长短桩复合地基处理技术在西北湿陷性黄土地区应用

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1、长短桩复合地基处理技术在西北湿陷性黄土地区应用　　摘要：地基作为路基工程的基础，其稳定性和承载力是路基质量的关键。本文结合兰新铁路第二双线工程实例，对西北湿陷性黄土地区采用长短桩复合地基处理技术进行介绍，并对施工工艺和处理效果进行总结分析，可为类似工程提供借鉴。关键词：湿陷性黄土长短桩复合地基处理中图分类号：TU47文献标识码：A文章编号：1工程概况兰新铁路第二双线是亚欧大陆桥重要铁路通道，跨越甘肃、青海、新疆三省区，沿线地质条件复杂，其中张掖市民乐县内的DK414+758-DK423+690段处于厚层湿陷性黄土地区。湿陷性黄土是在天然状态保持

2、低含水率和高孔隙率的特殊土，受水浸湿后土体结构迅速破坏并产生显著附加下沉，因此必须对湿陷性黄土地基进行有效处理，防止地基湿陷下沉对路基造成危害。2地质特征DK414+758-DK423+690段地层主要为第四系上更新统及中更新统冲积砂质黄土、圆砾土、卵石土，地基承载力80-600kPa。黄土湿陷层厚度3-12m，具II级非自重湿陷性。73地基处理方案及加固机理结合地层特征、地下水位、路堤填高等因素确定厚层湿陷性黄土地基处理方案为：采用水泥土挤密桩+水泥粉煤灰碎石桩（CFG）+褥垫层复合地基。水泥土挤密桩通过成孔和夯填水泥土对桩间土进行挤密以消除

3、黄土湿陷性，CFG桩嵌入到密实、承载力较高的持力层中以提高地基承载力，褥垫层用以调整桩土应力比和荷载，降低基底应力集中，从而减小地基最终沉降。复合地基加固机理为：当地基承受垂直荷载时，桩和桩间土均要发生沉降变形，桩的变形模量远大于土的变形模量，所以桩比土的变形小。由于设置了一定厚度的褥垫层，桩可以嵌入垫层，伴随这一变化过程，褥垫层将基底压力通过适当变形以一定比例分配给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土由于桩的挤密作用而提高了承载力，桩又由于周围土的侧压力增加而改善了受力性能，形成了复合地基受力整体，共同承担上部路基传来的荷载。4长短桩复合地基处

4、理施工技术4.1设计参数7根据复合地基加固机理，厚层湿陷性黄土地基采用长短桩结合进行处理：水泥土挤密桩（短桩）孔径0.4m、桩间距0.75m、桩长3～12.5m；CFG桩（长桩）孔径0.4m、桩间距1.5m、桩长3.5～13m，长短桩交错间隔呈正方形布置。褥垫层采用水泥改良土（掺5%P.O.42.5水泥），厚1m，内铺两层抗拉强度不小于120KN/m的土工格栅。长短桩复合地基加固断面图4.2施工工艺按照设计要求和工艺试验成果，水泥土挤密桩采用沉管法成孔，CFG桩采用长螺旋钻机成孔。根据现场情况划分施工段落，先施工水泥土挤密桩，再施工CFG桩及桩

5、帽，清理夯实桩间土后铺设水泥土褥垫层，试验检测合格进入路基填筑工序。4.2.1水泥土挤密桩土料就近选用黄土，水泥选用P.O.42.5普通硅酸盐水泥。通过试验确定水泥掺量为9%，最大干密度ρdmax=1.68g/cm3,最优含水率ωopt(%)=16.12%。施工时隔排隔行1～2孔跳打，成孔后立即回填，防止邻孔相互挤压造成缩孔或坍塌。当整片处理时宜由内向外进行，局部处理宜由外向内进行。水泥土采用集中拌和，随拌随用，回填时逐层定量向孔内下料并分层夯实。采用卷扬机提升夯实机锤重300kg，落锤高度大于2m，每层虚铺30cm，夯击不少于8次；采用锤击夹

6、杆夯实机锤重170kg，落距50cm，每层虚铺5cm，夯击不少于5次。7处理区段地基土的含水量应接近最佳含水量，当土的含水率低于12％时，应提前4-6天对土层进行增湿。4.2.2CFG桩通过试验选定CFG桩混合料配合比为水泥：粉煤灰：粗砂：碎石：水：外加剂=170：150：813：1076：150：3.84，碎石粒径范围为5～31.5mm并采用三级配。优先采用间隔跳打法以保证CFG桩成孔质量，采用长螺旋钻管内泵压混合料法施工要求混合料坍落度控制在16～20cm，施工时应严格控制拔管速率（1.2-1.5m/分钟），防止拔管过快导致桩径偏小或颈缩断

7、桩。当整段桩基及桩帽施工完成后，在桩间回填水泥土并夯实整平。4.2.3褥垫层褥垫层是复合地基的重要组成部分，应分层压实，水泥掺量、厚度和压实质量符合设计要求。5试验检测结果DK415+943-DK416+230段湿陷性黄土层最大厚度为12m，因此选取该段路基进行地基处理效果分析具有代表性。地基处理后按照规范及设计要求进行了挤密桩桩体压实系数、桩间土挤密系数和湿陷性、CFG桩身完整性和单桩复合地基承载力等检测，检测结果表明该段路基地基承载力及湿陷系数均满足设计要求。5.1桩体压实系数7共检测48根挤密桩，将实测数据与水泥土轻型击实试验结果对比，挤

8、密桩桩体压实系数均满足不小于0.97的设计要求。5.2桩间土挤密系数共检测15个点，实测桩间土干密度为1.63-1.66g/cm3（最大干密度1.73