淺談水泥土擠密樁施工工藝

費任利

1 工程情況簡述

新建蘭新鐵路第二雙線第二合同段DK101+980～DK102+ 171.08段路基全長191.08 m。本段路基形式為路塹，挖方最大邊坡高度12 m，路基蘭州端為松樹莊隧道，路基烏魯木齊端為大陽山溝特大橋。工點位于青海省民和縣胡拉海村東側，湟水河右岸高級階地，地形起伏較大。工點地層主要為第四系上更新統沖積砂質黃土及上第三系中土泥巖。不良地質和特殊巖土為濕陷性黃土和松軟土及膨脹性泥巖。濕陷性黃土濕陷性等級為Ⅳ級，濕陷厚度20 m～25 m。松軟土厚度約為9 m。無渣軌道路基工后沉降控制標準一般不超過15 mm，路基與橋梁、隧道或橫向結構物交界處的差異沉降不應大于5 mm。經工后沉降分析，以及無渣軌道路基地基條件，確定本段路基需進行地基處理。為消除黃土濕陷性并提高地基的承載力，地基采取長樁CFG樁+短樁水泥土擠密樁的方式進行處理。水泥土擠密樁采用沉管法成孔，CFG樁采用長螺旋鉆成孔。

DK101+980～DK102+141.08段CFG樁正方形布置，孔徑0.4 m，樁間距1.7 m，樁長22 m。水泥土擠密樁正方形布置，孔徑0.4 m，樁間距0.85 m，樁長15 m。DK102+141.08～DK102+ 151.08段為漸變段，孔徑0.4 m，CFG樁樁間距由1.7 m漸變為1.5 m，樁長由22 m漸變為25 m。水泥土擠密樁孔徑0.4 m，樁間距由0.85 m漸變至0.75 m，樁長15 m。DK102+151.08～DK102+ 171.08段為路橋過渡段，CFG樁孔徑0.5 m，樁長25 m，樁間距1.5 m。水泥土擠密樁孔徑0.4 m，樁長15 m，樁間距0.75 m。先期進行水泥土擠密樁成樁的工藝性試驗，以確定施工參數。

2 水泥土擠密樁工藝性試驗

2.1 施工機具、設備

水泥土擠密樁的主要作用是擠密樁間土消除濕陷性，并對樁孔土體進行置換，因此采用柴油振動沉管的方式進行擠密成孔。投入的機械設備有：履帶式柴油打樁機、卷揚機提升式夯實機、夯錘、夾桿錘及拌和站。

2.2 工藝及其施工參數的對比

根據甘肅環通檢測中心對該段路基所取土樣進行檢測而提供的最終試驗報告：水泥摻量9%，最優含水率9.8%(重型擊實)和15.5%(輕型擊實)，進行水泥土擠密樁工藝性試驗。

水泥土擠密樁試樁中控制的要點：1)填料的質量，從土樣的粒徑、水泥摻量、填料的含水率入手;2)施工工藝參數調整，從地面平整、樁管的垂直度、夯錘的重量及落錘的高度進行控制，確保夯實效果達到最佳，通過前后六次試樁，基本上掌握了成樁的施工工藝要點。

前三次試樁采取甘肅環通檢測中心按重型擊實試驗的參數進行試樁，采用含水率為9.8%，通過調整含水率、錘擊次數、填料重量以及落距都沒有試驗成功。后三次試樁采用甘肅環通檢測中心按輕型擊實試驗的參數，采用含水率為15.5%，錘擊次數三次，通過三次試樁最終檢測合格，歷次試樁情況如表1～表3所示。

表1 第四次試樁(輕型擊實參數最優含水率15.5%)

結論：按一鍬三夯進行，即填一鐵鍬拌合料夯擊三次，檢測結果為填料含水率為16.2%的合格，填料為按每一鐵鍬的量折算。

表2 第五次試樁(輕型擊實參數最優含水率15.5%)

結論：按一鍬三夯進行，即填一鐵鍬拌合料分別夯擊三次，檢測結果為填料含水率16.3%，16.5%的合格，填料為按每一鐵鍬的量折算。

表3 第六次試樁(輕型擊實參數最優含水率15.5%)

結論：按一鍬三夯進行，即填一鐵鍬拌合料夯擊三次，采用不同的含水率，檢測結果為三次均合格，填料為按每一鐵鍬的量折算。

由此得出結論：填料的含水率是水泥土擠密樁合格的重要因素，含水率不能過大也不能過小，應控制在15.8%～16.5%。

3 施工工藝性總結

經過重型、輕型各三次試樁的工藝及施工參數對比，可以得出以下結論：

1)填料的主控因素是含水率，最優含水率為16.2%，合格含水率范圍為15.8%～16.5%，可根據氣候情況進行適當調整，氣溫高蒸發大的時候調高含水率，對填料進行覆蓋保濕，確保入孔填料的正常含水率。2)確保夯實效果，根據試樁結果，采取輕型擊實一鍬三夯的工藝能滿足設計壓實系數的要求，但要注意樁管的垂直度，確保夯錘不會撞擊到孔壁而影響夯實效果。3)加強施工監控，填料每工班抽檢一次，保證填料質量，水泥含量9%，誤差不得超過±0.5%，最優含水率為16.2%，誤差不得超過±2%，嚴格施工工藝，按確定的夯擊頻率進行填料。4)工藝要點：a.土料：土料中有機質含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，使用時應過10 mm～20 mm篩。土料與水泥應拌合均勻，水泥用量不得少于按試驗確定的重量。b.成孔：先將清理后的地面整平，在平整的地面上用石灰做出樁位標記，待樁機到達工作位置，調整水平，對準石灰標記點位，開始打樁直至設計樁長;大片成孔時采用隔排隔樁跳打的方式，從周圍向中間一次成孔，分4遍施工完成。c.清孔：向孔內填料前孔底必須夯實，以確保樁底基礎承載滿足要求。d.夯填工藝：成孔后先將卷揚機提升式夯實機開到工作位置，將吊錘放下至孔底空夯8次以上，再實行每填料0.005 8 m3(一鐵鍬)錘擊三次，落距2.0 m，等到距孔口5 m～8 m時改用夾桿錘夯填，夾桿錘回填時同樣采用每回填0.005 8 m3錘擊三次。e.監控：施工過程中必須有專人檢測成孔及回填夯實的質量，并做好施工原始記錄。f.預防措施：雨期或冬季施工前，應采取防雨防凍措施，防止土料和水泥受雨水淋濕或凍結。

4 結語

通過水泥土擠密樁施工參數工藝試驗，正確的確定了水泥土擠密樁施工的各項參數及施工工藝，滿足壓實系數不小于0.97，樁間土滿足擠密系數不小于0.9，處理后的復合地基承載力滿足設計要求，有效地消除了該段路基的濕陷性，為CFG樁的施工提供了條件。

［1］ 鐵建設［2005］160號，客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準［S］.

［2］ 鐵道部經濟規劃研究院.客運專線鐵路路基工程施工技術指南［Z］.2005.

［3］ 金世偉.水泥土樁復合地基研究與展望［J］.山西建筑，2010，36(4)：131-132.

［4］ 趙紅剛，張智鑫，楊 鵬.水泥土擠密樁在鄭西客運專線新臨潼車站的應用［J］.鐵道工程學報，2007(S1)：35-36.