煤矸石挤密桩处理软土地基施工技术研究

张立波

内蒙古北方时代设计研究院股份有限公司 内蒙古 赤峰 024005

软土地基是施工中最为常见的问题之一，软土地基的处理问题会直接导致地基承载力不足、基础沉降等问题，直接影响着建（构）筑物的使用寿命本文以高铁宁城站站前广场地下停车场项目地基处理工程为例，探讨软土地及对建（构）筑物的影响，并对煤矸石挤密桩施工技术要点进行深入分析。

一、软土地基对建（构）筑物的影响分析

软土地基对建（构）筑物的影响分析如下：

(一) 沉降问题

软土地基的建（构）筑物的沉降量过大，这是软土地基上建（构）筑物最常见的症害。沉降量在十几到几十公分不等，最大能够超过100公分。这种沉降一般出现在基底软土较厚且较均匀的土层上。受到较大的荷载作用，地基土缓慢被压缩。

(二) 不均匀沉降问题

软土地基的建（构）筑物产生不均匀沉降，最终导致建（构）筑物开裂破坏。由于土质不均匀、上部结构荷载差异大、建（构）筑物外形复杂、地下水影响等原因造成。从而影响建（构）筑物的使用性能和使用寿命。

(三) 建（构）筑物倾斜问题

由于荷载不均匀，周边附加压力影响等，使地基土向一边挤出，造成建（构）筑物倾斜过大。

(四) 软土流塑和破坏问题

当软土地基荷载过大，加载过快时，由于软土地基强度很低，建（构）筑物的荷载超过了地基土的承载能力，就会发生软土流塑和破坏。

二、煤矸石挤密桩的加固原理

煤矸石挤密桩，首先拌合按一定配合比的煤矸石、碎石、砂子、水泥等的混合料，采用柱锤冲扩机将柱锤提升至一定高度，然后柱锤通过自由落体下落冲击成孔，成孔完成后，向孔内一边填加拌合好的混合料，一边采用柱锤夯实混合料，柱锤的冲击力传递至混合料后，横向向周围土体施加压力，最终形成形成大直径的密实桩体，同时将桩间土进行加固，形成复合地基对软土地基起到加固的作用。通过煤矸石挤密桩技术，能够有效减少土体孔隙、提升密实度，防止土层水压升高、提升地基的承载力。

三、煤矸石挤密桩的施工使用条件

煤矸石挤密桩主要用来加固砂土、粉土和软土地基，大大提升地基的承载能力的同时，降低建（构）筑物的基础沉降量。主要适用于持力层为孔隙较大的粉土、稍密粉细砂层、湿陷性黄土等地层。

四、煤矸石挤密桩施工工艺

(一)工程概况

高铁宁城站站前广场地下停车场项目地基处理工程，总建筑面积14000平方米（地下一层），拟建物结构形式拟采用框架结构，基础形式为独立基础。

地勘资料显示地下水位埋深范围为现状地面以下5.10m～6.90m（高程为535.8～536.9米），历史最高水位为现状地面下2.1米（高程为538.8米）。

承载基础的土层淤泥质土层、细砂层、中砂层，地基承载力无法满足设计要求，采用煤矸石挤密桩进行地基处理，经过挤密桩处理后复合地基承载力不小于200KPa。

(二)处理方案

针对该工程区域内地质情况，采用桩径为550mm，桩长为4.8-6.1m，桩间距设置为1.5-1.8m，按等边三角形布置。

(三)施工工艺

1施工顺序

基槽放线→基槽开挖→放桩位点→挤密桩→保护土开挖及破桩头→碎石褥垫层

2基槽放线

根据现场坐标控制点，施放开外下口线和上口线；下口线由最外排挤密桩外边线外移0.5m，放坡的坡度按地勘报告给定的相应土层的放坡系数1:1进行放坡。

3基槽开挖

开挖前该区域已经场地平整，第一次开槽至桩顶标高以上0.6米处，待挤密桩施工完毕后，第二次开槽至设计桩顶标高处。集水坑位置处进行二次开挖和二次破除桩头。

4放桩位点

根据控制点放设出挤密桩的边角桩，然后根据桩中心距拉尺放设所有桩位。

5挤密桩施工

⑴成孔施工：

采用步履式落锤载体桩机冲击成孔，在已定好的桩位点上撒白灰作好标识。在钻机架上准确画出每米的深度标示线，在钻头落地的情况下准确标示出“零”起点的位置。调整钻机水平并固定，机长检查将钻头锥尖对准桩位中心点；钻机就位后，使钻杆垂直对准桩位中心，通过调整夯机支腿的液压系统，保证夯机作业面水平，确保桩垂直度容许偏差不大于1%，桩位偏差不大于1/2桩径。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，采用钢尺测量桩径和孔深，采用全站仪核验桩位偏差。

⑵拌料和运送：

在搅拌过程中应随时抽查土料均匀程度和含水程度，必须随拌随用，不允许停留过长时间。如遇到恶劣天气，应根据现场情况停止拌料，确保对工程质量无影响后方可开工，各种灰料应合理堆放。

⑶回填夯实

冲击成孔到设计深度后，分层回填混合料并用柱锤夯实，逐层以量斗定量向桩孔内下料，采用电动卷扬机提升式夯实机分层夯实。回填夯实采用连续施工，每个桩孔一次性分层回填夯实，不得间隔停顿或隔日施工以免降低桩的承载力。

6清除保护土和破除柱锤冲扩成孔挤密桩桩头

煤矸石挤密桩施工完毕后，即可进行清除保护土和破除桩头的工作。

7铺设碎石垫层

对基坑应先验槽，清除松土，然后铺设碎石，采用压路机碾压密实。

(四)做好施工质量控制和检验

施工严格按施工标准落实，对材料、施工技术、施工流程、设备做好检查工作，杜绝不合规的施工，确保施工质量符合设计要求。施工完毕后，采用动力触探试验、面波、静荷载等综合检测方式进行检测，检测时间一般为施工完毕28天后为宜。