加密方法不同，属横向加密土层。
工程实例
延安至延川高速公路路线起自延安市以北的马家沟至山西境内的直里地。延延高速第LJ-9合同段位于K37+800至K44+550，本标段全部为湿陷性黄土，根据设计要求桥头或涵背地基填土高度大于等于3米时采用灰土挤密桩处理。
灰土挤密桩白灰掺12%，桩径40cm，间距90cm，等边三角形布置，桩长根据松散的厚度、地基承载力等因素确定（设计平均长度为4米），桩体压实度（重型）不小于96%，桩间土压实度不小于90%，处理后地基承载力不小于240Kpa。
1、工艺流程
灰土挤密桩施工的主要工艺流程为：①测量放线②基底开挖③桩成孔④灰土拌合⑤桩孔灰土夯填⑥桩体和桩间土质量检查。
2、施工方法
3.1施工准备
①场地整理：对施工场地进行清表平整，做好临时排水设施。
②放样布点：按照图纸要求进行放样，桩孔位置放线并编号，撒石灰定位，及时绘制施工布点图。成孔采用隔排或隔桩跳打的方式。
③设备配置：按100m配备一台柴油机打桩机作为成孔设备，每台打桩机配1.5t汽车夯2台、0.1m³小装载机1辆或0.1m³手推车4台、手扶式震动夯1台、75kw发电机1台。夯锤采用长3m，直径0.3m的重锤，制作专业喂料工具。
打桩机就位 灰土挤密桩施工
④试桩：灰土挤密桩大面积施工前必须通过试桩确定填层厚度、填料方量、夯击次数、夯锤提升高度、桩体压实度、扩径等施工工艺参数。
3.2操作要点
①成孔：打桩机就位后，使沉管尖对准桩位，使桩管保存垂直，用吊锤吊线检查垂直度。地质软弱处或高压线下，当出现缩孔时，宜用洛阳铲扩孔；孔深不够时，采用超深成孔方法。成孔后及时夯填（要求成孔当日内完成夯填）。
②灰土拌和：灰、土要满足要求并过筛，并在拌和场集中拌和均匀后运至现场，上盖下垫，保证灰土含水量接近最佳含水量12.6%,拌和好的灰土不得隔日使用。每个集中拌和场设置检测灰剂量、含水量仪器一套，配试验检测人员1名，检测灰剂量和含水量。
灰土集中拌和灰土下垫上盖
③夯填前施工单位逐孔测量孔深、孔径、垂直度是否符合要求，并做好记录。
桩体完整性检测桩径检测
单桩承载力检查夯实桩顶
④先对孔底夯1-2锤，夯实孔底，再按照试桩确定的工艺参数施工，每0.15m夯一次，分层夯实到原地面。每层夯击次数不少于6次，锤落距≥3m，压实度≥96%，距桩顶2m范围内适当增加夯击次数。桩顶采用手扶式冲击夯分层夯填到原地面。
⑤施工完成后，按段落千分之一钻芯取样验收，检测桩长和桩体完整性。同时验收桩数、排列尺寸、孔径、孔深、复合地基承载力、单桩承载力等。
3、灰土挤密桩的检查
压实度、灰剂量及单桩承载力检测以延延高速第LJ-9合同段内老庄沟大桥桥头灰土挤密桩检查数据为例。
①压实度检测：
人工探孔取桩4根，桩间土取点4个，记录如下：
K37+892灰土挤密桩桩头：
第二排左起第8根，试洞深度15.10cm，湿混合料重5258.00g，灌砂前筒+砂质量8100.00g，灌砂后筒+砂质量4008.00g，锥体砂的质量672.00g，标准砂密度1.32g/cm³，含水量13.08%，12%灰土的最大干密度1.808g/cm³，经计算压实度为98%（大于设计值96%）。
第二排左起第15根，试洞深度15.00cm，湿混合料重5168.00g，灌砂前筒+砂质量8100.00g，灌砂后筒+砂质量4040.00g，锥体砂的质量675.00g，标准砂密度1.32g/cm³，含水量13.28%，12%灰土的最大干密度1.808g/cm³，经计算压实度为97%（大于设计值96%）。
第三排左起第6根，试洞深度15.10cm，湿混合料重5087.00g，灌砂前筒+砂质量8100.00g，灌砂后筒+砂质量4119.00g，锥体砂的质量672.00g，标准砂密度1.32g/cm³，含水量12.85%，12%灰土的最大干密度1.808g/cm³，经计算压实度为98%（大于设计值96%）。
第四排左起第9根，试洞深度15.00cm，湿混合料重5026.00g，灌砂前筒+砂质量8100.00g，灌砂后筒+砂质量4142.00g，锥体砂的质量676.00g，标准砂密度1.32g/cm³，含水量13.03%，12%灰土的最大干密度1.808g/cm³，经计算压实度为97%（大于设计值96%）。
K37+892灰土挤密桩桩间土：
第二排左起第8-9根，试洞深度15.10cm，湿混合料重6901.16g，灌砂前筒+砂质量9000.00g，灌砂后筒+砂质量3448.68g，锥体砂的质量579.35g，标准砂密度1.32g/cm³，含水量11.71%，素土的最大干密度1.882g/cm³，经计算压实度为90.42%（大于设计值90%）。
第二排左起第15-16根，试洞深度15.00cm，湿混合料重7073.00g，灌砂前筒+砂质量9000.00g，灌砂后筒+砂质量3308.61g，锥体砂的质量795.51g，标准砂密度1.32g/cm³，含水量11.46%，素土的最大干密度1.882g/cm³，经计算压实度为90.91%（大于设计值90%）。
第三排左起第5-6根，试洞深度15.10cm，湿混合料重7066.81g，灌砂前筒+砂质量9000.00g，灌砂后筒+砂质量3337.37g，锥体砂的质量765.94g，标准砂密度1.32g/cm³，含水量12.15%，素土的最大干密度1.882g/cm³，经计算压实度为90.26%（大于设计值90%）。
第四排左起第8-9根，试洞深度15.00cm，湿混合料重7038.47g，灌砂前筒+砂质量9000.00g，灌砂后筒+砂质量3353.58g，锥体砂的质量759.11g，标准砂密度1.32g/cm³，含水量11.71%，素土的最大干密度1.882g/cm³，经计算压实度为90.42%（大于设计值90%）。
②灰剂量检测：
备注：
灰剂量标准曲线方程Y=0.210X-1.563(X:EFTA消耗量）
③单桩承载力检测：
设计承载力（Kpa）:≥240Kpa 计算公式:公路工程地质原位测试规程N10黏性土,Y=8.0X-20
结束语
①经施工过程中发现灰剂量、含水率、夯击次数是影响灰土挤密桩质量的主要关键因素。灰剂量过大实际最大干密度变小，影响检查结果；湿陷性黄土对含水量要求很高，在±1%之内，含水量过高过低都是压实度不能达到设计要求。
②经检测灰土挤密桩桩间土压实度超过设计要求的90%，桩头压实度超过设计要求96%达到了挤密的效果，消除了桩间土的湿陷性，地基承载力明显得到改善。
③灰土挤密桩成本比较低，并且挤密后的压实度容易达到甚至高过设计要求，干密度增大，地基承载力提高，地基湿陷性消除，适用于桥台、板式通道、明板涵衔接处路基基底处理。
参考文献:
[1] 中华人民共和国国家标准.GB 50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2004.
[2]陕西省高速公路施工作业标准化培训教材-路基工程 陕西省交通运输厅，2012年3月
[3]公路路基施工技术规范（JTG F10－2006）2007年1月1日