亢 劍

（中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，在一定的壓力下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉，對(duì)建筑物危害性大。因此，在濕陷性黃土場(chǎng)地上進(jìn)行建設(shè)，應(yīng)根據(jù)濕陷性黃土的特點(diǎn)和工程要求，因地制宜，采取以地基處理為主的綜合措施，目的主要是通過消除黃土的濕陷性，提高地基的承載力。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工點(diǎn)為低山丘陵區(qū)，地形起伏較大；線路以淺路塹通過，地勢(shì)較為平坦。

1.2 工程地質(zhì)情況

地層分布為：新黃土：黃褐色，堅(jiān)硬～硬塑，層厚8.5～15 m，垂直節(jié)理發(fā)育，針狀空隙發(fā)育，具濕陷性，σ0=130 kPa，局部夾粗圓礫土；圓礫土：青灰色，稍濕，稍密，礫石主要成分為灰?guī)r、砂巖、硅質(zhì)巖等，呈渾圓狀，σ0=300 kPa；老黃土：褐紅色，堅(jiān)硬～軟塑，層厚20～24.50 m，局部含少量粗砂及細(xì)礫石，σ0=200 kPa。

1.3 設(shè)計(jì)概況

地基處理采用柱錘沖擴(kuò)樁，樁徑0.4 m（分層填料夯擴(kuò)后樁徑不小于0.5 m），間距0.9～1.0 m，正方形布置，樁長(zhǎng)13～16 m不等。樁身材料采用水泥土混合料，填料水泥摻入量應(yīng)不小于8%（重量比），樁間土經(jīng)成孔擠密后的平均擠密系數(shù)不應(yīng)小于0.93，4個(gè)孔之間土的最小擠密系數(shù)不小于0.88，樁體內(nèi)的平均壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.95，成孔擠密后的樁間土濕陷系數(shù)小于0.015，復(fù)合地基承載力不小于250 kPa。

2 柱錘沖擴(kuò)樁工藝性試樁

2.1 試樁目的

一是通過試驗(yàn)段復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)與設(shè)計(jì)地質(zhì)是否相符；二是選用的鉆機(jī)型號(hào)是否適合該地質(zhì)情況的柱錘沖擴(kuò)樁施工；三是對(duì)柱錘沖擴(kuò)樁施工工藝的驗(yàn)證；四是驗(yàn)證處理后的樁間土密實(shí)度，是否消除濕陷性。

2.2 地質(zhì)復(fù)核及工藝選擇

首先現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了地質(zhì)鉆探復(fù)核，鉆探結(jié)果顯示，在設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)，自上而下的土層分布情況與設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料基本一致?？紤]到上層黃土的平均天然含水量在12%～19%，且附近無建筑物，樁長(zhǎng)均在16 m以內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)初步確定采用落錘沉管法擠密成孔，此方法優(yōu)于預(yù)鉆孔工藝，同時(shí)相比長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工可以降低施工成本。

2.3 成樁工藝

2.3.1 試樁布置

工藝性試樁共設(shè)4根（樁間距均為1 m），選定在毗鄰正線的線外區(qū)域進(jìn)行，其樁位布置見圖1。

圖1 樁位布置圖（5號(hào)孔為樁間土擠密系數(shù)檢測(cè)）

2.3.2 成孔工藝

成孔采用落錘沉管法擠密成孔，由DD25型導(dǎo)桿式柴油沉樁錘，樁架高15 m。樁管由Ф377 mm無縫鋼管制成，在樁頭處加箍至Ф420 mm樁尖帶有活動(dòng)樁尖，拔管時(shí)可透氣。樁孔夯填采用柱錘打樁機(jī)，夯錘直徑28 cm，錘重4.2 t。成孔后清底夯實(shí)、夯平，夯實(shí)次數(shù)不小于8擊（落距3 m），以提高樁端土層的密實(shí)性。對(duì)成孔進(jìn)行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深檢查，合格后進(jìn)行下道工序施工。成孔時(shí)地基應(yīng)接近最佳含水，當(dāng)土的含水量低于10%時(shí)，應(yīng)對(duì)處理范圍地基土進(jìn)行增濕處理。

2.3.3 水泥土拌制

水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥土配合比為水泥∶干土=8∶100，水泥土最大干密度為1.70 g/cm3，最佳含水率為15.7%。水泥土拌制采用WDT-180型穩(wěn)定土拌和機(jī)集中拌制，保證水泥土的配比計(jì)量，在拌和過程中，控制水泥土的含水量接近最優(yōu)含水量。土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過2%，不得含有凍土或膨脹土，使用時(shí)應(yīng)過10～20 mm篩，混合料的含水量滿足最優(yōu)含水量，允許偏差不得大于±2%。同時(shí)，水泥土拌制要求隨拌隨用，已拌成水泥土不得超過4 h或隔夜使用。

2.3.4 水泥土回填夯實(shí)

樁孔夯填采用柱錘打樁機(jī)，夯錘直徑28 cm，錘重4.2 t，落距2 m。填料采用小推車計(jì)量，回填7車的虛填厚度約為1 m，4個(gè)樁每虛填1 m夯實(shí)次數(shù)分別為3擊、4擊、5擊、6擊，以確定最佳的夯擊次數(shù)。樁頂夯填高度應(yīng)大于設(shè)計(jì)樁頂高度0.2 m，墊層施工時(shí)應(yīng)將多余的樁體鑿除，樁頂應(yīng)水平。

施工工藝流程圖見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

3 柱錘沖擴(kuò)樁試樁檢測(cè)

（1）樁體內(nèi)壓實(shí)系數(shù)檢測(cè)：在全部孔深內(nèi)每2 m采用鉆機(jī)取樣測(cè)定干密度，檢測(cè)點(diǎn)的位置在孔心附近。檢測(cè)結(jié)果顯示4根樁的壓實(shí)系數(shù)，見表1。

表1 4根樁的壓實(shí)示數(shù)

（2）樁間土處理效果檢測(cè)：在樁間土成孔擠密形心（5號(hào)孔）位置，按成孔擠密深度采用鉆機(jī)每2 m取樣進(jìn)行濕陷性試驗(yàn)，經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，其平均擠密系數(shù)為0.95，且4個(gè)孔之間土的最小擠密系數(shù)為0.89，形心處樁間土濕陷性系數(shù)均小于0.015，濕陷性消除或降低，符合設(shè)計(jì)要求。

（3）復(fù)合地基承載力檢測(cè)：采用靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)壓板采用圓形鋼板，壓板面積1.0 m2。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)該區(qū)域地基土承載力特征值不小于250 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）通過試樁試驗(yàn)，所選的機(jī)械設(shè)備，施工工藝能夠滿足施工質(zhì)量的要求，并確定了夯填時(shí)每虛填1 m錘擊5次（錘重4.2 t，落距2 m）的施工參數(shù)。

4 施工注意事項(xiàng)

（1）成孔宜在地基土接近最優(yōu)(或塑限)含水量時(shí)進(jìn)行。當(dāng)土的含水量低于12%時(shí)，特別是在整個(gè)處理深度范圍內(nèi)的含水量普遍很低時(shí)，宜對(duì)擬處理范圍內(nèi)的土層進(jìn)行增濕。增濕處理應(yīng)在地基處理前4～6 d內(nèi)，將需增濕的水通過一定數(shù)量和一定深度的滲水孔，均勻地浸入擬處理范圍內(nèi)的土層中。

（2）施工過程中，應(yīng)做好成孔及回填夯實(shí)施工記錄。如發(fā)現(xiàn)地基土質(zhì)與施工圖不符，應(yīng)立即停止施工，待查明情況或采取有效措施處理后，方可繼續(xù)施工。

（3）雨季或冬期施工，采取防雨或防凍措施，防止灰土和土料受雨水淋濕或凍結(jié)。水泥土拌制根據(jù)回填要求隨拌隨用，已拌成水泥土不得超過6 h或隔夜使用，被雨水淋濕、浸泡的水泥土嚴(yán)禁使用，按作廢處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）重錘沉管機(jī)施工，成孔垂直度好，成孔工藝簡(jiǎn)單，成孔過程中對(duì)樁間土進(jìn)行擠密，地基處理效果最佳，缺點(diǎn)是地基處理深度受限。柱錘沖擴(kuò)樁工藝較適用于天然含水量不大于24%、飽和度不大于65%的地層。

（2）柱錘沖擴(kuò)樁處理濕陷性黃土地基需要通過工藝性試驗(yàn)確定施工工藝，現(xiàn)場(chǎng)可以通過調(diào)整不同柱錘重力、落距調(diào)整夯能進(jìn)行比較，進(jìn)一步提高處理效果，降低施工成本。

（3）對(duì)比長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)和機(jī)械洛陽(yáng)鏟成孔，重錘沉管法在成孔過程中對(duì)樁間土進(jìn)行1次擠密，夯擴(kuò)過程中進(jìn)行兩次擠密，樁間土的擠密系數(shù)優(yōu)于其他兩種工藝，在天然含水量和飽和度較小的地層、對(duì)附近建筑物沒有影響的地段應(yīng)優(yōu)先考慮重錘直接夯擊成孔工藝。

[1]鐵建設(shè)［2010］241號(hào).高速鐵路路基工程施工技術(shù)指南.北京：中國(guó)鐵道出版社，2011.

[2]高速鐵路路基設(shè)計(jì)與施工.北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

[3]劉好正.擠密樁復(fù)合地基在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010（10）.