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灰土挤密桩在公路湿陷性黄土路基中的应用与分析湿陷性黄土路基主要特征在于受水浸湿后，自身重力加大，在外部荷载共同作用下，极易发生沉降变形，甚至破坏公路结构。
为此，本文提出了灰土挤密桩法，并在全面了解其作用原理的基础上，结合具体案例，对其施工技术要点进行了分析与探讨。
标签：灰土挤密桩;湿陷性黄土路基;工程概况1 灰土挤密桩作用机理作为一种横向加密土层的地基处理方式，灰土挤密桩法与强夯法等竖向加密处理方法存在很大区别。
其作用机理为通过锤击的方式，向土内打入钢管，促使其侧向挤压成孔。
随后拔出管，在桩孔内分层回填灰土，并夯实。
灰土挤密桩和桩间土可共同构成复合地基，从而承受上部载荷。
其特点如下：第一，相比强夯法等处理方式，灰土挤密桩为横向挤密，可消除地基土湿陷性，提升地基承载力，减少压缩性;第二，相比换土垫层法，灰土挤密桩开挖、回填量极小，可节约资源、降低成本、缩短工期，且处理深度大;第三，灰土具有较高强度，相比周围地基土，桩身强度较大，可分担大部分荷载，降低桩间土承受的应力，多适用于地下水位以上、天然含水量12%～25%、厚度5～15 m的新填土、湿陷性黄土等。
2 工程概况某公路工程沿线多为黄土层，厚度大，呈中等-强湿陷特点，5～10 m为湿陷层厚度范围。
为了消除湿陷性，有效提升路基稳定性和地基承载能力，经多方商议，最终决定采用灰土挤密桩处理本路段湿陷性黄土问题，希望能够通过灰土挤密桩施工，消除黄土湿陷性，达到理想的处理效果[1-2]。
3 灰土挤密桩在湿陷性黄土路基中的施工技术要点3.1 施工准备施工前期，需做好清表和土方开挖工作，要求开挖至灰土桩设计顶标高处，现场做“三通一平”、根据基础平面图进行轴线、桩位测量与设置。
为了保证后期大面积施工质量，可先选取具有代表性的路段作为试验段，从而确定各项施工参数，比如填料分层厚度、夯击次数、灰土拌和量等等。
待试验段检验合格后，才能进行大面积施工。
3.2 材料选择（1）石灰。
灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中应用摘要：灰土桩是通过横向挤密加固土体的方式使被加固土体达到要求处理的最大干密度。
与传统回填垫层的处理方法比较的优点在于：无需大开挖，处理深度可达15m；减少了开挖回填的过程，从而使工期缩短一半以上；材料取得比较方便，能节约一定的成本。
现以陕西省西安市临潼区新丰五场公寓楼工程中灰土挤密桩地基处理工作为实例，从灰土挤密桩加固原理、桩位布设、施工至检测结果进行研究，验证灰土挤密桩在加固湿陷性黄土地基、消除湿陷性、提高承载力及减少沉降量等方面的作用。
从而全面认识灰土桩的加固机理，为工程施工积累了理论和实践基础。
关键词：灰土挤密桩；湿陷性黄土；地基中应用1导言灰土挤密桩是用石灰和土根据工程需要按（3：7或2：8体积比）比例拌和，并在桩孔内夯实加密后形成的桩。
灰土挤密桩有以下特点：灰土挤密桩成桩时为横向挤密，能达到所要求加密处理后的最大干密度要求，可以消除地基的湿陷性，提高承载力，降低压缩性；处理深度可达15m，可就地取材、降低工程造价；机具简单、施工方便、功效高。
2加固机理及影响挤密效果的因素2.1加固机理灰土桩是将填料在桩孔内加密夯实后形成的桩，所以灰土桩在成孔过程中通过钻孔和填料对桩间土体有两次挤密加固作用。
在成桩后由于桩周水分的渗入，石灰与水发生一系列化学反应而产生膨胀，放热、离子交换、碳化作用等现象，使之形成胶凝体并对桩周土再次形成侧向挤密作用，从而使桩间土孔隙逐渐减小。
随着灰土桩龄期的增长，土体固化作用逐渐得到提高，土体强度逐渐增加，在施工结束后桩和桩间土组成复合地基共同承担上部荷载。
灰土桩复合地基中，由于占总面积20%左右的灰土桩承受了上部接近一半的荷载，变形模量远大于桩间土的变形模量，荷载向桩上产生集中应力，消除了持力层内大量湿陷变形和压缩变形的不利因素。
另外，由于灰土桩对桩间土能起到侧向挤压作用，限制并减少了土的侧向位移，使桩间土体只产生竖向压力，压力与沉降始终保持着线性关系。
素、灰土挤密桩在湿陷性黄土中的应用摘要：湿陷性黄土是一种特殊的地基类型，施工前采用科学的技术方法进行处理，提高地基强度和承载力，成为一项重要工作。
本文首先分析了素、灰土挤密桩的作用机理，然后结合工程案例阐述了施工要点和处理效果，以供参考。
关键词：湿陷性黄土；素土挤密桩；灰土挤密桩；机理；应用湿陷性黄土结构疏松、孔隙发育，属于非饱和性的欠压密土。
该类土质在没有接触水体时，压缩性小，具有较高强度；遇水浸湿后会破坏土体的正常结构，导致强度降低，出现倾斜、折裂、沉降等问题。
在目前施工中，针对湿陷性黄土的处理，多采用素土挤密桩或灰土挤密桩，以下对此进行探讨。
1．素、灰土挤密桩的作用机理素、灰土挤密桩处理湿陷性黄土，首先利用原位深层的挤压作用形成桩孔，促使桩间土更加密实；然后分层回填素土或灰土，通过夯实和周围土体形成人工复合地基。
处理后，可以消除黄土的湿陷性，提高土体强度和承载力。
在这个过程中，土体挤密可用圆柱孔的扩张理论进行描述，在极限平衡状态下，圆孔外有塑性区，半径Rp的计算公式如下：以某高层住宅楼工程为例，共计20层，主体采用剪力墙结构，基础采用钢混灌注桩。
地质勘察报告显示，地基属于自重II级湿陷性黄土地基，为了提高基础承载力，决定采用素土挤密桩进行加固处理。
其中，桩径为40cm，桩长为13m，间距控制为10cm，布设成等边三角形。
整个地基划分为3个区域，每个区域设置20根桩，要求处理后的桩间土挤密系数为0.9，压实系数为0.96。
2.2 施工要点素土挤密桩施工要点如下：①平整场地，清除施工场地内的杂物、垃圾、植被，为机械进场和材料运输创造有利条件，也是后期调整桩机垂直度的前提。
②测量放样，要求测量人员熟悉设计图纸，采用全站仪放出轴线和桩位，可使用木棍、钢管定点，并在桩位周围撒上石灰。
测量作业中，要求轴线的放样精度控制在2cm以内，桩位的放样精度控制在5cm以内。
③桩机定位，桩机进场后，准确调整桩机的位置，重点是校正垂直度指标，确保桩孔中心、柱锤中心位于一条直线上。
灰土挤密桩在XX高速公路路基工程湿陷性黄土地基处理中的应用湿陷性黄土作为一种特殊土体，其特殊性从力学角度考虑突出表现在它的结构性、欠压密性和湿陷性三个方面。
湿陷性黄土遇水时，土体强度显著降低，在饱和自重压力或附加压力和自重压力的共同作用下，往往具有突然下沉的性质，导致公路工程发生破坏。
XX高速公路是我国国家高速公路网青兰高速的重要组成部分。
XX高速公路穿越部分湿陷性黄土路段，地层主要以第四系冲积层为主,承载力低，为消除湿陷性,提高地基承载力,该路段地基处理则采用特殊方法处理，而普遍采用的则是灰土挤密桩加固地基处理。
一灰土挤密桩的设计1 设计原理灰土挤密桩是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。
与夯实、碾压等竖向加密方法不同,灰土挤密桩是对土体进行横向加密。
施工中当套管打入地层时,管周地基土受到了较大的水平方向挤压作用,使管周一定范围内的土体工程物理性质得到改善。
成桩后石灰土与桩间土发生离子交换、凝硬反应等一系列物理化学反应，放出热量，体积膨胀，其密实度增加，压缩性降低，湿陷性全部或部分消除。
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,两者能较好地共同作用,合理地分担荷载,共同组成了复合地基,即灰土桩挤密地基。
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，桩径过小,桩数增多,增加了打桩和回填工作量；桩径过大,桩间土挤密效果差,均匀性也差,不能完全消除黄土地基的湿陷性,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。
4 桩孔深度挤密桩深度主要取决于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3m,因为深度过小使用不经济，对于非自重湿陷性黄土地基,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。
5 处理宽度灰土挤密桩地基的效果也与处理宽度有关,当处理宽度不足时,基础仍可能产生明显下沉，根据现场浸水试验,灰土挤密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,地基每边超出地基边缘的尺寸不小于0.3m,对于挤密桩则不得小于0.5m。
6 桩孔平面布置桩孔布置的基本原则是尽量减少未得到挤密的土的空白面积。
因此，桩孔应尽量按等边三角形排列,这样可使桩间得到均匀挤密，但有时为了适应基础几何形状的需要而减少桩数,也可是正方形。
7 桩距灰土挤密桩地基的效果与桩距的大小关系极大，桩距大了桩间土的挤密效果不好,湿陷性消除不了,承载能力也提高不多；桩距太小桩数增加太多显得不经济,同时成孔时地面隆起,桩管打不下去,给施工造成困难,因此,必须合理地选择，选择桩距应以桩间挤密土能达到设计的密实度为准。
要消除桩间土的湿陷性,桩间土的最小干容重不得小于15kN/m3。
8 XX高速公路灰土桩设计XX高速公路黄土段黄土湿陷等级为II级，路基基底设置灰土桩时，桩径40CM，桩间距根据承载力及置换率要求采用1.0-1.5M，桥台台背桩间距采用1.3M，灰土桩处理后路基底面设置30CM厚的5%灰土垫层。
具体布置如下图：灰土桩桩体与土体积比2：8，压实度不小于0.97，桩间土平均压实度不小于0.93。
二灰土挤密桩的施工1、灰土桩施工框图（1）施工顺序构造物测量放线—测量控制复测—平整场地—桩孔放线定位一安装组装设备—材料准备—试桩—成孔—检验成孔—填夯灰土—试验检验—进行下道工序施工施工操作2、灰土桩施工程序经现场确定，灰土桩施工程序为（1）整平场地，组织好良好排水系统，根据桩孔平面图做好场地平整，对电源处及有防雨要求的机械设备,做好防雨设施,确保施工安全。
（2）测量放样，设定桩位。
每个桩位以钢钎作点,灌注白灰作为标志,编制桩号,桩位按三角形布置。
（3）备料：施工前应将施工所用材料，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(3 h-4 h)，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。
桩间土、夯填土和石灰应提前2d送试验室，求出最大干容重。
拌合可采用现场拌制，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。
（4）成孔：安装好桩机，复查桩位和桩架，调整和检查机械后开始成孔。
核实桩长、桩径、桩位偏差、垂直度等项目，进行量侧检查,如发现有缩孔或沉管速度与试桩有较大差异时，应及时拔管检查，有异常情况，及时通知监理和设计单位洽商后进行局部处理，成孔采用隔点跳行法施工.（5）夯填成桩：夯填采用试桩确定的下料参数进行下料，填料前需进行孔底夯实，至清脆声后方可夯填，回填料以活瓣桩尖或锤型夯锤压实。
灰土夯填至标高后，做好相应标志，夯填应紧跟桩机，以免随着时间延长产生缩孔、缩径、影响成桩质量。
（6）成桩后，抽样检验灰土桩处理地基的质量，检测处理深度内桩体和桩间土的干密度，并将其换算为平均压实系数λc和平均挤密系数ηc。
3、灰土桩施工控制要点a.灰土桩施工采用锤击沉管法进行成孔，施工前应在现场进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，以确定分层填料厚度、夯击次数和夯实后干密度等要求。
b.成孔施工时，地基土宜接近最佳含水量，当含水量，低于12%时，宜用水增湿至最佳含水量。
c.桩孔中心距偏差不应超过桩距设计值的5%，且不大于50mm。
d.桩孔垂直度偏差不应小于1.5%。
e对沉管法，起桩孔直径误差为±50mm和深度误差-100mm；对冲击法，桩孔直径的误差不得超过设计值的+100mm、-50mm，桩孔深度不应小于设计深度的300mm。
f.向孔内填料前，孔底必须夯实，夯击次数一般不少于8次，然后用灰土在最佳含水量状态下分层回填夯实，回填土料宜用粘性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质，保证其颗粒粒径不得大于15mm。
灰土宜用新鲜的生石灰进行消解，其粒径不得大于5cm，含石量不得大于5%。
g.成孔和回填夯实的施工顺序，应先外排后里排，同排内应间隔1～２孔进行，以免因振动挤压造成相临孔缩孔或坍孔。
灰土桩采用分段施工的方法进行。
ｈ.灰土桩检查项目：检查桩与桩间土的干密度、承载力和施工记录；还需进行载荷试验或其他原位测试，以及测定桩间土的压缩性和湿陷性。
灰土桩施工时应边下料，边施工，施工后桩间土压实度检测不应小于0.93,桩体不应小于0.97。
抽样检验的数量不应少于桩孔数量的2%。
不合格处应采取加桩或其它补救措施。
特殊问题及处理桩基施工中如果出现橡皮土时，可采用以下几种方法处理a、暂停一段时间施工，使橡皮土含水量逐步降低，必要时将上层土翻起进行晾槽。
b、挖去橡皮土，重新填好土或级配砂石等。
施工中出现缩颈的原因及处理方法。
a、原因：在饱和含水量的软土层中打桩时，土受强制扰动挤压产生孔隙水压，桩管拔出后，挤向一侧未回填孔，使未填孔身局部直径缩小。
处理方法：控制拔管速度，采取“慢拔”方法。
b、原因：桩间距过小，邻近桩施工时挤压已成孔桩，使其缩颈，处理方法：采用跳打法加大桩的施工间距。
c、对缩孔严重者，处理方法采用复打法和人工修护缩孔处。
d、现场必须有专人做自检记录（成孔及夯实记录、含水量实验记录）。
4 灰土挤密桩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，检测桩体数量为灰土桩总数的2%,桩间土检测频率为1%。
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。
（见灰土桩质量检验标准表）室内试验室内试验主要分干密度试验和抗压强度试验，干密度试验目的是检测灰土的压实系数;抗压强度试验主要检测桩基土样的抗压强度。
灰土桩质量检验标准表4、灰土桩机械选择灰土桩施工因在工程前期进行，所以灰土桩施工的工程进度，将直接影响整体工程的施工进度，这点笔者在实际施工中深有体会，所以选择快速、方便、经济、高效的灰土桩机械在实际施工中尤为重要。
早期的灰土桩施工大多采用横向移动轨道式成孔桩机，这种机械在实际施工有行走缓慢、震动效果强烈、音噪大等缺点，但因其夯实效果好，多用于建筑行业；在XX高速公路路基施工中，湿陷性黄土路段较长，地形复杂，冲沟较多，轨道式灰土桩机械已不适用于大面积路基基底处理。
我单位果断选用自行走履带式灰土桩机，这种机械移动灵活，成孔质量好，音噪低，适用野外施工，可下到冲沟底部进行施工作业，保证了我XX高速公路09标段项目部在45天内完成了27万米的灰土桩施工任务，同时施工质量也得到了业主与监理的一致好评。
三结束语灰土挤密桩在XX高速公路的应用中,成功地达到了消除黄土湿陷性，提高地基承载力的目的，由于该方法是原位处理湿陷性黄土,无须挖出地基土,环保作用明显，而且处理地基较深(最深可达15m),回填材料价格低廉,施工机械简单,施工工艺简便,是经济与技术效果都较好的一种地基处理方法。
