淺析鐵路客專黃土路基消除濕陷性的地基處理

王 瑜

（中鐵十九局第二工程有限公司 大西四項目部，遼寧 遼陽111000）

1 濕陷性黃土的定義

黃土分布地區，一般氣候干燥、降雨量少，蒸發量大，屬于干旱、半干旱氣候類型，年平均降水量在250mm～500mm之間.濕陷性黃土是一種在干燥情況下，具有較高強度和較低壓縮性，遇水后在一定外力作用或在自重作用下強度驟降的一種特殊巖土。黃土受水浸濕后，在上覆土層自重應力作用下發生濕陷的稱自重濕陷性黃土；若在自重應力作用下不發生濕陷，而需在自重和外荷共同作用下才發生濕陷的稱為非自重濕陷性黃土。

由于濕陷性黃土的特性，在濕陷性黃土地區發生事故的主要原因是地基的不均勻沉降，因此，對地基強度、穩定性及不均勻沉降有極為嚴格的要求。

2 黃土鐵路路基概況

黃土一個顯著的特點是在天然狀態下，未受水浸濕的黃土具有較高強度，較小壓縮性，但當遇水浸濕后，由于黃土大孔隙結構的破壞，產生了濕陷變形。客運專線鐵路黃土路隨著列車朝高速、重載方向發展時，作為直接承受行車及軌道荷載作用，直接受到降雨影響的路基基床，尤其是基床表層部分，因此消除黃土濕陷性勢在必行。

我參加了大西（大同～西安）鐵路客運專線DK653+500～DK701+924.11區間鐵路的建設，此區間位于山西省運城市臨猗縣至永濟市境內，區間有路基12.683km，全部為濕陷性黃土路基。為消除黃土的濕陷性，提高用濕陷性黃土修筑的鐵路路基工作性能，提高其抗變形能力，提高基床表層土體穩定性，我標段根據不同的濕陷深度采用不同的施工方法，下面我就如何消除濕陷性采取的施工方法和質量檢測進行闡述。

3 濕陷性黃土路基地基的處理措施

（1）地層上部為濕陷性黃土，下部為厚層非濕陷性地層，且地下水位埋深較大時，采用以下措施進行處理：

1）濕陷性黃土厚度H≤2m時，采用挖除換填水泥改良土或沖擊碾壓措施。

2）混陷性黃土厚度2m＜H≤6m，飽合度≤60%時，采用強夯法加固地基；但在居民區附近或受其它條件限制，采用強夯施工有困難時，采用水泥土擠密樁加固地基，一般采用正方形布置，樁孔直徑0.4m。

3）濕陷性黃土厚度6m＜H≤12m，飽和度≤65%，當地基土的含水量≤24%時，采用水泥土擠密樁加固地基。水泥土擠密樁一般應采用正方形布置，樁孔直徑0.4m。

4）濕陷性黃土厚度H＞15m或飽和度＞65%時，采用柱錘沖擴樁進行處理，一般采用正方形布置，樁孔直徑0.4m，成樁直徑0.65m。

5）濕陷性黃土厚度為12m＜H≤15m，飽和度≤65%的地段，結合前后段工程措施，選用水泥土擠密樁或柱錘沖擴樁進行地基處理。

（2）地層上部為濕陷性黃土、下部為松軟土的地基，不僅要消除上部的濕陷變形，而且要解決地基壓縮層的壓縮變形則采取以下的處理措施：

1）強夯+CFG樁組合措施：用于遠離村鎮及既有建筑物且濕陷性黃土厚度小于6m的地段。

2）長短樁復合地基處理措施：用于濕陷厚度為3～6m且距離建筑物較近及濕陷厚度大于6m的地段。短樁為水泥土擠密樁、孔內深層強夯（DDC）樁，主要作用是消除上部濕陷性黃土的濕陷變形；長樁為CFG樁、鋼筋混凝土預應力管樁等，主要作用是解決地基的壓縮變形。

4 施工工藝

施工前需進行工藝性試樁，檢測施工設備、施工工藝適宜，經過調整驗證了采用的技術參數滿足設計要求。

首先進行平整場地、沖擊碾壓，為保證正常施工，承載力不應低于120kPa。施工灰土樁，挖除預留覆蓋土層（含耕植土）至設計樁頂標高，然后施工墊層。

1）水泥土擠密樁采用沉管成孔，柱錘沖擴樁采用機械成孔，成孔方法應根據土質條件而定，大西鐵路選用了鉆孔、沖擊成孔等方法。成孔時成孔機械保持垂直穩定，垂直度偏差不大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不超過樁徑的1/4。當地基含水量較高或成孔困難時適當設置套管或其它措施；柱錘沖擴樁采用預鉆0.4m孔后沖擴成孔；CFG樁采用長螺旋成孔、管內泵壓混合料。

2）成孔深度應滿足設計要求，根據土質情況可在孔底預留一定厚度的原土層，以重錘夯沖至地基處理設計深度，強夯樁底影響深度應為1～2m。根據設計要求，可在孔底做一人工持力層或擴大樁頭。

3、強夯前應檢查成孔直徑、孔深、垂直度，孔內虛土和積水情況，并對孔底強夯至設計高程，檢查有無空洞等異常情況，對不符合成孔質量標準的應進行補強和加固處理。

4）柱錘沖擴樁施工過程中，按規定的填料標準、質量、數量、夯錘擊數和落距等有關設計參數進行作業。

5）柱錘沖擴法作業時，強夯重錘應與孔中心對中，下落時呈自由落體狀態，其深度允許偏差應為±500mm。

6）柱錘沖擴樁施工時，當遇到縮孔時，可用硬骨料夯填消除塌孔的影響。

5 樁體材料

水泥土擠密樁和柱錘沖擴樁樁體材料為P.O 42.5水泥與土的混合料，水泥的摻量不小于黃土干質量的8%，施工前應進行室內本配合比試驗，28d齡期標準試塊壓縮模量Es1-2不小于35MPa，Es2-3不小于60MPa，無側限抗壓強度不小于2.5MPa。

CFG樁樁體材料由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌合而成，施工前應進行現場室內配合比試驗，28d齡期標準試塊抗壓強度不小于15MPa。

6 檢測控制

（1）水泥土擠密樁、柱錘沖擴樁質量檢測項目為：

1）施工后應檢查施工記錄；

2）樁身密度檢驗，壓實度≥0.97；

3）樁間土的處理效果檢驗，擠密系數≥0.9，濕陷性系數＜0.015；

4）無側限抗壓強度檢驗，28d無側限抗壓強度≥2.5MPa；

5）壓縮模量，28d壓縮模量不小于60kPa。

6）復合地基承載力檢驗。

（2）CFG樁的檢測項目為：

1）樁身28d立方體抗壓強度≥15MPa；

2）單樁（不含樁間土）豎向承載力特征值。復合地基（含樁間土）承載力特征值、變形模量，同時對樁間土承載力特征值進行檢測；

3）施工后檢查施工記錄。

7 結束語

目前大西鐵路客運專線濕陷性黃土路基地基處理已接近尾聲，檢驗結果很好，符合驗標及設計要求，濕陷性黃土地基采用水泥土擠密樁、柱錘沖擴樁可有效的消除處理范圍內黃土的濕陷性，CFG樁提高了地基承載力，提高了地基變形模量，減少了地基變形的預期目的，濕陷性黃土在山西省是廣泛存在的一種特殊巖土，對山西省鐵路工程的影響較大，采用經濟、合理的技術措施對其進行處理利用，對于鐵路建設意義重大。

［1］鐵建設[2005]160號 客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準[S].

［2］TB10102-2004鐵路工程土工試驗規程[S].

［3］CECS197：2006孔內深層強夯法技術規程 中國工程建設標準[S].

［4］客運專線鐵路工程施工質量驗收標準使用手冊[S].