浅谈铁路建设中水泥土挤密法的应用

摘要:在铁路建设中对于软土地基的处理方法有多种多样,而水泥土挤密法则是处理地下水位以上湿陷性黄土、新近堆积黄土和杂填土的一种地基加固法。本文对这一柔性桩的适应范围、材料质量、施工方法、质量控制要点、常见问题及对策作了简要介绍。关键词：铁路建筑 水泥土挤密桩 施工法

中图分类号：U21文献标识码： A 文章编号：1 水泥土挤密桩的适用范围1.1 挤密法。挤密法是以振动、冲击或沉管等方法成孔，然后向孔中填入砂石、碎石、水泥土、石水泥土或是其它材料，再加以振实而成为直径较大桩的方法。挤密法属于深层密实而成为直径较大桩体的方法。挤密法属于深层密实法之一，是当代地基处理方法重大进展的标志。1.2 水泥土挤密桩。此法是处理地下水位以上湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土和杂填土的一种地基加固法。它是利用打入钢套管（或振动沉管、炸药爆破）在地基中成孔，通过“挤”压作用，使地基土得到加“密”，然后在孔中分层填入水泥土后夯实而成水泥土桩。水泥土桩属于柔性桩，与桩间同组成复合地基。1.3 适宜采用水泥土挤密桩的情况。以清除地基的湿陷性和提高地基的承载力或水稳性为主要目的时，宜选用水泥土桩。1.4 不宜采用水泥土挤密桩的情况。①地基含水量大于23%、饱和度大于0.65时不宜采用，除非施工时采取排水措施；②黄土层夹有薄沙砾层厚度大于0.4m时，不宜采用，因施工成孔困难。

2 水泥土挤密桩材料质量的控制水泥土中的土料宜用粒性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒粒径不得大于15mm，土料中有机物含量，含量值不得超过5%。水泥土中的水泥可选用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥。

3 水泥土桩施工方法及质量控制水泥土挤密桩的施工必须按设计要求和现场条件选用沉管（振动或锤击）、冲击或爆扩等方法进行成孔，然后填料夯实。3.1 成孔挤密。水泥土挤密桩的施工按施工工艺的不同，分为以下三种不同方式：3.1.1 沉管法成孔方式。①施工方法：使用振动或锤击桩机，将带有特制桩尖的钢制桩管打入土层中至设计深度，然后慢慢拔出桩管即成孔。②质量控制：选用的打桩机技术性能应与桩管直径、长度、质量以及地基土特性等相适应；锤重不宜小于桩管质量的2倍，桩机就位必须平稳，桩管对正桩孔；沉管开始轻击慢沉，待桩管稳定后及时拔出，并防孔口破坏；成孔后若发生桩孔严重缩项和回淤，必须填入干砂，重新沉管成孔。3.1.2 冲击法成孔方式。①施工方法：使用定型或简易冲击机，将锤头提升一定高度后自由落下，反复冲击使土层成孔。成孔深度一般可达20m以上，孔径为500～600m。②质量控制：选用机型应与现场土质条件和孔径设计直径相适应，必须在钻机上装置钢管导向器，确保锤头准确入土和防止孔口破坏；开孔时低锤勤击，锤头全部入土后正常冲程锤击，但不宜多用高冲程；在钢丝绳上必须设置长度标志，便于观测和掌握冲孔的深度。

3.1.3 爆扩法成孔方式。①药眼施工法。在含水量超过22%的土层，将直径为1～30mm钢钎打入土中，拔出钢钎形成药眼（小孔），往药眼内装填炸药和1～2个电雷管，引爆后即成桩孔。其质量控制主要是对使用的炸药要为国家生产的产品，并把握好用药当量。②药管施工法。在含水较大的土层，用洛阳铲或扁头铲在土中挖成直径60～80mm和深度与桩孔设计值相同的孔洞，然后往孔洞内放入直径为12～30mm的炸药管和1～2枚电雷管，引爆后即成桩孔。其质量控制是使用的炸药必须是国家生产的产品，计算好用药当量。3.2 填料夯实3.2.1 施工方法：①回填夯实施工前，应进行回填试验，以确定每次合理的填料数量和夯击数；②根据回填夯实质量标准确定检测方法应达到的指标。3.2.2 选用桩孔填料夯实机：①偏心轮夹杆式夯实机。夯锤重100～150kg，夯锤钢管一般长6～8m，管径为60～80mm，钢管与夯锤焊成整体，钢管夹在一双同步向偏心轮中间，由偏心轮转动时半轮瓦片夹带上升和半轮转空自由落锤作用，往返循环，夯实填料。②电动卷场机提升式人工操作夯实机。锤重可达450kg，落距1～3m，夯击量大，一次可填入较多的土料，夯实效果较好。3.2.3 质量控制：①锤重不宜小于100kg，最大直径应比桩孔直径小100～160mm。②夯锤机就位必须保持平衡，夯锤必须对准桩孔。③清除干净桩孔内杂物和积水。④人工填料必须由专人按规定数量均匀填入，严禁用送料车直接倒料入孔。⑤基础地面以上应预留0.7～1m厚的土层，施工结束将表层挤松的土挖除或分层夯实。⑥必须设置专人监测成孔质量及回填夯实质量。⑦必须制定和落实防雨防冻措施。4 施工质量控制要点4.1 施工前试验。施工前应在现场进行成孔、夯实工艺和挤密效果试验，以试验数据确定分层填料厚度、夯击次数和夯实后干密度等要求。4.2 地基土含水量控制。成孔施工时，地基土宜接近最佳含水量，当含水量低于12%时，宜用水增湿至最佳含水量。4.3 桩孔中心点控制。桩孔中心点的偏差不能超过桩距设计值的5%，且不大于50mm。

4.4 桩孔垂直度偏差控制。偏差应小于1.5%。4.5 桩孔直径控制。①沉管法,桩孔直径误差为±50mm，桩孔深度误差为±100mm。②冲击法或爆扩法，桩孔直径的误差不得超过设计值的+100mm～50mm，桩孔深度不应小于设计深度的300mm。4.6 回填夯实控制。向孔内填料前，孔底必须夯实，夯击次数不少于8次。然后用素土或水泥土在最佳含水量状态下分层回填夯实，每次回填厚度为300～400mm。压实系数不应小于0.97。4.7 夯实施工工序控制。成孔和回填夯实的施工顺序应间隔进行，从每排桩的最外开始向内隔孔进行，成孔到中间后再返回到外面仍然按照从外向内的顺序将“跳打”剩余的孔完成，以防邻孔缩孔或塌孔。5 常见问题及对策5.1 缩孔或塌孔。①地基土的含水率过大或过小。含水量过大（超过20%），可往孔内灌入干土粉或石水泥土粉以吸收部份水分，或快速成孔浇灌，或边成孔边下套管；含水率过小（低于12%），应先用水增湿加固范围内土层至最佳含水量，增湿处理应在地基处理前4～6d完成，需增湿的水通过一定数量和一定深度的渗水孔均匀地渗入处理范围的土层中。②未按规定的顺序进行。成孔顺序必须先，后里圈并间隔进行。③未及时回填夯实。对已成孔，应防止受水浸湿，且应当天回填夯实。④桩孔较密。为避免夯打造成缩颈堵塞，应打一孔填一孔；当桩密、土质松软时，应采取间隔跳打夯实。

5.2 桩身疏松或断裂。①未按施工规定操作，回填过快，夯击次数不够。桩孔填料前应先夯击孔底8次以上，根据试验测定的密度要求，随填随夯，严格控制下料速度和夯击次数。②填料未拌和均匀，含水率过大或过少。回填料应拌和均匀，含水量过小时应用水湿至最佳含水量。③填料实际用量未达计算用量。每个孔填料用量应与计算用量基本相符。④锤重、锤型和落距选择不当。a夯锤不宜小于100kg。b锤型以梨花形或枣核型较适合，落距一般应大于2m。c地下水位过高应先降水位再回填。④对已出现疏松、断裂或夹层，应全部取出，按规定重新夯实至达设计质量为止。5.3 桩径干密度不均匀。①违反操作规程，土或水泥未计量，拌和不均匀，干湿不一。严格按操作规程施工。②水泥土厚度不一致。水泥土要按配合比称量，搅拌必须均匀，干湿度要适度。③夯击高度、次数不一。每次水泥土厚度、数量、落锤高度、夯击次数必须按试验规定做到前后一致。④检查验收欠严格。施工中必须严格按质量评定标准进行抽样检验。参考文献:[1]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年S1期.

[2]金世伟.水泥土桩复合地基研究现状与展望[J].山西建筑,2010年04期.