鐵路軟土地基碎石樁加固技術

趙 德 超

(中鐵二局第五工程有限公司，四川 成都 621009)

1 工程概況

本項目地處埃塞俄比亞境內，是埃塞俄比亞中部與東西部地區經濟、交通走廊的中軸，連接埃塞俄比亞首都亞的斯亞貝巴和第三大城市阿達瑪。沿線城鎮發展較好，所處地域經濟地理優勢明顯。線路位于埃塞俄比亞中部高原，西起亞的斯亞貝巴西南方向的SEBETA，向東經AKAKI，BISHOFTU，MOJO，ADAMA，METEHARA，AWASH至MIESO，線路長度327.254 km。

2 碎石樁加固處理方案

2.1 本段軟土路基加固處理范圍

D1K28+414.78～D1K28+720,共計305.22 m。

2.2 本段軟土路基概況

本段為埃塞高原臺地地貌，地勢平坦開闊，地貌起伏不大，植被不發育。路堤中心最大填高11.03 m，軟土層位于膨脹土之下2 m～10 m，呈軟塑狀。具有天然含水量高、透水性差、孔隙比大等典型的軟土特征。土層間夾雜大量塑料、建筑生活垃圾等雜物，如處理效果不佳，必將對路基整體穩定及列車行車造成巨大安全隱患。

2.3 工程措施

本段軟土路基采用50 cm碎石樁加固三角形布置，樁間距1.1 m，加固寬度為路堤坡角外2 m，加固深度為打穿軟土層。在碎石樁頂部鋪設兩層80 kN/m2土工格柵及0.6 m砂礫石墊層。

2.4 單樁復合地基承載力設計值

該段軟土地基采用碎石樁加固后，填土施工前應按JGJ 79—2002建筑地基處理技術規范進行單樁復合地基荷載試驗，復合地基承載力要求達到180 kPa以上。

3 現場施工方法

1)本工程采用了浙江八達公司生產的ZJB-60型碎石樁機，具有生產效率高、安裝方便、行走快捷、安全性可靠等優點。每臺碎石樁機配一臺裝載量1 m3的小型裝載機卸料，配碎石喂料人員兩名。

2)施工過程控制。

a.施工前對場地進行平整，清除了路基表面的雜物。因本段路基加固施工時正值埃塞小雨季，為防止水淹，形成內澇，提前做好了防排水措施。對土質過軟地段的表層土進行了換填或加鋪碎石墊層的措施，以利于碎石樁機具順利進場及防止施工過程中碎石樁機傾覆，確保施工安全。

b.施工前由測量部門對樁位進行準確定位，并在樁的中心位置撒上石灰，以示醒目，便于樁石樁機準確就位。

c.對樁身填充材料的要求：樁身采用不易風化的碎石和20%的中粗砂混合料，含泥量不大于5%。

d.在軟土地基內成孔，將碎石樁機移至已放線確定好的位置，并將碎石機振沖器的中心與樁位中心重合，對準樁位。開機并檢查電壓和振沖器的空載電流值是否正常。開動機器，使振沖器以1 m/min～2 m/min的速度在土層中緩緩下沉。應注意整個下沉過程中振沖器的電流值不得超過電機的額定值，如超過必須減速下沉，或暫停下沉或者向上提升一段距離。振沖器及下料導管在自身重力及向下擊振力的共同作用下，豎直向下成孔。當達到設計加固深度30 cm～50 cm或已穿透軟弱層達到基巖時，開始將振沖器上提，直至孔口，提升速度可增加至5 m/min～6 m/min。

e.重復上述成孔步驟1次～2次，如果孔口有淤泥堵塞應挖去，最后將振沖器及下料導管提出孔口準備加填料。

f.通過小型裝載機向料斗內添加碎石并提升至下料導管內，每次宜倒料0.2 m3～0.5 m3，并將振沖器沉至填料中進行振實。振沖器不僅使填料振密，同時使填料擠入孔壁中，從而使樁徑擴大。

g.重復上一步驟，自下而上制作樁體，直至孔口，完成成樁工藝。成樁過程中應經常觀測碎石樁機振沖器電機電流，防止電機損壞。同時還應對碎石樁的實際填料量與設計計算填料量進行對比，誤差較大時應暫停施工并分析原因后再進行施工。

h.碎石樁的施工順序一般采用“由里向外”或“一邊向另一邊”的方式，禁止采用“由外向內”的方式進行。

i.碎石樁大規模施工前應進行工藝性的成樁試驗，確定最佳施工參數和最佳施工工藝用以指導施工生產。

4 施工監測及質量檢測方案

4.1 碎石樁施工質量控制措施

樁孔必須準確定位，專人復核。振沖器及下料導管應有明顯的刻度標志。填料粒徑、強度、含泥量應符合設計要求。施工過程中的主要技術參數不能達到控制值時應及時分析原因并提出處理方案。振沖器的提升和下降速度應均勻，并不得過快。施工過程中出現串樁時應分析原因并采取補救措施。施工記錄應真實完整。

4.2 成樁后的質量檢測

成樁7 d后應進行質量檢測，主要內容：

1)開挖檢查；

2)采用輕便觸探或標準貫入檢查樁身強度；

3)進行單樁復合地基承載力試驗。經檢測符合設計要求后才能進行路堤上部填筑。碎石樁地段的路堤填筑應水平分層填筑并按相關要求做好路堤變形和沉降觀測，如有異常應停止或暫緩填筑。

4.3 碎石樁單樁復合地基承載力檢測方法

該段軟土路基處理后的單樁復合承載力要求應大于180 kPa，下面就碎石樁的復合地基承載力檢測方法作如下介紹：

1)檢測內容。

單樁復合地基承載力是檢測單根碎石樁所處理的面積范圍內含樁間土及樁體的承載能力，對單樁進行豎向荷載試驗。

2)檢測的頻率。

據TB 10414—2003鐵路路基工程施工質量驗收標準檢測碎石樁總數的2%，且不得少于2根。

3)檢測方法。

平板荷載試驗。

4)承壓板的選擇。

根據單根樁所承擔的實際處理的面積，制作直徑為1.10 m的圓形鋼板，厚度為4 cm。

5)通過計算確定堆載的重量=π×0.58×0.58×18 t/m2=38.05 t。

6)所需儀器及機具。

百分表，量程大于50 mm；液壓式千斤頂，500 kN以上；剛性承載板，直徑1.16 m的圓形鋼板；精密壓力表，60 MPa；堆載體，采用預制混凝土塊和鋼筋。

7)加載標準。

加載的等級為8級，最大加載量為設計值的2倍(第1級45 kPa，第2級90 kPa，第3級135 kPa，第4級180 kPa，第5級225 kPa，第6級270 kPa，第7級315 kPa，第8級360 kPa)。施工前對壓力表和千斤頂進行標定，根據標定結果計算出壓力表和千斤頂之間的對應關系。

8)結果計算。

測試完畢后作荷載—沉降曲線圖。當荷載—沉降曲線圖為平緩的光滑曲線時，按相對變形值確定承載力值。粘性土地基，取承載板沉降量與承載板直徑比值為0.015時對應的荷載值作為承載力的值。粉土和砂土地基取承載板沉降量與承載板直徑比值為0.010時對應的荷載值作為承載力的值。本工程碎石樁所處理的軟土地段全為粘性土，故取下沉量為16.50 mm所對應的承載力作為測定值。

9)現場操作方法。

a.將檢測的碎石樁表面清理直至露出樁頭；

b.樁頭及所處理的面積范圍內鋪設一層中砂墊層，厚度取10 cm；

c.將承載板置于砂墊層上，將荷載作用的重心、承載板的形心與樁頭的中心三心合一，并將基準梁的支點設在影響區域外；

d.正式檢測前應預壓一次，所施加的荷載為第1級荷載即45 kPa；

e.分級進行加載試驗。注意：每級加載前后均應測讀一次承壓板的沉降量，加載后每30 min測讀一次，直至穩定后再加載下一級荷載。當1 h內沉降量小于0.1 mm時，可視為穩定。出現下列情況之一時可終止試驗：沉降急劇增大，土被擠出或承載板周圍出現明顯的隆起或裂縫；承壓板的累計沉降量已大于其直徑的10%。在某級荷載下，24 h的沉降速率未達到穩定；加載量已達到預計最大試驗荷載。在本段碎石樁的檢測中均未出現上述前三種狀況，故均以加載量達第8級后再終止試驗。

檢測結果：該段軟土地基經碎石樁加固處理后，其單樁的復合地基承載力均滿足設計要求。

5 結語

通過以上介紹，但愿對今后工作中遇到類似問題的工程技術人員有所幫助。