柱錘沖擴樁在某高鐵路基中的應用

張玉榮

摘 要：以某高速鐵路路基中柱錘沖擴樁的應用為例，研究了柱錘沖擴樁在黃土地質中的施工工藝、機械和人員的配置、效果檢驗等，從而達到總結實踐經驗的目的。

關鍵詞：高鐵路基；柱錘沖擴樁；靜載試驗；濕陷性黃土

中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0060-02

1 工程概況

該柱錘沖擴樁位于山西省臨汾市境內，起訖里程為DK458+383～DK458+987，全長604 m。

該區域的地質情況包含以下4種：①第四系上更新統洪積新黃土。土體呈淺黃色或黃褐色，堅硬，針狀孔隙發育，夾雜鈣質菌絲，含鈣質結合，具有濕陷性，為Ⅲ級（嚴重）自重濕陷場地。②第四系中更新統洪積老黃土。土體呈棕黃色或棕紅色，硬塑。③粗圓礫土。土體呈灰白色或青灰色，圓礫成分以變質巖為主，圓棱狀，粒徑在20～50 mm之間，最大粒徑在70～80 mm之間，有30%～40%的砂或黏性土填充。④局部分布第四系全新統人工堆積層素填土。新老黃土中夾有圓礫和少量漂石，局部呈透鏡狀，細、粗圓礫土沉積不均勻，填充物的含量高，局部夾土層和砂層，呈透鏡體壯。此外，在該區域未見地下水。

線路中心最大挖深為0.7 m，路塹邊坡最大高度為2.4 m，線路中心最大填高為5.5 m，路堤邊坡最大高度為5.5 m。

2 施工準備

2.1 平整場地

應防止基底積水。對于流向路基作業區的水源，應在施工前截斷，并在設計邊溝位置開挖臨時排水溝，以保證施工期間的排水；路塹地段開挖至基床底層地面以上0.5～0.7 m；清除、處理路堤地段范圍內的地表植物根系等腐殖質；定出控制軸線、打樁場地邊線并標識。

2.2 室內配比試驗

采集該工點土樣進行多組室內配合比試驗，測定不同齡期、不同水泥摻入量、不同外加劑的水泥土試塊的抗壓強度，確定滿足設計要求的最佳配合比，包括水泥摻入量和外加劑的品種、摻入量，并滿足柱錘沖擴樁的28 d齡期無側限抗壓強度不小于1.2 MPa的設計要求。

2.3 確定人員、機具

一個工作面的主要作業人員包括：①拌料每班3人，兩班倒；②填料每班3人，兩班倒；③長螺旋鉆孔機操作人員每班3人，兩班倒；④沖擴打樁機操作人員每班2人，兩班倒。

主要采用的機械設備如表1所示。

3 施工工藝

3.1 機具設備就位

施工所采用的主要機械設備就位，長螺旋鉆機和沖擴打樁機性能良好，并按照測量放線的位置和施工順序擺放好鉆機。施工所需的內業資料準備齊全，且已完成報批手續。

3.2 成孔

采用長螺旋鉆機成孔，成孔直徑為400 mm，樁間距為1 m，正方形布置，深度為16 m；鉆進時要在鉆機大臂上劃刻度線，并控制好鉆進深度，成樁孔底夯實后，采用鋼尺測量孔深，孔深不得小于設計要求。

3.3 混合料的拌制和運輸

水泥土混合料為現場拌和，采用穩定土拌和機，并使用電子計量的方式；拌和采用了“二噴四攪”的方法，以保證水泥土拌和均勻，并達到最佳含水量；配合比符合試驗室的配合比要求，水泥土混合料的外觀顏色均勻，并采用裝載機運送至成孔樁位處；混合料根據回填要求隨拌隨用，剩余料不得在過夜后再次使用。

3.4 孔內填料、成樁

根據設計要求分層填料，夯擴后的樁徑不小于650 mm；現場制作容量為0.32 m3（0.8 m×0.8 m×0.5 m）的料斗，每斗為設計樁長1 m填料的使用量，按料斗計量填入水泥土，并在現場做好施工記錄和施工控制。

將拌和好的填料分層填入樁孔，分層厚度根據現場試驗確定，一般不超過40 cm；用柱錘夯實后，樁體形成，每個樁孔應夯填至樁頂設計標高以上至少0.4 m。

3.5 鉆機移位

在一根樁后施工完成后，施工機具移位，并重復上述步驟進行下一根樁的施工。

4 質量檢驗

4.1 樁身質量檢驗

在施工過程中，要檢驗樁的施工質量。在全部孔深內，每隔1 m取土樣測定干密度，檢測點的位置應在距孔心2/3孔半徑處，測得后換算為平均壓實系數，混合料的壓實系數應≥0.95.

4.2 樁間土處理效果檢驗

在4孔之間的行心點附近，成孔擠密的深度內，每1 m取土樣測定干密度，進行濕陷性試驗，檢測最小擠密系數、平均擠密系數和濕陷系數檢驗是否滿足設計要求。

4.3 靜載試驗

樁施工完成28 d后，采用靜載試驗方法檢驗單樁復合地基的承載力，承載力應≥250 kPa。

5 質量控制

樁點布置和場地標高應與施工圖和現場情況相符。

施工所用材料要符合相關質量要求，土料中的有機質含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，且土料在使用前要過10～20 mm篩。配合比控制要準確，每米樁長的灌入量應不少于設計用量。按設計要求，填料水泥摻入量應≥8%（質量比），水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，填料的配合比按設計要求配置。樁間土經成孔擠密后的平均擠密系數宜≥0.93；樁體內的平均壓實系數應≥0.95. 應安排技術人員、檢測人員記錄每層填料的厚度、夯擊次數、錘重、和落距等原始資料。

此外，樁位偏差應≤100 mm；樁孔垂直度偏差應≤1.5%；樁孔直徑不得小于設計樁徑；樁孔深度不得小于設計深度。

6 結束語

柱錘沖擴樁法施工具有施工方便、設備簡單、速度快、節省投資和使用范圍廣等優點。對濕陷性黃土的處理效果明顯，能夠有效消除黃土的濕陷性，減少地基的壓縮變形，提高地基抵抗振動的能力，從而達到控制路基工后沉降的目的。

參考文獻

[1]張國利，張莉.高速鐵路柱錘沖擴樁復合地基有限元分析[J].科學技術與工程，2013，13（29）：8839-8845.

[2]王應銘，李肖倫.鄭西客專陜西段路基濕陷性黃土地基處理簡介[J].巖土力學，2009（12）：283-286.

〔編輯：張思楠〕

摘 要：以某高速鐵路路基中柱錘沖擴樁的應用為例，研究了柱錘沖擴樁在黃土地質中的施工工藝、機械和人員的配置、效果檢驗等，從而達到總結實踐經驗的目的。

關鍵詞：高鐵路基；柱錘沖擴樁；靜載試驗；濕陷性黃土

中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0060-02

1 工程概況

該柱錘沖擴樁位于山西省臨汾市境內，起訖里程為DK458+383～DK458+987，全長604 m。

該區域的地質情況包含以下4種：①第四系上更新統洪積新黃土。土體呈淺黃色或黃褐色，堅硬，針狀孔隙發育，夾雜鈣質菌絲，含鈣質結合，具有濕陷性，為Ⅲ級（嚴重）自重濕陷場地。②第四系中更新統洪積老黃土。土體呈棕黃色或棕紅色，硬塑。③粗圓礫土。土體呈灰白色或青灰色，圓礫成分以變質巖為主，圓棱狀，粒徑在20～50 mm之間，最大粒徑在70～80 mm之間，有30%～40%的砂或黏性土填充。④局部分布第四系全新統人工堆積層素填土。新老黃土中夾有圓礫和少量漂石，局部呈透鏡狀，細、粗圓礫土沉積不均勻，填充物的含量高，局部夾土層和砂層，呈透鏡體壯。此外，在該區域未見地下水。

線路中心最大挖深為0.7 m，路塹邊坡最大高度為2.4 m，線路中心最大填高為5.5 m，路堤邊坡最大高度為5.5 m。

2 施工準備

2.1 平整場地

應防止基底積水。對于流向路基作業區的水源，應在施工前截斷，并在設計邊溝位置開挖臨時排水溝，以保證施工期間的排水；路塹地段開挖至基床底層地面以上0.5～0.7 m；清除、處理路堤地段范圍內的地表植物根系等腐殖質；定出控制軸線、打樁場地邊線并標識。

2.2 室內配比試驗

采集該工點土樣進行多組室內配合比試驗，測定不同齡期、不同水泥摻入量、不同外加劑的水泥土試塊的抗壓強度，確定滿足設計要求的最佳配合比，包括水泥摻入量和外加劑的品種、摻入量，并滿足柱錘沖擴樁的28 d齡期無側限抗壓強度不小于1.2 MPa的設計要求。

2.3 確定人員、機具

一個工作面的主要作業人員包括：①拌料每班3人，兩班倒；②填料每班3人，兩班倒；③長螺旋鉆孔機操作人員每班3人，兩班倒；④沖擴打樁機操作人員每班2人，兩班倒。

主要采用的機械設備如表1所示。

3 施工工藝

3.1 機具設備就位

施工所采用的主要機械設備就位，長螺旋鉆機和沖擴打樁機性能良好，并按照測量放線的位置和施工順序擺放好鉆機。施工所需的內業資料準備齊全，且已完成報批手續。

3.2 成孔

采用長螺旋鉆機成孔，成孔直徑為400 mm，樁間距為1 m，正方形布置，深度為16 m；鉆進時要在鉆機大臂上劃刻度線，并控制好鉆進深度，成樁孔底夯實后，采用鋼尺測量孔深，孔深不得小于設計要求。

3.3 混合料的拌制和運輸

水泥土混合料為現場拌和，采用穩定土拌和機，并使用電子計量的方式；拌和采用了“二噴四攪”的方法，以保證水泥土拌和均勻，并達到最佳含水量；配合比符合試驗室的配合比要求，水泥土混合料的外觀顏色均勻，并采用裝載機運送至成孔樁位處；混合料根據回填要求隨拌隨用，剩余料不得在過夜后再次使用。

3.4 孔內填料、成樁

根據設計要求分層填料，夯擴后的樁徑不小于650 mm；現場制作容量為0.32 m3（0.8 m×0.8 m×0.5 m）的料斗，每斗為設計樁長1 m填料的使用量，按料斗計量填入水泥土，并在現場做好施工記錄和施工控制。

將拌和好的填料分層填入樁孔，分層厚度根據現場試驗確定，一般不超過40 cm；用柱錘夯實后，樁體形成，每個樁孔應夯填至樁頂設計標高以上至少0.4 m。

3.5 鉆機移位

在一根樁后施工完成后，施工機具移位，并重復上述步驟進行下一根樁的施工。

4 質量檢驗

4.1 樁身質量檢驗

在施工過程中，要檢驗樁的施工質量。在全部孔深內，每隔1 m取土樣測定干密度，檢測點的位置應在距孔心2/3孔半徑處，測得后換算為平均壓實系數，混合料的壓實系數應≥0.95.

4.2 樁間土處理效果檢驗

在4孔之間的行心點附近，成孔擠密的深度內，每1 m取土樣測定干密度，進行濕陷性試驗，檢測最小擠密系數、平均擠密系數和濕陷系數檢驗是否滿足設計要求。

4.3 靜載試驗

樁施工完成28 d后，采用靜載試驗方法檢驗單樁復合地基的承載力，承載力應≥250 kPa。

5 質量控制

樁點布置和場地標高應與施工圖和現場情況相符。

施工所用材料要符合相關質量要求，土料中的有機質含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，且土料在使用前要過10～20 mm篩。配合比控制要準確，每米樁長的灌入量應不少于設計用量。按設計要求，填料水泥摻入量應≥8%（質量比），水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，填料的配合比按設計要求配置。樁間土經成孔擠密后的平均擠密系數宜≥0.93；樁體內的平均壓實系數應≥0.95. 應安排技術人員、檢測人員記錄每層填料的厚度、夯擊次數、錘重、和落距等原始資料。

此外，樁位偏差應≤100 mm；樁孔垂直度偏差應≤1.5%；樁孔直徑不得小于設計樁徑；樁孔深度不得小于設計深度。

6 結束語

柱錘沖擴樁法施工具有施工方便、設備簡單、速度快、節省投資和使用范圍廣等優點。對濕陷性黃土的處理效果明顯，能夠有效消除黃土的濕陷性，減少地基的壓縮變形，提高地基抵抗振動的能力，從而達到控制路基工后沉降的目的。

參考文獻

[1]張國利，張莉.高速鐵路柱錘沖擴樁復合地基有限元分析[J].科學技術與工程，2013，13（29）：8839-8845.

[2]王應銘，李肖倫.鄭西客專陜西段路基濕陷性黃土地基處理簡介[J].巖土力學，2009（12）：283-286.

〔編輯：張思楠〕

摘 要：以某高速鐵路路基中柱錘沖擴樁的應用為例，研究了柱錘沖擴樁在黃土地質中的施工工藝、機械和人員的配置、效果檢驗等，從而達到總結實踐經驗的目的。

關鍵詞：高鐵路基；柱錘沖擴樁；靜載試驗；濕陷性黃土

中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0060-02

1 工程概況

該柱錘沖擴樁位于山西省臨汾市境內，起訖里程為DK458+383～DK458+987，全長604 m。

該區域的地質情況包含以下4種：①第四系上更新統洪積新黃土。土體呈淺黃色或黃褐色，堅硬，針狀孔隙發育，夾雜鈣質菌絲，含鈣質結合，具有濕陷性，為Ⅲ級（嚴重）自重濕陷場地。②第四系中更新統洪積老黃土。土體呈棕黃色或棕紅色，硬塑。③粗圓礫土。土體呈灰白色或青灰色，圓礫成分以變質巖為主，圓棱狀，粒徑在20～50 mm之間，最大粒徑在70～80 mm之間，有30%～40%的砂或黏性土填充。④局部分布第四系全新統人工堆積層素填土。新老黃土中夾有圓礫和少量漂石，局部呈透鏡狀，細、粗圓礫土沉積不均勻，填充物的含量高，局部夾土層和砂層，呈透鏡體壯。此外，在該區域未見地下水。

線路中心最大挖深為0.7 m，路塹邊坡最大高度為2.4 m，線路中心最大填高為5.5 m，路堤邊坡最大高度為5.5 m。

2 施工準備

2.1 平整場地

應防止基底積水。對于流向路基作業區的水源，應在施工前截斷，并在設計邊溝位置開挖臨時排水溝，以保證施工期間的排水；路塹地段開挖至基床底層地面以上0.5～0.7 m；清除、處理路堤地段范圍內的地表植物根系等腐殖質；定出控制軸線、打樁場地邊線并標識。

2.2 室內配比試驗

采集該工點土樣進行多組室內配合比試驗，測定不同齡期、不同水泥摻入量、不同外加劑的水泥土試塊的抗壓強度，確定滿足設計要求的最佳配合比，包括水泥摻入量和外加劑的品種、摻入量，并滿足柱錘沖擴樁的28 d齡期無側限抗壓強度不小于1.2 MPa的設計要求。

2.3 確定人員、機具

一個工作面的主要作業人員包括：①拌料每班3人，兩班倒；②填料每班3人，兩班倒；③長螺旋鉆孔機操作人員每班3人，兩班倒；④沖擴打樁機操作人員每班2人，兩班倒。

主要采用的機械設備如表1所示。

3 施工工藝

3.1 機具設備就位

施工所采用的主要機械設備就位，長螺旋鉆機和沖擴打樁機性能良好，并按照測量放線的位置和施工順序擺放好鉆機。施工所需的內業資料準備齊全，且已完成報批手續。

3.2 成孔

采用長螺旋鉆機成孔，成孔直徑為400 mm，樁間距為1 m，正方形布置，深度為16 m；鉆進時要在鉆機大臂上劃刻度線，并控制好鉆進深度，成樁孔底夯實后，采用鋼尺測量孔深，孔深不得小于設計要求。

3.3 混合料的拌制和運輸

水泥土混合料為現場拌和，采用穩定土拌和機，并使用電子計量的方式；拌和采用了“二噴四攪”的方法，以保證水泥土拌和均勻，并達到最佳含水量；配合比符合試驗室的配合比要求，水泥土混合料的外觀顏色均勻，并采用裝載機運送至成孔樁位處；混合料根據回填要求隨拌隨用，剩余料不得在過夜后再次使用。

3.4 孔內填料、成樁

根據設計要求分層填料，夯擴后的樁徑不小于650 mm；現場制作容量為0.32 m3（0.8 m×0.8 m×0.5 m）的料斗，每斗為設計樁長1 m填料的使用量，按料斗計量填入水泥土，并在現場做好施工記錄和施工控制。

將拌和好的填料分層填入樁孔，分層厚度根據現場試驗確定，一般不超過40 cm；用柱錘夯實后，樁體形成，每個樁孔應夯填至樁頂設計標高以上至少0.4 m。

3.5 鉆機移位

在一根樁后施工完成后，施工機具移位，并重復上述步驟進行下一根樁的施工。

4 質量檢驗

4.1 樁身質量檢驗

在施工過程中，要檢驗樁的施工質量。在全部孔深內，每隔1 m取土樣測定干密度，檢測點的位置應在距孔心2/3孔半徑處，測得后換算為平均壓實系數，混合料的壓實系數應≥0.95.

4.2 樁間土處理效果檢驗

在4孔之間的行心點附近，成孔擠密的深度內，每1 m取土樣測定干密度，進行濕陷性試驗，檢測最小擠密系數、平均擠密系數和濕陷系數檢驗是否滿足設計要求。

4.3 靜載試驗

樁施工完成28 d后，采用靜載試驗方法檢驗單樁復合地基的承載力，承載力應≥250 kPa。

5 質量控制

樁點布置和場地標高應與施工圖和現場情況相符。

施工所用材料要符合相關質量要求，土料中的有機質含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，且土料在使用前要過10～20 mm篩。配合比控制要準確，每米樁長的灌入量應不少于設計用量。按設計要求，填料水泥摻入量應≥8%（質量比），水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，填料的配合比按設計要求配置。樁間土經成孔擠密后的平均擠密系數宜≥0.93；樁體內的平均壓實系數應≥0.95. 應安排技術人員、檢測人員記錄每層填料的厚度、夯擊次數、錘重、和落距等原始資料。

此外，樁位偏差應≤100 mm；樁孔垂直度偏差應≤1.5%；樁孔直徑不得小于設計樁徑；樁孔深度不得小于設計深度。

6 結束語

柱錘沖擴樁法施工具有施工方便、設備簡單、速度快、節省投資和使用范圍廣等優點。對濕陷性黃土的處理效果明顯，能夠有效消除黃土的濕陷性，減少地基的壓縮變形，提高地基抵抗振動的能力，從而達到控制路基工后沉降的目的。

參考文獻

[1]張國利，張莉.高速鐵路柱錘沖擴樁復合地基有限元分析[J].科學技術與工程，2013，13（29）：8839-8845.

[2]王應銘，李肖倫.鄭西客專陜西段路基濕陷性黃土地基處理簡介[J].巖土力學，2009（12）：283-286.

〔編輯：張思楠〕