柱錘沖擴樁法在新靈寶車站地基加固中的應用

楊永斌

(太原新凱房地產開發(fā)有限公司，山西太原 030024)

0 引言

柱錘沖擴樁法加固地基廣泛的應用于各項建筑工程實例中，在新建鐵路鄭西客運專線新靈寶車站范圍內，《路基工點設計圖Ⅳ標段》(圖號鄭西客專澠靈施路-Ⅳ-F3-2)設計說明中，DK292+765.39里程處為自重濕陷性黃土地基加固，進行地基加固為消除黃土地基的失陷性，同時滿足路基工后沉降要求。為加快路基沉降速度，同時應用了堆載預壓技術，結合組合式沉降觀測裝置，配備二級水準測量精密儀器，控制路基工后沉降。

設計采用柱錘沖擴樁法施工工藝，要求施工完畢后，地基濕陷性基本消除，整體地基剛度均勻。同時滿足路基工后沉降控制在15 mm以內的要求。3樁之間樁間土平均擠密系數大于0.93，中心處擠密系數大于0.88。樁身壓實度大于0.97。

本文就柱錘沖擴樁法在新靈寶車站地基加固實際應用中的各項施工參數確定及施工工藝流程做了簡要闡述。

1 工程概況

鄭西線澠靈段新靈寶車站DK292+765.39～DK294+950。

1.1 工程地質與水文地質概況

本段路基屬新靈寶車站。車站正線(左線)距離文東村最近房屋(多為普通民房)處為120 m;段內地表水不發(fā)育，多為季節(jié)性坡面流水;地下水不發(fā)育，水質對混凝土無浸蝕性。該段地震動峰值加速度為0.15g(Ⅶ)。為消除黃土地基的濕陷性，并滿足路基工后沉降要求，地基應進行加固處理。

段內各地層情況如下:

②-4粉細砂(松軟土)(Qeol+al3):以細砂為主，灰黃、棕黃色，稍濕，松散～稍密，為松軟土層，厚0 m～4 m，分布于車站地表，靜力觸探貫入阻力 1 421 kPa～4 784 kPa，平均 3 016 kPa，γ=16.7 kN/m3，φ =30°，樁周極限摩阻力 fi=30 kPa，σ0=120 kPa。

③-5粉細砂(Q2):灰黃，棕黃色，潮濕～飽和，密實，厚大于10 m，局部夾細圓礫土。

1.2 施工概況

選用DK292+765.39～DK293+000段路基作為本次試驗范圍。

該段路基位于河南省靈寶市雷家營村，小里程方向接靈寶特大橋西安臺。地基加固形式采用柱錘沖擴樁法，樁成孔直徑為0.35 m，夯擴后樁徑不小于 0.6 m，樁間距為 0.95 m，樁長度為13.0 m ～21.0 m 不等(施工樁長應為 13.5 m ～21.5 m，含 0.5 m的虛樁頭)，現場布樁按等邊三角形布置。

2 施工工藝及流程

1)掏孔機械選用功率大于4.5 kW的機械洛陽鏟，要求鏟身直徑325 mm。

2)夯擴機具選用夯錘質量大于1 000 kg，要求夯錘直徑325 mm。

3)拌和填土機具:WDT180穩(wěn)定土拌和站。

4)回填材料標準:

a.土質應盡量采用無雜質的黃土，原狀黃土各項物理、力學指標見表1，表2。

表1 張村取土場素土物理力學性狀表

表2 雷家營取土場素土物理力學性狀表

探井試驗結果表明:所選的兩個取土場的土顆粒屬于低液限C類粉土，無側限抗壓強度不達標，需要改良。

b.水泥宜采用強度等級325號水泥。水泥初凝時間為3 h 45 min，終凝時間為4 h 53 min。水泥檢測指標見表3。

表3 水泥檢測指標

c.改良土最大干密度的確定。根據TB 10102-2004鐵路土工試驗規(guī)程中關于“改良土試驗”重型擊實要求，鑒于水泥改良土最大干密度具有延時衰減特性，應采取延長水泥改良土初凝時間的措施。

從圖1～圖3可以看出水泥改良土最佳含水率隨著擊實時間的延長呈增大趨勢，摻入水泥后，黏粉比隨摻入比的增大而明顯減小，粉粒含量變化不明顯，黏粒含量明顯減小，砂粒含量增大。由此可以推測粉黏土摻入水泥后，隨著水化作用的發(fā)展，顆粒組成不斷發(fā)生變化，產生粗化程度越來越高，其黏粉比隨水化作用時間的增大而減小，最大干密度降低。

因此本段范圍使用的混合材料即水泥土配合比為11%(采用重量比)。水泥土采用輕型標準擊實試驗，標準干密度控制在1.89 g/cm3，最優(yōu)含水量控制在11.2%，土場選用雷家營土場。施工過程中填料虛填控制在80 cm，夯實后應為20 cm。

圖2 最大干密度與擊實時間關系圖

圖3 含水率與干密度關系曲線

5)工藝參數的采用及施工流程圖。樁間距采用0.95 m，成孔后孔徑控制在35 cm，成樁后樁徑控制在60 cm，本段范圍布樁形式按正三角形布置，夯錘質量控制1 000 kg以上，當落距大于6 m時，夯擊次數不少于10次，落距不足6 m時夯擊次數應增加至14次以上，見圖4，圖5，表4。

3 質量控制要點及檢驗項目

3.1 質量控制要點

圖4 柱錘沖擴樁平面布置示意圖

1)成孔后，檢查孔徑孔深，空夯9擊后，檢查孔深是否滿足設計要求。2)夯填過程中，夯錘重不小于1 000 kg，落距6 m，夯擊次數10次，落距不足6 m時，夯擊次數增至14次。3)樁身填料前虛填80 cm，夯實后為20 cm。每次填料前量孔深，是否達到深度減少到20 cm的要求，不足時進行補夯，夯擊次數增至14次。4)水泥土混和料必須采用具有電子計量的攪拌設備。5)嚴格控制含水量，根據土的含水量不同采用不同的施工配合比。6)每天用EDTA測量灰劑量，測定水泥土配和比。7)水泥土運輸過程中和在施工場地存放時采用塑料布覆蓋，減緩水分散失。8)拌和好的水泥土混合料必須在2 h內用完，防止水泥初凝，影響成樁質量。9)采用柱錘沖擴法施工時，因夯錘質量大所以夯擊能量也大，極易造成地面表層土隆起，表層樁體土和樁間土出現松動的現象較容易發(fā)生，反而會降低處理效果，所以在施工過程中，成孔及填料夯實的施工順序應間隔進行，合理避免上述因素對地基加固的影響。

圖5 施工工藝流程圖

表4 選樁參數表

3.2 檢驗項目

1)樁身密度檢測，孔內填料應分層回填夯實，其壓實系數不應小于0.97。2)樁間土擠密效果檢測，孔之間形心點附近、成孔擠密深度內，用環(huán)刀法每1 m取土樣測定干密度，計算干密度和最大干密度的比值即最小擠密系數。要求采取地基加固處理措施后，消除濕陷性。3)復合地基承載力檢測，采用平板載荷試驗，要求樁體單位截面積承載力標準值fpk≥1 500 kPa，復合地基承載力fpk≥470 kPa，滿足設計要求。

4 確定合適的施工方案

經過篩選，最終確定了合適的施工參數及工藝流程:樁間距95 cm，成孔后孔徑35 cm，成樁后樁徑60 cm，正三角形布樁，夯錘質量不小于1 000 kg，落距不小于6 m，夯擊次數不少于10次，落距不足6 m時夯擊次數增加至14次以上，采用隔樁跳打的形式施工。

5 結語

柱錘沖擴樁法加固地基在濕陷性黃土區(qū)域是一種經濟有效的地基處理方法，通過上述的基礎試驗數據明確了施工參數及工藝，為新靈寶站全線地基加固施工及推廣提供了參考依據。同時明確了柱錘沖擴樁法施工作業(yè)的工藝流程，操作要點和相應的工藝標準，指導并規(guī)范柱錘沖擴樁在濕陷性黃土路基區(qū)域內的作業(yè)施工。

[1] 孫 鶯.鄭西鐵路客運專線黃土地基沉降控制技術研究[J].路基工程，2006(4):8-9.

[2] 魏宏雙.濕陷性黃土路基工程柱錘沖擴樁施工方案及試驗研究[J].鐵道工程學報，2007(S12):331-335.