水泥土挤密桩地基加固及质量检测方法探讨

摘要：水泥土挤密桩加固路基基床是一种新方法，文章结合郑西客专高速铁路ZXZQ02标段第一项目部一工区DK45+530~DK45+900段路基基床加固，对铁路客运专线水泥土挤密桩加固基床的设计、施工，成桩后桩的质量检测等进行了详细介绍。

关键词：客运专线水泥土挤密桩复合地基承载力检测基床加固

1 工程概况

郑西客专高速铁路ZXZQ02标段第一项目部共有路基全长3.097公里，现以第一项目部一工区管段DK45+530~DK45+900段路基基床加固为例，对铁路客运专线水泥土挤密桩加固基床的设计、施工，成桩后桩的质量检测等进行介绍。该段路基位于河南巩义市与荥阳市交界处，本段路基土质为湿陷性黄土，湿陷等级II级（中等），基床承载力低，普遍基床地基承载力不足130kPa，不能满足重载铁路路基的要求，部分地段存在排水不畅和翻浆冒泥病害。为消除湿陷性，并控制工后沉降，需对该段路基地基采用水泥土挤密桩加固地基，进行彻底、完全整治，以保证重载列车安全运营。

2 主要设计概况

2.1 设计参数

桩径0.4m、0.5m，桩长6m～14m，复合地基承载力要求不小于237.33KPa，单桩承载力要求不小于62.83KN。检测方法采用平板荷载试验。

2.2 原材料

2.2.1 水泥：标号为P.032.5，桩径0.5m，掺量为干土重量的12％，桩径0.4m，掺量为干土重量的6％。

2.2.2 土：检验合格隧道施工出土（黄土）。

2.2.3 水：生活饮用水。

2.3 质量检测

2.3.1 桩深≮设计值，抽检频率总成桩数的10%并且每检验批不少于5根，成孔时钢尺测量验孔检查。

2.3.2 桩位（纵横向）：设计桩位±50mmm，抽检频率总成桩数的10%并且每检验批不少于5根，经纬仪或钢尺检查。

2.3.3 桩垂直度：1.5%，抽检频率总成桩数的10%并且每检验批不少于5根，成孔夯实孔后吊垂球测量垂直度。

2.3.4 桩体有效直径：不小于设计值，抽检频率总成桩数的10%并且每检验批不少于5根，开挖50～100cm深后，钢尺丈量。

2.3.5 无侧限抗压强度(90d)。≥ 3MPa，抽检频率3‰，无侧限压实。

2.3.6 桩身密度检测方法、数量及标准参见《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）4.13.9，《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）4.9.7：孔内填料应分层回填夯实，其压实系数不应小于0.97。

检测数量：施工单位抽样检测总桩数的3%，且每台班不少于1根。

检测方法：在全部孔深内，每1m取土样测定干密度，检测点的位置应在距孔心2/3孔半径处，轻型击实试验应符合《铁路工程土工试验规程》（TB10102－2004）的规定。

2.3.7 桩间土处理效果的检测方法、数量及标准参见《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）4.13.10：

在孔之间形心点附近、成孔挤密深度内，每1m取土洋测定干密度、进行湿陷性试验和压缩试验，计算干密度与其最大干密度的比值（最小挤密系数）、湿陷系数和压缩模量。

检验数量：沿线路纵向连续每50m检验3处。

设计要求：消除湿陷性，桩间土最小挤密系数不小于0.88，平均挤密系数不小于0.93。

2.3.8 复合地基承载力检测方法、数量及标准参见《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）4.8.12、《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）4.9.8：

检测数量：总桩数的2‰，且每检测批不少于3根。

检测方法：平板载荷试验。

设计要求：单桩复合地基承载力特征值及变形模量不小于设计值。

2.4 桩位布置。DK45+530～+570段，桩长12～14m，需设预钻孔，预钻孔直径0.25m，挤密填料孔直径0.5m，桩间距1.0m，三角形布置，12%水泥土；DK45+570～+900段，桩长6～12m，桩径0.4m，桩间距0.9m，三角形布置，6%水泥土。

3主要施工情况

施工方法：人力配合机械施工。分成三个施工小组，每小组6名作业人员，一台锤击式材油打桩机（东方夯锤DD32型），一套填土击实设备，并三个小组共用一辆五征运输车运输水泥土。日均成桩90根，并创下了日成桩120根的记录（中原刊物专访）。

本方法的特点在于每组人员少，易于组织，且施工效率高，安全程度高，故采用本方法，人力配合机械施工。

3.2 原材料选择。本着就近取材的原则，从检验合格隧道施工出土（黄土）中取料作为料源地。水泥选用经过严格招标确定的河南新乡、同力普硅P.032.5，水选用深井饮用水。

3.3 施工参数的选定。从试验结果可看出，原材料的各项试验指标均满足设计要求。主要问题是选定施工参数：最佳夯实次数、虚填厚度、最优含水量等。

成孔在地基土接近最优（或塑限）含水量时进行，当土的含水量低于10%，需对拟处理范围内的土层进行增湿。增湿处理于地基处理前4～6天进行，需增湿的水通过一定数量和一定深度的渗水孔，均匀地浸入拟处理范围内的土层中。

2006年10月22日进行了工艺性试桩，试桩由监理单位监督，施工单位完成。开工前在路肩上进行3根试桩（0.5m），试桩检测结果符合要求，经过数据分析处理，最后确定施工技术参数为：最佳含水量13.8%，填料质量水泥含量12%，打桩机汽缸重3200kg，气缸及锤总重5350kg，频率35～60次/分钟，锤落距250cm，下沉速度控制在1―2m/min。夯实设备垂重200 kg，夯实次数30次，落距200cm，虚铺厚度30cm，夯实厚度18cm。为下一步水泥土挤密桩施工提供了准确的施工技术参数，具备全面开工的条件。

3.4 挤密桩施工

3.4.1 定位：在开工前，施工技术人员按照设计要求在路肩上准确标出当天施工桩孔位置。水泥土挤密桩在定位时，纵向、横向采用白灰点按间距按设计间距布置，应掌握“先两边、后中间”的原则。测定天然含水率（每天）。

3.4.2 利用锤击式打桩机成孔：保证成孔深度达到设计深度，无缩孔，成孔直径为50cm。

3.4.3 桩孔检查：由现场技术人员、质检员利用检孔器检查孔的直径、深度是否满足设计要求(每孔必检)，合格后方可回填水泥土，由现场技术人员作好施工记录。

3.4.4 桩身质量：桩径0.5m，桩身含水泥12％，桩径0.4m，桩身含水泥12％，拌合过程中检查。

3.4.5 填土夯实：压实系数不小于0.97，拌合好的填料每份三次，每次一袋填入孔内，夯实设备垂重200 kg，夯实次数30次，落距200cm，虚铺厚度30cm，夯实厚度18cm。施工参数根据开工前成桩试验确定。

3.4.6 工程照片

打桩成孔

4 质量控制和检测

4.1 成桩质量控制

4.1.1 所用原材料必须经检验合格后方可使用，并测定土的含水量，如含水量过大或过小，必须晾晒或加水搅拌，水泥土应随拌随用，不得超过水泥的初凝时间。

4.1.2 在施工过程中，严格按配合比及试桩参数施工，由专人负责过磅。在原材料无变化时应进行定期试桩。原材料一旦发生变化必须通过试桩，重新确定施工参数。

4.2 成桩质量检测方法

4.2.1 环刀/蜡封法检测桩芯土密实度，采用高于设计的压实系数K0=0.97时，湿密实度≥2.11g/cm3，干密实度≥1.85g/cm3，（设计压实系数K0=0.96）。平板荷载试验，单桩承载力要求不小于62.83KN。

4.2.2 无侧限抗压强度(90d)。≥ 3.2MPa。

4.3 地基承载力检测方法。采用平板荷载试验。当每小时内沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次，可加下一级荷载，复合地基承载力要求不小于237.33KPa。

5 总结

5.1 适时进行试桩试验，选定合理的施工参数，适当加大抽检频次，以试验结果真实反映施工质量。

5.2 在水泥土挤密桩施工过程中操作者要掌握必要的技术并须试验人员进行监控。

5.3 郑西客运专线ZXZQ02标第一项目部一工区DK45+530~DK45+900段在精心组织，严格控制的情况下，率先完成挤密桩施工，完成了多个突破，用以指导友临单位施工。

5.4 水泥土挤密桩是一种路基加固的新方法，该施工方法操作简便，加固效果好，形成的复合地基经检测，其承载力能满足设计要求。为以后此累施工积累了经验。

参考文献

《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号，中国铁道出版社

《客运专线铁路路基工程施工技术指南》铁建设[2005]160号，中国铁道出版社

《高速与客运专线铁路施工工艺手册》，科学技术文献出版社

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。