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(cè)，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(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土及上第三系中土泥巖。不良地質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)一般不超過15 mm，路基與橋梁、隧道或橫向結(jié)構(gòu)物交界處的差異沉降不應(yīng)大于5 mm。經(jīng)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(jìn)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(jìn)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?yōu)?.5 m，樁長由22 m漸變?yōu)?5 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(jìn)行水泥土擠密樁成樁的工藝性試驗，以確定施工參數(shù)。

2 水泥土擠密樁工藝性試驗

2.1 施工機(jī)具、設(shè)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(jìn)行置換，因此采用柴油振動沉管的方式進(jìn)行擠密成孔。投入的機(jī)械設(shè)備有：履帶式柴油打樁機(jī)、卷揚機(jī)提升式夯實機(jī)、夯錘、夾桿錘及拌和站。

2.2 工藝及其施工參數(shù)的對比

根據(jù)甘肅環(huán)通檢測中心對該段路基所取土樣進(jìn)行檢測而提供的最終試驗報告：水泥摻量9%，最優(yōu)含水率9.8%(重型擊實)和15.5%(輕型擊實)，進(jìn)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(zhì)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(shù)調(diào)整，從地面平整、樁管的垂直度、夯錘的重量及落錘的高度進(jìn)行控制，確保夯實效果達(dá)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(huán)通檢測中心按重型擊實試驗的參數(shù)進(jìn)行試樁，采用含水率為9.8%，通過調(diào)整含水率、錘擊次數(shù)、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(huán)通檢測中心按輕型擊實試驗的參數(shù)，采用含水率為15.5%，錘擊次數(shù)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(shù)最優(yōu)含水率15.5%)

結(jié)論：按一鍬三夯進(jìn)行，即填一鐵鍬拌合料夯擊三次，檢測結(jié)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(shù)最優(yōu)含水率15.5%)

結(jié)論：按一鍬三夯進(jìn)行，即填一鐵鍬拌合料分別夯擊三次，檢測結(jié)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(shù)最優(yōu)含水率15.5%)

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

由此得出結(jié)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(yīng)控制在15.8%～16.5%。

3 施工工藝性總結(jié)

經(jīng)過重型、輕型各三次試樁的工藝及施工參數(shù)對比，可以得出以下結(jié)論：

1)填料的主控因素是含水率，最優(yōu)含水率為16.2%，合格含水率范圍為15.8%～16.5%，可根據(jù)氣候情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，氣溫高蒸發(fā)大的時候調(diào)高含水率，對填料進(jìn)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(jù)試樁結(jié)果，采取輕型擊實一鍬三夯的工藝能滿足設(shè)計壓實系數(shù)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(qiáng)施工監(jiān)控，填料每工班抽檢一次，保證填料質(zhì)量，水泥含量9%，誤差不得超過±0.5%，最優(yōu)含水率為16.2%，誤差不得超過±2%，嚴(yán)格施工工藝，按確定的夯擊頻率進(jìn)行填料。4)工藝要點：a.土料：土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，使用時應(yīng)過10 mm～20 mm篩。土料與水泥應(yīng)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(biāo)記，待樁機(jī)到達(dá)工作位置，調(diào)整水平，對準(zhǔn)石灰標(biāo)記點位，開始打樁直至設(shè)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(nèi)填料前孔底必須夯實，以確保樁底基礎(chǔ)承載滿足要求。d.夯填工藝：成孔后先將卷揚機(jī)提升式夯實機(jī)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(jiān)控：施工過程中必須有專人檢測成孔及回填夯實的質(zhì)量，并做好施工原始記錄。f.預(yù)防措施：雨期或冬季施工前，應(yīng)采取防雨防凍措施，防止土料和水泥受雨水淋濕或凍結(jié)。

4 結(jié)語

通過水泥土擠密樁施工參數(shù)工藝試驗，正確的確定了水泥土擠密樁施工的各項參數(shù)及施工工藝，滿足壓實系數(shù)不小于0.97，樁間土滿足擠密系數(shù)不小于0.9，處理后的復(fù)合地基承載力滿足設(shè)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(shè)［2005］160號，客運專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ 鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南［Z］.2005.

［3］ 金世偉.水泥土樁復(fù)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(yīng)用［J］.鐵道工程學(xué)報，2007(S1)：35-36.