论灰土挤密桩在张唐铁路施工中的应用

乔鹏

【摘 要】 本文通过新建张家口至唐山铁路工程实例介绍灰土挤密桩处理失陷性地基的情况

【关键词】 灰土挤密桩 湿陷性黄土

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在一定的压力下，受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉，故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑结构物产生危害。

新建张家口至唐山铁路线路技术等级为国铁Ⅰ级，是重要的国家能源大动脉，为了防止地基湿陷对涵洞所产生危害，确保涵洞的安全与正常使用，采用灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基。

1 灰土挤密桩的基本概念

灰土挤密桩属于一种柔性桩复合地基，是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填灰土成桩。成桩时，通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的灰土分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高。在成孔和夯实过程中，原处于桩孔部位的天然土得到了挤密，与桩间土共同组成复合地基从而消除桩间土地湿陷性并提高承载力。

2 灰土密挤的适应范围

适用于加固地下水位以上，天然含水量12%—25%，厚度5—15m的新填土、夯填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基。当地基含水量大于23%、饱和度大于0.65时不宜采用，除非施工时采取排水措施；黄土层夹有薄沙砾层厚度大于0.4m时，不宜采用，因施工打孔困难。

3 灰土挤密桩桩材料质量的控制

3.1 土料：优先采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4的粉土，土内有机质含量不得超过5%，使用前过筛，其颗粒粒径不得大于15mm，含水量应符合规定。

3.2 石灰：应使用Ⅲ级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁越高越好，使用前1—2d消解并过筛，其块径不得大于5cm，含石量不得大于5%。不得夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多水分。灰土通常采用3：7灰土或2：8灰土（石灰与土的体积比），在最优含水量状态下，进行分层夯填。

4 灰土挤密桩的施工方法

4.1 施工顺序

隔排隔行，间隔1～2孔跳打，以防止邻孔之间互相挤压造成相邻孔缩孔或振动坍塌。当整片处理时宜由内向外进行，局部处理宜由外向内进行。

4.2 施工工艺

1）测量放线：定出控制轴线、打桩场地边线并标识。

2）桩机就位：使沉管尖对准桩位，调平扩桩机架，使沉管保持垂直，用线锤吊线检查桩管垂直度，确保垂直度偏差不大于1.5%。

3）成孔工艺：桩管顶设桩帽，下端做成锥形约成60角，桩尖可心上下活动。本法简单易行，孔壁光滑平整，挤密效果良好，但处理深度受桩架限制，一般不超过8m。爆扩法系用钢钎打入土中形成25-40mm孔或洛阳铲打成60-80mm孔，然后在孔中装入条形炸药卷和2-3个雷管，爆扩成15-18d的孔（d-桩孔或药卷直径）。本法成孔简单，但孔径不易控制。冲击法是使用简易冲击孔机将0.6-3.2t重锥形锤头，提升0.5-20m高后，落下反复冲击成孔，直径可达50-60cm，深度可达15m以上，适于处理湿陷性较大深度的土层。成孔后进行孔中心位移、垂直度、孔径、孔深检查，合格后进行下道工序施工或用盖板盖住孔口防止杂物落入，紧跟着进入第一遍的三七灰土夯填。清底夯实、夯平，夯实次数不小于8击，

4）填料的拌制与运输： 灰土要求采用厂拌，各种用料计量准确，配合比符合设计值，灰土混合料外观颜色均一。采用运输车覆盖运输。灰土拌制根据回填要求随拌随用，已拌成灰土不得超过6小时或隔夜使用，被雨水淋湿、浸泡灰土严禁使用按作废处理。下雨期间不进行灰土拌制。

5）灰土回填夯实： 成孔后及时夯填，在向孔内填料前先夯实孔底。灰土分层回填夯实，回填夯实时，单点夯击不得小于20KN.m。逐层以量斗定量向桩孔内下料，每层回填厚度不大于35mm，采用电动卷扬机提升式夯实机分层夯实。回填夯实，应针对施工机具（锤重、落距），在工艺试验中找出满足密实度要求的夯击次数，作为施工的参数。

5 质量控制及检验

5.1 质量控制

1）主控项目

灰土挤密桩的桩数、排列尺寸、孔径、深度、填料质量及配合比，必须符合设计要求或施工规范的规定。

2）一般项目

1、施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等做检查。

2、施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等做检查。

3、施工结束后，按要求抽查数量，在坑内打探井取桩身和桩间压实系数，检查成桩的质量及地基承载力。

3）灰土挤密桩施工属隐蔽工程，施工完毕报监理签认后方可进行下一道工序施工。

5.2 检验方法

1）灰土挤密桩的数量、布桩形式符合设计要求。检验数量及方法：全部检验，方法是观察、尺量、计数。

2）灰土挤密桩的长度符合设计要求。检验数量及方法：全部检验，方法是测量钢管的长度刻线。

3）灰土挤密桩桩孔填夯密实度符合设计要求。检测数量及方法：施工单位抽样检测总桩数的2%，且不少于3根，方法是动力触探（N10，N63.5）或设计指定的方法。

4）复合地基承载力检测方法、数量及标准。检测数量及方法：总桩数的2‰，方法是平板载荷试验。

5）桩间土湿陷性系数。按照设计规定频率检测。

6 常见问题及对策

6.1 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灰粉以吸收部份水分，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。②未按规定的顺序进行。成孔顺序必须先外围，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。

6.2 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3～4锤，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地下水位高应先降水位再回填。⑤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。

6.3 桩径干密度不均匀。①违反操作规程，土或灰土未计量，拌和不均匀，干湿不一。严格按操作规程施工。②干土或灰土厚度不一致。灰土要按配合比称量，搅拌必须均匀，干湿度要适度。③夯击高度、次数不一。每次干土或灰土厚度、数量、落锤高度、夯击次数必须按试验规定做到前后一致。④检查验收不严。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] 《湿陷性黄土地区建筑规范》.

[2] 《铁路桥涵施工规范》.

[3] 《张唐铁路相关设计文件》.