渣土樁在高鐵路基雜填土地基處理中的運用

王強

（中國鐵路北京局集團有限公司 地下直徑線工程項目管理部，北京 100045）

0 引言

隨著城市經濟快速發展和產業布局調整，基礎設施投資加速在即，基建行業將獲得空前發展良機［1-3］。在快速發展的同時，也會有不少舊建筑物被拆除，由此帶來大量建筑垃圾，絕大部分未經任何處理直接運往郊外或簡易填埋，侵占大量土地，同時會對環境造成一定污染。渣土樁作為一種地基處理方式，可以消納大量建筑垃圾，在房建或市政行業已有不少成功案例，但在鐵路行業只有較少運用［4-6］。北京朝陽動車運用所項目借鑒以往類似工程施工經驗，探索鐵路路基雜填土區域采用渣土樁加固的工作機理、參數選定和施工工藝，可為后續類似工程提供參考。

1 渣土樁概述

渣土樁是一種基于擠密和強夯加固理論的地基加固技術，先在地面采用重錘沖擊成孔，達到設計深度后，向孔內定量填料、分層夯實，使填料再次向孔周及孔底側向擠壓，達到對樁周土和樁體的擠密壓實效果。孔內填料可選用碎磚、建筑垃圾、碎混凝土、碎石、山皮石及干硬性混凝土等多種無機材料。夯擊過程中重錘動能轉化為沖擊能，產生很大的沖擊波和動應力，壓縮了地基土中的孔隙，同時造成夯擊點周圍一定深度范圍（4～10 m）產生裂隙，形成良好的排氣通道，土中孔隙內的氣體得以順利排出，土體隨之固結，使有效影響深度內的土體密實，從而提高了地基土承載力，降低了地基土的壓縮性。

渣土樁地基加固技術具有以下優點：

（1）渣土樁地基加固技術可選用碎磚、建筑垃圾、碎混凝土、碎石、山皮石及干硬性混凝土等多種無機材料作為施工原材料，適用范圍廣，可大范圍推廣使用。

（2）施工控制采用單擊貫入度控制，當地基土軟時填料多，地基土硬時填料少，可通過填料和單擊貫入度控制，調整復合地基均勻性，減少地基不均勻沉降。

（3）渣土樁地基加固技術比常規散體樁身的復合地基或柔性樁復合地基節約10%～30%的造價。

（4）由于渣土樁地基加固技術施工中夯擊能量大，可有效擠密樁間土，改變土顆粒原來骨架結構并使其重新密實排列。因此當原來地基土存在液化、濕陷和欠固結等特性時，采用該技術可實現一種工藝多種功效，既可提高地基承載力，又可消除地基土濕陷性、欠固結和液化等。

2 應用項目概況

北京朝陽動車運用所及相關站前工程包括：（1）動車走行線（含動車運用所） DCK5+100—DCK9+994.299，長4.894 km。（2）試車線工程：試車Ⅰ線（含試車線標定庫）SIDK1+920.000—SIDK6+161.170，長4.150 km； 試 車Ⅱ線SIIDK1+140.000—SIIDK3+777.286，長2.637 km；試車聯絡線LDK6+835.131—LDK6+055.408，長0.555 km。

北京朝陽動車運用所標段部分路基采用渣土樁加固雜填土地基，渣土樁樁徑為0.6 m，樁間距1.4～2.0 m，正三角形布置，加固深度4.5～9.5 m，樁頂面設置0.5 m 厚碎石墊層。渣土樁采用重錘沖擊工藝施工，樁身材料為建筑渣土。渣土樁總量為307 929 m3。渣土樁標準斷面見圖1。

圖1 渣土樁標準斷面

3 渣土樁施工

渣土樁施工所需材料及設備配備見表1。對每根樁的施工過程需進行詳細記錄，包括時間、樁編號、是否設置護筒、樁頂高程及樁長、填料次數及放量、錘擊次數、最后一擊貫入度等內容。

3.1 試樁

渣土樁施工前應在各區域進行試驗性施工，經質量檢測合格后，選定適合技術參數再展開大范圍施工。每個區域試樁數不宜少于3根，施工前應平整場地，開挖至樁頂設計高程，采用重錘沖擊成孔，達到設計要求深度后，在孔內加入一定量的填料，然后進行夯擊擠密，在滿足設計要求的單擊貫入度后，重復填料夯擊，直至樁頂。渣土樁施工工藝流程見圖2。

表1 渣土樁施工所需材料及設備配備

3.2 樁位布設

按設計要求進行樁位布設，樁位測量誤差≤20 mm。樁位應設置不易破壞的標志，先用鋼釬在樁位點錘擊至20 cm 深度，然后拔出鋼釬，形成1 個小孔，在孔內灌入白灰，插入1根刷紅漆的竹簽，錘擊幾下使竹簽不易拔出。樁位布設完成后，統一對樁孔進行編號。

3.3 樁機對位

成孔設備對位時，調整設備水平支穩后，將細長錘緩慢放至離地面5 cm 處，使重錘中心與放好的樁位處竹簽對齊，對位誤差不超過20 mm。

3.4 沖擊成孔

錘的質量為3.5～4.0 t、長5 m、直徑不小于355 mm，成孔不采用護筒施工時，應采用質量4.0 t、直徑377 mm的錘。

成孔深度不小于設計深度。成孔采用自一側向單一方向采用隔樁或隔排跳打的方法進行施工，或采用橫移退打方式自中間向兩端對稱施工。

成孔施工中如坍塌或嚴重縮頸而無法成孔時，可采用護筒施工。護筒壁應設置觀察口（間距2.0 m），頂部設進料口。成孔在遇到地下大塊障礙物無法穿越時，應先用渣土將原樁孔夯實擠密至地表，然后在其周圍不超過1倍樁間距范圍內補樁，重新成孔填土夯擊。當成孔接近孔底設計標高、單擊貫入度大于1.0 m 時，可對孔底回填磚瓦或碎石塊，并進行反復夯擊，再填土夯實。

3.5 填料夯實

填料采用不含有機質的建筑垃圾、碎石和砂等（以現場挖出的建筑垃圾為主，摻15%粗骨料），填料最大直徑小于15 cm，填料量每延米一般不小于0.37 m3。填料分層填入夯實，樁長0～4.0 m 時每次填料不超過0.15 m3，樁長4.0 m 以上時每次填料不超過0.30 m3。樁上部0～4.0 m 填充料應盡可能使用相對較粗的填料。

單次填料錘擊數應不少于3擊。前2擊或2擊以上落距（錘底至填土面距離）：樁身4.0 m以下不小于12 m，樁身4.0 m以上錘底距孔口不小于6 m。最后1擊（提錘高度6 m）貫入度應小于15 cm，否則繼續夯擊直到滿足要求。成樁至地面時采用低落距錘夯擊，以地面隆起高度不大于15 cm為宜。渣土樁施工完成后，及時對樁位進行標識，為下一步質量檢驗創造便利條件。

4 質量檢驗

4.1 重型動力觸探檢測

根據地層條件，渣土樁施工結束7～14 d 后，對樁身及樁間土進行重型動力觸探抽樣檢測，檢驗數量不應小于總樁數的3‰，且不少于3 處，樁身合格標準為：樁頂以下0～2 m 重型動力觸探（N63.5）擊數不小于7 擊/10 cm；2～4 m 不小于9 擊/10 cm；4 m 以上不小于12擊/10 cm。樁間土一般高于加工前原土標準。

當局部樁身動探擊數不滿足以上標準要求時，應結合載荷試驗進行分析研究，并應在附近成倍增加檢測樁數，或進行載荷試驗檢測判定，必要時采取補強措施。對樁身動探未達到樁底的樁，不能作為評定樁身合格的依據，應結合成孔記錄、成樁填料情況等查明原因，并另行在附近樁補打觸探檢測，必要時采用取鉆探查等措施。

4.2 復合地基承載力檢測

渣土樁施工結束28 d 后，采用載荷試驗進行復合地基承載力檢測，檢測數量不得少于總樁數的2.0‰，且每項單體工程或每區域不得少于3處，復合地基承載力達到120 kPa以上。

5 效益分析

渣土樁具有施工效率高、環保效益佳、工程造價低等特點，采用重錘沖擊成孔，速度高、成孔快、夯擊能大、擠密范圍大、成樁直徑大，處理后的地基均勻性好，離散性小，承載力高。無泥漿排放，較好解決了建筑垃圾的運輸、堆放、處理及環境污染問題。由于渣土樁采用磚渣、混凝土塊等作為填料，在城市地區取材較為方便，且造價低，有效節約了施工成本，與采用CFG 樁（見表2）、管樁相比價格更為低廉。渣土樁在北京朝陽動車運用所工程的應用，既確保了施工質量和進度，又節省了工程投資，具有在同類工程中推廣應用的價值。

表2 渣土樁與CFG樁施工效益分析比較（以單根9 m、100根樁計）

6 結束語

渣土樁在軌道交通基礎建設中應用較少，通過渣土樁在北京朝陽動車運用所的應用，從渣土樁施工、質量檢驗及綜合效益等方面進行分析，提出渣土樁施工的工藝流程及相關參數，以及質量檢驗的檢驗方法。經過驗證，經渣土樁加固處理后，地基承載力達到了設計要求。渣土樁的施工不僅節省投資、確保施工進度，而且綠色環保，可為后續軌道交通基礎建設提供參考和借鑒。