柱锤冲扩桩在某高铁路基中的应用

张玉荣

摘 要：以某高速铁路路基中柱锤冲扩桩的应用为例，研究了柱锤冲扩桩在黄土地质中的施工工艺、机械和人员的配置、效果检验等，从而达到总结实践经验的目的。

关键词：高铁路基；柱锤冲扩桩；静载试验；湿陷性黄土

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0060-02

1 工程概况

该柱锤冲扩桩位于山西省临汾市境内，起讫里程为DK458+383～DK458+987，全长604 m。

该区域的地质情况包含以下4种：①第四系上更新统洪积新黄土。土体呈浅黄色或黄褐色，坚硬，针状孔隙发育，夹杂钙质菌丝，含钙质结合，具有湿陷性，为Ⅲ级（严重）自重湿陷场地。②第四系中更新统洪积老黄土。土体呈棕黄色或棕红色，硬塑。③粗圆砾土。土体呈灰白色或青灰色，圆砾成分以变质岩为主，圆棱状，粒径在20～50 mm之间，最大粒径在70～80 mm之间，有30%～40%的砂或黏性土填充。④局部分布第四系全新统人工堆积层素填土。新老黄土中夹有圆砾和少量漂石，局部呈透镜状，细、粗圆砾土沉积不均匀，填充物的含量高，局部夹土层和砂层，呈透镜体壮。此外，在该区域未见地下水。

线路中心最大挖深为0.7 m，路堑边坡最大高度为2.4 m，线路中心最大填高为5.5 m，路堤边坡最大高度为5.5 m。

2 施工准备

2.1 平整场地

应防止基底积水。对于流向路基作业区的水源，应在施工前截断，并在设计边沟位置开挖临时排水沟，以保证施工期间的排水；路堑地段开挖至基床底层地面以上0.5～0.7 m；清除、处理路堤地段范围内的地表植物根系等腐殖质；定出控制轴线、打桩场地边线并标识。

2.2 室内配比试验

采集该工点土样进行多组室内配合比试验，测定不同龄期、不同水泥掺入量、不同外加剂的水泥土试块的抗压强度，确定满足设计要求的最佳配合比，包括水泥掺入量和外加剂的品种、掺入量，并满足柱锤冲扩桩的28 d龄期无侧限抗压强度不小于1.2 MPa的设计要求。

2.3 确定人员、机具

一个工作面的主要作业人员包括：①拌料每班3人，两班倒；②填料每班3人，两班倒；③长螺旋钻孔机操作人员每班3人，两班倒；④冲扩打桩机操作人员每班2人，两班倒。

主要采用的机械设备如表1所示。

3 施工工艺

3.1 机具设备就位

施工所采用的主要机械设备就位，长螺旋钻机和冲扩打桩机性能良好，并按照测量放线的位置和施工顺序摆放好钻机。施工所需的内业资料准备齐全，且已完成报批手续。

3.2 成孔

采用长螺旋钻机成孔，成孔直径为400 mm，桩间距为1 m，正方形布置，深度为16 m；钻进时要在钻机大臂上划刻度线，并控制好钻进深度，成桩孔底夯实后，采用钢尺测量孔深，孔深不得小于设计要求。

3.3 混合料的拌制和运输

水泥土混合料为现场拌和，采用稳定土拌和机，并使用电子计量的方式；拌和采用了“二喷四搅”的方法，以保证水泥土拌和均匀，并达到最佳含水量；配合比符合试验室的配合比要求，水泥土混合料的外观颜色均匀，并采用装载机运送至成孔桩位处；混合料根据回填要求随拌随用，剩余料不得在过夜后再次使用。

3.4 孔内填料、成桩

根据设计要求分层填料，夯扩后的桩径不小于650 mm；现场制作容量为0.32 m3（0.8 m×0.8 m×0.5 m）的料斗，每斗为设计桩长1 m填料的使用量，按料斗计量填入水泥土，并在现场做好施工记录和施工控制。

将拌和好的填料分层填入桩孔，分层厚度根据现场试验确定，一般不超过40 cm；用柱锤夯实后，桩体形成，每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.4 m。

3.5 钻机移位

在一根桩后施工完成后，施工机具移位，并重复上述步骤进行下一根桩的施工。

4 质量检验

4.1 桩身质量检验

在施工过程中，要检验桩的施工质量。在全部孔深内，每隔1 m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，测得后换算为平均压实系数，混合料的压实系数应≥0.95.

4.2 桩间土处理效果检验

在4孔之间的行心点附近，成孔挤密的深度内，每1 m取土样测定干密度，进行湿陷性试验，检测最小挤密系数、平均挤密系数和湿陷系数检验是否满足设计要求。

4.3 静载试验

桩施工完成28 d后，采用静载试验方法检验单桩复合地基的承载力，承载力应≥250 kPa。

5 质量控制

桩点布置和场地标高应与施工图和现场情况相符。

施工所用材料要符合相关质量要求，土料中的有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，且土料在使用前要过10～20 mm筛。配合比控制要准确，每米桩长的灌入量应不少于设计用量。按设计要求，填料水泥掺入量应≥8%（质量比），水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，填料的配合比按设计要求配置。桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数宜≥0.93；桩体内的平均压实系数应≥0.95. 应安排技术人员、检测人员记录每层填料的厚度、夯击次数、锤重、和落距等原始资料。

此外，桩位偏差应≤100 mm；桩孔垂直度偏差应≤1.5%；桩孔直径不得小于设计桩径；桩孔深度不得小于设计深度。

6 结束语

柱锤冲扩桩法施工具有施工方便、设备简单、速度快、节省投资和使用范围广等优点。对湿陷性黄土的处理效果明显，能够有效消除黄土的湿陷性，减少地基的压缩变形，提高地基抵抗振动的能力，从而达到控制路基工后沉降的目的。

参考文献

[1]张国利，张莉.高速铁路柱锤冲扩桩复合地基有限元分析[J].科学技术与工程，2013，13（29）：8839-8845.

[2]王应铭，李肖伦.郑西客专陕西段路基湿陷性黄土地基处理简介[J].岩土力学，2009（12）：283-286.

〔编辑：张思楠〕

摘 要：以某高速铁路路基中柱锤冲扩桩的应用为例，研究了柱锤冲扩桩在黄土地质中的施工工艺、机械和人员的配置、效果检验等，从而达到总结实践经验的目的。

关键词：高铁路基；柱锤冲扩桩；静载试验；湿陷性黄土

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0060-02

1 工程概况

该柱锤冲扩桩位于山西省临汾市境内，起讫里程为DK458+383～DK458+987，全长604 m。

该区域的地质情况包含以下4种：①第四系上更新统洪积新黄土。土体呈浅黄色或黄褐色，坚硬，针状孔隙发育，夹杂钙质菌丝，含钙质结合，具有湿陷性，为Ⅲ级（严重）自重湿陷场地。②第四系中更新统洪积老黄土。土体呈棕黄色或棕红色，硬塑。③粗圆砾土。土体呈灰白色或青灰色，圆砾成分以变质岩为主，圆棱状，粒径在20～50 mm之间，最大粒径在70～80 mm之间，有30%～40%的砂或黏性土填充。④局部分布第四系全新统人工堆积层素填土。新老黄土中夹有圆砾和少量漂石，局部呈透镜状，细、粗圆砾土沉积不均匀，填充物的含量高，局部夹土层和砂层，呈透镜体壮。此外，在该区域未见地下水。

线路中心最大挖深为0.7 m，路堑边坡最大高度为2.4 m，线路中心最大填高为5.5 m，路堤边坡最大高度为5.5 m。

2 施工准备

2.1 平整场地

应防止基底积水。对于流向路基作业区的水源，应在施工前截断，并在设计边沟位置开挖临时排水沟，以保证施工期间的排水；路堑地段开挖至基床底层地面以上0.5～0.7 m；清除、处理路堤地段范围内的地表植物根系等腐殖质；定出控制轴线、打桩场地边线并标识。

2.2 室内配比试验

采集该工点土样进行多组室内配合比试验，测定不同龄期、不同水泥掺入量、不同外加剂的水泥土试块的抗压强度，确定满足设计要求的最佳配合比，包括水泥掺入量和外加剂的品种、掺入量，并满足柱锤冲扩桩的28 d龄期无侧限抗压强度不小于1.2 MPa的设计要求。

2.3 确定人员、机具

一个工作面的主要作业人员包括：①拌料每班3人，两班倒；②填料每班3人，两班倒；③长螺旋钻孔机操作人员每班3人，两班倒；④冲扩打桩机操作人员每班2人，两班倒。

主要采用的机械设备如表1所示。

3 施工工艺

3.1 机具设备就位

施工所采用的主要机械设备就位，长螺旋钻机和冲扩打桩机性能良好，并按照测量放线的位置和施工顺序摆放好钻机。施工所需的内业资料准备齐全，且已完成报批手续。

3.2 成孔

采用长螺旋钻机成孔，成孔直径为400 mm，桩间距为1 m，正方形布置，深度为16 m；钻进时要在钻机大臂上划刻度线，并控制好钻进深度，成桩孔底夯实后，采用钢尺测量孔深，孔深不得小于设计要求。

3.3 混合料的拌制和运输

水泥土混合料为现场拌和，采用稳定土拌和机，并使用电子计量的方式；拌和采用了“二喷四搅”的方法，以保证水泥土拌和均匀，并达到最佳含水量；配合比符合试验室的配合比要求，水泥土混合料的外观颜色均匀，并采用装载机运送至成孔桩位处；混合料根据回填要求随拌随用，剩余料不得在过夜后再次使用。

3.4 孔内填料、成桩

根据设计要求分层填料，夯扩后的桩径不小于650 mm；现场制作容量为0.32 m3（0.8 m×0.8 m×0.5 m）的料斗，每斗为设计桩长1 m填料的使用量，按料斗计量填入水泥土，并在现场做好施工记录和施工控制。

将拌和好的填料分层填入桩孔，分层厚度根据现场试验确定，一般不超过40 cm；用柱锤夯实后，桩体形成，每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.4 m。

3.5 钻机移位

在一根桩后施工完成后，施工机具移位，并重复上述步骤进行下一根桩的施工。

4 质量检验

4.1 桩身质量检验

在施工过程中，要检验桩的施工质量。在全部孔深内，每隔1 m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，测得后换算为平均压实系数，混合料的压实系数应≥0.95.

4.2 桩间土处理效果检验

在4孔之间的行心点附近，成孔挤密的深度内，每1 m取土样测定干密度，进行湿陷性试验，检测最小挤密系数、平均挤密系数和湿陷系数检验是否满足设计要求。

4.3 静载试验

桩施工完成28 d后，采用静载试验方法检验单桩复合地基的承载力，承载力应≥250 kPa。

5 质量控制

桩点布置和场地标高应与施工图和现场情况相符。

施工所用材料要符合相关质量要求，土料中的有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，且土料在使用前要过10～20 mm筛。配合比控制要准确，每米桩长的灌入量应不少于设计用量。按设计要求，填料水泥掺入量应≥8%（质量比），水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，填料的配合比按设计要求配置。桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数宜≥0.93；桩体内的平均压实系数应≥0.95. 应安排技术人员、检测人员记录每层填料的厚度、夯击次数、锤重、和落距等原始资料。

此外，桩位偏差应≤100 mm；桩孔垂直度偏差应≤1.5%；桩孔直径不得小于设计桩径；桩孔深度不得小于设计深度。

6 结束语

柱锤冲扩桩法施工具有施工方便、设备简单、速度快、节省投资和使用范围广等优点。对湿陷性黄土的处理效果明显，能够有效消除黄土的湿陷性，减少地基的压缩变形，提高地基抵抗振动的能力，从而达到控制路基工后沉降的目的。

参考文献

[1]张国利，张莉.高速铁路柱锤冲扩桩复合地基有限元分析[J].科学技术与工程，2013，13（29）：8839-8845.

[2]王应铭，李肖伦.郑西客专陕西段路基湿陷性黄土地基处理简介[J].岩土力学，2009（12）：283-286.

〔编辑：张思楠〕

摘 要：以某高速铁路路基中柱锤冲扩桩的应用为例，研究了柱锤冲扩桩在黄土地质中的施工工艺、机械和人员的配置、效果检验等，从而达到总结实践经验的目的。

关键词：高铁路基；柱锤冲扩桩；静载试验；湿陷性黄土

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0060-02

1 工程概况

该柱锤冲扩桩位于山西省临汾市境内，起讫里程为DK458+383～DK458+987，全长604 m。

该区域的地质情况包含以下4种：①第四系上更新统洪积新黄土。土体呈浅黄色或黄褐色，坚硬，针状孔隙发育，夹杂钙质菌丝，含钙质结合，具有湿陷性，为Ⅲ级（严重）自重湿陷场地。②第四系中更新统洪积老黄土。土体呈棕黄色或棕红色，硬塑。③粗圆砾土。土体呈灰白色或青灰色，圆砾成分以变质岩为主，圆棱状，粒径在20～50 mm之间，最大粒径在70～80 mm之间，有30%～40%的砂或黏性土填充。④局部分布第四系全新统人工堆积层素填土。新老黄土中夹有圆砾和少量漂石，局部呈透镜状，细、粗圆砾土沉积不均匀，填充物的含量高，局部夹土层和砂层，呈透镜体壮。此外，在该区域未见地下水。

线路中心最大挖深为0.7 m，路堑边坡最大高度为2.4 m，线路中心最大填高为5.5 m，路堤边坡最大高度为5.5 m。

2 施工准备

2.1 平整场地

应防止基底积水。对于流向路基作业区的水源，应在施工前截断，并在设计边沟位置开挖临时排水沟，以保证施工期间的排水；路堑地段开挖至基床底层地面以上0.5～0.7 m；清除、处理路堤地段范围内的地表植物根系等腐殖质；定出控制轴线、打桩场地边线并标识。

2.2 室内配比试验

采集该工点土样进行多组室内配合比试验，测定不同龄期、不同水泥掺入量、不同外加剂的水泥土试块的抗压强度，确定满足设计要求的最佳配合比，包括水泥掺入量和外加剂的品种、掺入量，并满足柱锤冲扩桩的28 d龄期无侧限抗压强度不小于1.2 MPa的设计要求。

2.3 确定人员、机具

一个工作面的主要作业人员包括：①拌料每班3人，两班倒；②填料每班3人，两班倒；③长螺旋钻孔机操作人员每班3人，两班倒；④冲扩打桩机操作人员每班2人，两班倒。

主要采用的机械设备如表1所示。

3 施工工艺

3.1 机具设备就位

施工所采用的主要机械设备就位，长螺旋钻机和冲扩打桩机性能良好，并按照测量放线的位置和施工顺序摆放好钻机。施工所需的内业资料准备齐全，且已完成报批手续。

3.2 成孔

采用长螺旋钻机成孔，成孔直径为400 mm，桩间距为1 m，正方形布置，深度为16 m；钻进时要在钻机大臂上划刻度线，并控制好钻进深度，成桩孔底夯实后，采用钢尺测量孔深，孔深不得小于设计要求。

3.3 混合料的拌制和运输

水泥土混合料为现场拌和，采用稳定土拌和机，并使用电子计量的方式；拌和采用了“二喷四搅”的方法，以保证水泥土拌和均匀，并达到最佳含水量；配合比符合试验室的配合比要求，水泥土混合料的外观颜色均匀，并采用装载机运送至成孔桩位处；混合料根据回填要求随拌随用，剩余料不得在过夜后再次使用。

3.4 孔内填料、成桩

根据设计要求分层填料，夯扩后的桩径不小于650 mm；现场制作容量为0.32 m3（0.8 m×0.8 m×0.5 m）的料斗，每斗为设计桩长1 m填料的使用量，按料斗计量填入水泥土，并在现场做好施工记录和施工控制。

将拌和好的填料分层填入桩孔，分层厚度根据现场试验确定，一般不超过40 cm；用柱锤夯实后，桩体形成，每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.4 m。

3.5 钻机移位

在一根桩后施工完成后，施工机具移位，并重复上述步骤进行下一根桩的施工。

4 质量检验

4.1 桩身质量检验

在施工过程中，要检验桩的施工质量。在全部孔深内，每隔1 m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，测得后换算为平均压实系数，混合料的压实系数应≥0.95.

4.2 桩间土处理效果检验

在4孔之间的行心点附近，成孔挤密的深度内，每1 m取土样测定干密度，进行湿陷性试验，检测最小挤密系数、平均挤密系数和湿陷系数检验是否满足设计要求。

4.3 静载试验

桩施工完成28 d后，采用静载试验方法检验单桩复合地基的承载力，承载力应≥250 kPa。

5 质量控制

桩点布置和场地标高应与施工图和现场情况相符。

施工所用材料要符合相关质量要求，土料中的有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，且土料在使用前要过10～20 mm筛。配合比控制要准确，每米桩长的灌入量应不少于设计用量。按设计要求，填料水泥掺入量应≥8%（质量比），水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，填料的配合比按设计要求配置。桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数宜≥0.93；桩体内的平均压实系数应≥0.95. 应安排技术人员、检测人员记录每层填料的厚度、夯击次数、锤重、和落距等原始资料。

此外，桩位偏差应≤100 mm；桩孔垂直度偏差应≤1.5%；桩孔直径不得小于设计桩径；桩孔深度不得小于设计深度。

6 结束语

柱锤冲扩桩法施工具有施工方便、设备简单、速度快、节省投资和使用范围广等优点。对湿陷性黄土的处理效果明显，能够有效消除黄土的湿陷性，减少地基的压缩变形，提高地基抵抗振动的能力，从而达到控制路基工后沉降的目的。

参考文献

[1]张国利，张莉.高速铁路柱锤冲扩桩复合地基有限元分析[J].科学技术与工程，2013，13（29）：8839-8845.

[2]王应铭，李肖伦.郑西客专陕西段路基湿陷性黄土地基处理简介[J].岩土力学，2009（12）：283-286.

〔编辑：张思楠〕