兰新客专水泥土挤密桩施工工艺

　　摘要：根据某路基工程的基本情况，通过水泥土挤密桩施工参数工艺试验，确定了水泥土挤密桩施工的各项参数及施工工艺，并总结了施工工艺要点，以期为水泥土挤密桩施工顺利开展提供保障。

　　关键词：水泥土挤密桩；试桩；施工参数；工艺对比

　　1 工程情况简述

　　新建兰新铁路第二双线（兰新客专）第二合同段DK101+980~DK102+171.08段路基全长191.08m。本段路基形式为路堑，挖方最大边坡高度12m，路基兰州端为松树庄隧道，路基乌鲁木齐端为大阳山沟特大桥。工点位于青海省民和县胡拉海村东侧，湟水河右岸高级阶地，地形起伏较大。工点地层主要为第四系上更新统冲积砂质黄土及上第三系中土泥岩。不良地质和特殊岩土为湿陷性黄土和松软土及膨胀性泥岩。湿陷性黄土湿陷性等级为Ⅳ级，湿陷厚度20～25m。松软土厚度约为9m。无渣轨道路基工后沉降控制标准一般不超过15mm，路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的差异沉降不应大于5mm。经工后沉降分析，以及无渣轨道路基地基条件，确定本段路基需进行地基处理。为消除黄土湿陷性并提高地基的承载力，地基采取长桩CFG桩+短桩水泥土挤密桩的方式进行处理。水泥土挤密桩采用沉管法成孔，CFG桩采用长螺旋钻成孔。

　　DK101+980—DK102+141.08段CFG桩正方形布置，孔径0.4m，桩间距1.7米，桩长22m。水泥土挤密桩正方形布置，孔径0.4m，桩间距0.85m，桩长15m。DK102+141.08—DK102+151.08段为渐变段，孔径0.4m，CFG桩桩间距由1.7m渐变为1.5m，桩长由22m渐变为25m。水泥土挤密桩孔径0.4m，桩间距由0.85m渐变至0.75m，桩长15m。DK102+151.08—DK102+171.08段为路桥过渡段，CFG桩孔径0.5m，桩长25m，桩间距1.5m。水泥土挤密桩孔径0.4m，桩长15m，桩间距0.75m。先期进行水泥土挤密桩成桩的工艺性试验，以确定施工参数。

　　2 水泥土挤密桩工艺性试验

　　2.1 施工机具、设备

　　水泥土挤密桩的主要作用是挤密桩间土消除湿陷性，并对桩孔土体进行置换，因此采用柴油震动沉管的方式进行挤密成孔，投入的机械设备有：履带式柴油打桩机、卷扬机提升式夯实机、夯锤、夹杆锤及拌和站［1］。

　　2.2 工艺及其施工参数的对比

　　根据甘肃环通检测中心对该段路基所取土样进行检测而提供的最终试验报告：水泥掺量9%，最优含水率9.8%（重型击实）和15.5%（轻型击实），进行水泥土挤密桩工艺性试验。

　　水泥土挤密桩试桩中控制的要点：1）填料的质量，从土样的粒径、水泥掺量、填料的含水率入手；2）施工工艺参数调整，从地面平整、桩管的垂直度、夯锤的重量及落锤的高度进行控制，确保夯实效果达到最佳，通过前后6次试桩，基本上掌握了成桩的施工工艺要点［2］。

　　前3次试桩采取甘肃环通检测中心按重型击实试验的参数进行试桩，采用含水率为9.8%，通过调整含水率，锤击次数、填料重量以及落距都没有试验成功。后3次试桩采用甘肃环通检测中心按轻型击实试验的参数，采用含水率为15.5%，锤击次数3次，通过3次试桩最终检测合格，历次试桩情况如表1～表3所示：

　　由此得出结论：填料的含水率是水泥土挤密桩合格的重要因素，含水率不能过大也不能过小，应控制在15.8%—16.5%。

　　3 施工工艺性总结

　　经过重型、轻型各3次试桩的工艺及施工参数对比，可以得出以下结论：

　　1）填料的主控因素是含水率，最优含水率为16.2%，合格含水率范围为15.8%—16.5%，可根据气候情况进行适当调整，气温高蒸发大的时候调高含水率，对填料进行覆盖保湿，确保入孔填料的正常含水率［3］。

　　2）确保夯实效果，根据试桩结果，采取轻型击实一锹三夯的工艺能满足设计压实系数的要求，但要注意桩管的垂直度，确保夯锤不会撞击到孔壁而影响夯实效果。

　　3）加强施工监控，填料每工班抽检一次，保证填料质量，水泥含量9%，误差不得超过±0.5%，最优含水率为16.2%，误差不得超过±2%，严格施工工艺，按确定的夯击频率进行填料。

　　4）工艺要点：a.土料：土料中有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，使用时应过10mm—20mm筛。土料与水泥应拌合均匀，水泥用量不得少于按试验确定的重量［4］。b.成孔：先将清理后的地面整平，在平整的地面上用石灰做出桩位标记，待桩机到达工作位置，调整水平，对准石灰标记点位，开始打桩直至设计桩长；大片成孔时采用隔排隔桩跳打的方式，从周围向中间一次成孔，分4遍施工完成；c.清孔：向孔内填料前孔底必须夯实，以确保桩底基础承载满足要求。d.夯填工艺：成孔后先将卷扬机提升式夯实机开到工作位置，先将吊锤放下至孔底空夯8次以上，再实行每填料0.0058m3（1铁锹）锤击三次，落距2.0m，等到距孔口5m~8m时改用夹杆锤夯填，夹杆锤回填时同样采用每回填0.0058m3锤击三次。e.监控：施工过程中必须有专人检测成孔及回填夯实的质量，并做好施工原始记录。f.预防措施：雨期或冬季施工前，应采取防雨防冻措施，防止土料和水泥受雨水淋湿或冻结。

　　4 结语

　　通过水泥士挤密桩施工参数工艺试验，正确的确定了水泥土挤密桩施工的各项参数及施工工艺，满足压实系数不小于0.97，桩间土满足挤密系数不小于0.9，处理后的复合地基承载力满足设计要求，有效地消除了该段路基的湿陷性，为CFG桩的施工提供了条件。

　　参考文献：

　　［1］铁建设［2005］160号，客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准［S］.

　　［2］铁道部经济规划研究院.客运专线铁路路基工程施工技术指南［Z］.2005

　　［3］金世伟.水泥土桩复合地基研究与展望［J］.山西建筑，2010，36（4）：131-132.

　　［4］赵红刚、张智鑫、杨鹏.水泥土挤密桩在郑西客运专线新临潼车站的应用［J］.铁道工程学报，2007（S1）期：35-36.

　　杨绍铭