水泥土挤密桩施工技术

    涂明

    

    

    

    摘要：西宁至互助一级公路扩能改造工程XHSG-2标段大庄大桥桥尾YK41+731-YK41+756段部分水泥土挤密桩处理工程。

    Abstract： This paper introduces the treatment of part of the cement-soil compacted pile at the YK41 + 731-YK41 + 756 section of the Dazhuang Bridge end of the XHSG-2 section of the Xining to Huzhu Class I highway expansion and reconstruction project.

    关键词：路基加固;水泥土挤密施工技术

    Key words： roadbed reinforcement;cement soil compaction construction technology

    中图分类号：U213.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）08-0125-03

    1 ?工程概述

    1.1 工程概况

    项目地处西宁市和海东市互助县境内，位于青海省东北部，是《青海省省道网规划（2014-2030 年）》中“5条放射线、24 条南北纵线、19 条东西横线”中 5 条放射线之一“省道 101 线西宁高速”的重要组成部分，是连接省会西宁市和海东市互助县的快速通道，同时与青海北部新的省际大通道加定（青甘界）至海晏公路连接，使本项目成为西宁地区新的出省通道组成部分，成为加强青甘两省经济互联互通的重要干线公路之一。

    本合同段起于互助县威远镇余家村（起点桩号为K27+800），经互助东立交、跨平互大公路、大庄附近设置大庄隧道翻越山头后，终点与加定至海晏公路中威远互通立交相接（实现西互高速与加海一级公路的交通转换）（终点桩号为YK42+780.042），全长14.98km（分离式路基以右线计），采用双向四车道高速路公路标准建设，设计速度100km/h，其中K27+800-K39+350段为整体式路基，路基宽度26m，签约合同价8.9295亿元，合同工期42个月。

    本段位于大庄大桥14#桥台台背处理段落内（K41+731-K41+756），地貌为冲洪积河漫滩、阶地地貌，地形高程一般为2666-2673m，最大地形相对高差约7m，地形起伏較小。南略高千北，东略高于西。根据钻探揭露及工程地质调绘，地层岩性主要为第四系全新统冲洪积圆砾、粉土， 新近系风化泥岩。

    1.2 施工工艺流程图

    1.3 施工要求和技术控制

    在施工之前由工程的技术人员选择具备一定代表性的路段进行成桩工艺和成桩挤密试验。如果在实验过程中发现成桩质量并不能满足工程要求，需要对成桩过程中的施工参数进行调整，在调整完成之后继续进行成桩试验，直至成桩质量满足设计要求。

    ①桩点布置：采用正三角形布置。

    ②桩间距：1.0m。

    ③桩长：按施工图设计长度施工。

    ④桩径：0.40m。

    ⑤设计桩间土平均挤密系数ηc：0.93。

    ⑥桩顶设置50cm厚3%水泥土垫层。

    1.4 技术保证

    在本工程施工中，水泥土挤密桩施工采用沉管挤密施工的成孔方法，在施工过程中进行灰土拌制，拌制比例为8%，采用人工填料的施工方式。可以用夹杆锤夯实机进行分层回填和夯实。夹杆锤夯实机的夯实重量控制在100千克到125千克之间。在施工过程中，按照隔排跳打或者实际的成孔情况进行隔桩法施工，可以利用柴油打桩机将特制钢管打至土层中，直至进入土层的深度满足设计要求，然后再将桩管进行拔出，完成成孔操作。在沉管成孔实工中需要注意以下内容：第一，在利用桩机施工时，必须要保证桩机的平稳性，不得在打桩过程中出现桩机的移动或者倾斜，保障沉管施工的质量符合施工要求，避免出现沉管质量不佳的现象。第二，在沉管施工中必须保障轻击慢沉的原则，直至沉管方向稳定之后再进行沉管施工速度的提升，保证在规定时间内完成施工任务。第三，在施工之前完成的桩孔如果出现了土层变化，或者沉管施工中存在反常现象，需要根据施工中的相关记录以及沉管施工时间加大分析，找出出现异常现象的原因，并制定严格的问题解决措施。通常情况下，在成桩施工中需要保持桩机的平稳，并且让桩机中心对准施工位置的中心点，然后再进行底夯和填料，并且对填料进行夯实，直至填料和夯实施工到设计桩顶时，完成施工。完成施工之后，对桩机进行移位。

    桩孔的垂直度允许偏差为±1%，孔中心距允许偏差为桩距的±5%。桩顶设计标高以上预留的覆盖土层厚度不小于0.5m，成桩检验合格后将桩顶设计标高以上预留的覆盖土层挖除或夯压密实，再铺设0.5m厚水泥土拌合质量比为3%的水泥土垫层。

    2 ?水泥土挤密桩的施工工艺

    2.1 场地平整

    水泥土桩场地平整，先是用平地机挂平，再用压路机压实，使机械设备移动方便。

    2.2 施工放样

    根据基础平面布置图及桩位图，通过坐标控制点，准确定出每个施工桩位点，并做好标识（小木桩系醒目标志），经检验无误后，再进行施工，并做好记录。桩孔中心点的偏差不超过5cm。 桩直径40cm，按正三角形布置，桩间距1m。施工前清楚地表耕植土，场地平整时应避免基底土层受扰动，桩顶标高以上应预留约500mm 厚的土层，待地基处理完后再挖至设计标高，整平场地。

    2.3 施工要求

    在水泥土挤密桩施工中进行材料配置时，需要保持水泥桩的水泥量在8%以内，选用的土料以粉质粘土为最佳，而且要求土质中约含有5%以下的有机质。在进行混合料拌制时，不允许应用的土料中含有耕土和淤泥质土，更不允许土料中含有砖块、生活垃圾等杂物。桩体内平均压实度不小于97%，挤密系数不小于0.93，成桩后桩顶设置50cm3%的水泥土垫层。自动夹杆锤先是空夯10次以上听到清脆的声音再下料夯实，下料采用自动继电器控制，每次下料5秒钟，下料土约20cm厚，夯25下之后在听到清脆的声音之后继续下料夯实，以此循环往复施工。

    水泥土拌和后，做到随拌随用，严禁水泥土存放“过夜”现象，当天拌和的水泥土当天施工使用。

    2.4 施工步骤

    水泥土挤密桩的施工流程为：第一步，夯机准备到位，并保障夯机的平稳性，将夯机对准桩孔中心。第二步，进行底夯;第三步，开始填料;第四步，将填料进行夯实;第五步，将材料夯实到设计桩顶标高，第六步，进行夯机移位。

    2.5 拌和

    在水泥土挤密桩施工中要求水泥桩的水泥含量控制在8%以内，应用的土料选择为粉质粘土，而且要求土料中含有低于5%的有机质，在混合料的拌制过程中应用的土料坚决不允许出现表层耕土、淤泥质土或者土内含有砖块、生活垃圾等杂物，在进行混合料的拌制之前，对土料进行筛选，筛选完成之后的土块粒径要在15mm以下。为了强化工程施工质量，需要加大对水泥型号的科学化选择，最好选用p.03 2.5的硅酸盐水泥。在混合料的拌制过程中，需要对水泥土的含水量进行经常检测，有效确保水泥土含水量达到最优，如果发现水泥土的含水量超过最优质的2%以上时，需要进行洒水湿润或者将水泥土进行晾晒。拌制完成的水泥土需要保持搅拌均匀，颜色一致。在拌制好混合料之后，要尽快进行使用，超过6小时以上时需要将拌制好的水泥土丢弃。

    2.6 成品保护

    施工完成的桩采用筷子进行标识，并采用三角旗围挡警示，禁止施工车辆碾压。

    3 ?水泥土挤密桩的检测流程

    在成桩施工完成之后，需立即进行桩孔质量的检测，并且在检测过程中要求所有的桩孔都需要经过检验，并且有详细的检验记录，在检验合格之后才能进入到夯填施工步骤中。在进行孔内填料时，尤其在进行夯实施工时，需要保持实时检测，可以应用抽样检查的方式，加大对桩孔质量的检测，一般来说，抽样检查的桩孔数量需要保障在总桩孔数量的2%以上。每一检測班组需要保障检测的桩孔数量在一个以上。检验过程中从桩顶直至桩底每一米选取两个土样进行桩孔填料的干密度检测，检测点位置需要设置在孔芯的2/3孔半径处。监测过程中得到的数据需要保障平均压实系数在0.97以上，压实系数最低为0.93。

    应抽检处理深度内桩间土的平均挤密系数nc。保障监测探井数需要在总桩数的3%以上，而且每单项工程检测过程中不得少于三个。在检测过程中从桩顶向下0.5m开始，每隔一米选取两个土样进行检测，得到土样的检测参数之后，进行挤密系数的计算，在成孔之后要求平均挤密系数在0.93以上，保障最小的桩孔挤密系数超过0.88。

    在成桩之后的14天到28天之间进行成桩承载力检测，检测过程中要求检测的成桩数量在总桩数的1%以上。在施工场地内均匀选取检测点，检测点的孔径需要控制在600mm，检测深度需要在处理深度的一米以上。在对每个检测点进行承载力检测时，需要按照数量为一米的间距进行土样采集，通过采集的土样，对土层的湿陷性、压缩性和干密度进行计算，保障其各项参数符合设计要求。在检测点施工完成之后，需按照工程规定对检测点进行回填，在回填过程中采用的填料为控制在8%的水泥土材料，并且保障压实系数超过了0.97。在一些重点部位或大型工程进行承载力检测时，还需要对处理深度的内层土样进行采集，保障其湿陷性、压缩性等符合相关要求，并且进行静荷载试验或原位测试。

    4 ?经济分析

    综上所看（表1），同条件的软基处理工艺中，水泥土挤密桩造价最经济，设备、工艺简单易操作;但如在成孔过程中出现塌孔或缩径严重的，需要考虑采取其他适宜软基处理工艺。

    5 ?结束语

    水泥土挤密桩广泛应用在高速公路路基地基处中，在湿陷性黄土路基软基处理中效果更为显著，提高了地基承载力，降低压缩性;另外灰土挤密桩施工中应用到的材料容易获得，施工中应用到的器械和施工工艺相对简单，施工效率高，投入的成本相对较低。通常情况下，水泥土挤密桩主要应用在天然含水量在12%～23%、厚度在10m以内的土壤层中，尤其对杂填土、湿陷性黄土等软土地基有较好的施工效果。复合地基承载力可达到300kPa以上，达到控制工后沉降的目的。

    参考文献：

    [1]西宁至互助一级公路扩能改造工程施工XHSG-2标段施工图设计.

    [2]JTG B01—2014，公路工程技术标准[S].

    [3]西宁至互助一级公路扩能改造工程施工XHSG-2标施工技术方案.