高速铁路湿陷性黄土路基地基处理施工技术(初稿)

客运专线湿陷性黄土路基地基加固施工技术

摘要通过换填+强夯+CFG桩+水泥土垫层和挖除+强夯+换填+卵石土垫层工艺在湿陷性黄土地基施工的应用，保证了松软土层地基承载力施工。简要介绍客运专线湿陷性黄土路基基底加固施工技术。

关键词客运专线湿陷性黄土路基地基加固施工技术

由于近年来国内客运专线的不断发展，路基施工质量是客运专线建设需关注的关键问题之一，而路基基底加固是路基施工质量控制的基础环节，科学、合理的加固措施和施工工艺、方法是保证路基工后沉降的重要措施。

目前客运专线建设的设计和施工已全面启动，客运专线路基基底施工技术，对路基工后沉降的要求非常严格，如何使路基工后沉降达到要求是急需解决的关键技术问题。现行《客运专线铁路路基设计规范》、《客运专线铁路路基工程施工技术指南》和《客运专线铁路地基处理技术手册》中，对路基基底加固采用的是复合地基加固的方法。但没有相对应地层结构对地基处理所得成功经验，在施工当中都在边施工边总结，采取多种施工工艺、方法进行试验性施工，给施工的开局造成较大难度。兰州至乌鲁木齐第二双线平安至西宁段路基基底加固是通过换填+强夯+CFG桩+水泥土垫层和挖除+强夯+换填+卵石土垫层施工工艺。该段路基处于湿陷性黄土地段。

一、工程概况

本工程处于湿陷性黄土地段，地基加固措施在加强防排水前提下，结合降雨量、地下水位、地形地貌、路堤填高等因素综合确定。地基加固施工时挖出地基加固范围内0.5m 厚的地表耕植土、杂填土、和表层松土机树根等杂物，疏干积水，挖出局部土堆土坎，整平场地，对地基表层进行压实。分层填筑砂夹石，换填完成后对湿陷性黄土深度6.0m范围内进行强夯加固处理，静置一定周期并达到设计要求地基承载力180kPa。采用长螺旋钻进行桩径φ400mm水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）灌注，已提前完成施工。

本工程特点是严格控制路基基底工后沉降、加强路基地基与其他构筑物基础纵向刚度匹配的构造处理和加强路基基底工程防排水。强夯后地基承载力不小于180kPa，CFG桩单桩竖向承载力不小于373.96KN，复核地基承载力不小于239.43kPa。该工程路基均处于松软土地段，施工技术要求高，对于工后沉降的重点是地基工后固结和压密沉降，保证各道施工工序严格按照设计参数及施工规范组织施工，以防列车运行后路基出现沉降超标，给

列车运行造成严重的危害。

二、处理方案确定

由于本工程地基加固处于湿陷性黄土地层结构上。为保证地基加固，虽采用了重夯进行加固处理，但由于重夯处理的有效深度为2.0m，处理后2.0m以下仍为湿陷性黄土，不能保证路基地基处于稳定层上，承载力会受到很大影响，必须考虑将地基支撑于持力层上。同时在施工过程中，考虑到路基地基采用重夯加固后有效范围以下的土体仍无法满足地基承载力要求，难以保证路基稳定性和工后沉降，给施工造成很大的质量、安全隐患。因此，采取换填、强夯、CFG桩、褥垫层地基加固方案是必需的。

根据土质情况，考虑到路基地基加固是确保工后列车能否正常运行的关键问题，经对比分析和以往经验，决定在清表换填后，并对所分区段进行强夯和CFG桩加固（长螺旋钻），湿陷性黄土距砂夹石层较浅的区段则采用挖除湿陷性黄土至砂夹石层，并进行强夯后换填加固的措施。强夯和CFG桩加固具体布置见图1、图2。

图1 强夯夯点平面布置示意图

图2 CFG桩地基加固平面布置示意图

三、处理技术措施

（一）强夯加固措施

1.强夯设计方案

为防止路基基底加固完成后出现沉降量超标，需要采取加固措施，同时也起到防止地下水位上升影响地基承载力。对于地基加固目前有重夯和强夯等工艺，采用重夯对该区段加固时会因加固深度较浅使地基加固后沉降不能满足要求影响施工质量，不能采用；考虑强夯对该区段加固后，能使该土层支撑于持力层上并能达到工后固结要求，因此将重夯该为强夯工艺（长螺旋钻施工），对路堤处理范围进行强夯加固。

2.强夯工艺原理

强夯加固在湿陷性黄土中是以夯击能冲击的机理为主。而夯击能的机理是湿陷性黄土在土层中形成固结（起到框架作用），同时挤密周围土层。为了提高固结后地基承载力和固结深度，应选择各项合理的强夯参数。

主要技术参数：

单击夯击能2000KN·m，满夯1000 KN·m；

夯锤直径3.0m，夯锤150KN，落距13.5m，锤底静接地压力值：25KPa，锤的地面对称设置6个与其顶面贯通的排气孔；

夯击方法采用跳夯法，第一、二遍为点夯，第三遍为满夯；

夯击次数为点夯13击，满夯3击；

夯击点距8.0m，正方形布点，满夯四点中心搭夯一点；

间隔时间7天；

处理范围路堤坡脚为3.0m，有排水设施时处理至排水设施外边缘；

加固后湿陷系数小于0.015，地基承载力180KPa。

3.强夯施工方法

（1）清除表层腐殖土并进行平整碾压，其上填筑砂夹石，并分层平整碾压。

（2）在整平后的场地上按照8.0m点距标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程。

（3）测量夯前锤顶高程。

（4）将夯锤起吊至预定的高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。

（5）按强夯各项参数，完成一个夯点的夯击；换夯点，直到完成第一遍全部夯点的

夯击。

（6）用机械将夯坑填平，并测量场地高程，进行第二遍夯点的夯击。

（7）第二遍点夯全部完成夯击后，填平夯坑，改用小的夯击能满夯，将表层松土夯实。满夯单击能1000KN·m，每一夯搭接前一夯1/4夯锤直径，每点控制最后2击夯沉量小于5cm。

（二）水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）

1.CFG桩设计方案

本方案适用于受沉降控制地基地段，承载力控制时桩顶设桩帽。CFG桩采用正三角形布置。桩顶设垫层，垫层材料采用水泥改良土或卵石土垫层；水泥改良土垫层厚度不小于1.0m，卵石土垫层厚度不小于0.5m

本工程施工范围内地下水具氯盐，硫酸盐侵蚀性，环境作用等级分别为L1、H1～H2，CFG桩配合比及混凝土的胶凝材料组成、水泥应采用高抗硫酸盐水泥。

桩端深入持力层（卵石土）0.5～1.0m，且不小于设计桩长。

施工桩顶标高应高出设计桩顶标高0.5m以上。清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。

2.CFG桩工艺原理

在荷载作用下，CFG桩的压缩明显比桩周土小，因此基础传给复合地基的附加应力，随地层的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象。大部分荷载将有桩体承受，桩间土应力相应减小，于是复合地基承载力较原来地基承载力有所提高，沉降量亦减小，随着桩体刚度增加，桩体作用发挥更加明显。

当采用长螺旋法施工时，由于挤密作用使桩间土得到挤密。

CFG复合地基采用桩网结构时，桩和基础不是直接接触，其间有一层颗粒材料组成的散体垫层，为桩向上刺入提供了条件，并通过垫层材料的流动补偿，使桩间土与基础始终保持接触，在桩、土共同作用下，地基土的强度得到一定程度的发挥，相应地减少了对桩的承载力的要求。

3.CFG桩施工方法

（1）主要施工参数

孔径0.4m，桩间距均为1.6m，桩长5.5m，正三角形布置；成孔方式：长螺旋钻成孔。

（2）CFG桩施工工艺流程

原地面处理→测量放样→CFG桩钻机就位→混合料搅拌→拌合时间不得少于1min→塌