水泥土挤密桩在地基处理中的应用

一、工程概况
　　机修车间、综采设备库、器材库联建、乳化液磅房及挡墙设计±000标高为1053.30m。根据设计要求，该建筑物地基持力层为矸石回填土，该层承载力低，不满足设计要求。经阳泉新宇岩土工程有限责任公司设计水泥土挤密桩对该建筑物场地进行地基处理。柱锤直径0.4m，成桩直径0.5m，桩间距1.2m×1.2m，桩体强度均为4.5Mpa；机修车间设备器材库联室内地段采用桩间距1.5m×1.5m，基槽开挖至设计基底标高后，以柱锤冲扩挤密成桩，桩长7.0m，柱锤冲扩夯实水泥土桩1940根，总桩长13580m。夯实水泥土桩体采用1：5（水泥与土的体积配合比）水泥和土进行配合。
二、工艺原理
　　1、矸石土回填结构为杂色，松散、稍湿、成分以粉土和粉质粘土为主，含有大量的砂岩、砂质泥岩及泥岩碎块和少量植物根系，是造成沉降的主要原因。水泥土挤密桩技术由于在施工过程中因冲击振动而对桩周围土体充分扰动，使大空隙的回填土原有结构受到破坏，且变得结构紧密，从而大大提高了抵抗湿陷和振陷的能力，减少了工后沉降。
　　2、在成桩过程中，桩间土也受到很大的侧向挤压力，同样被挤密加过，形成了强制挤密区以及挤密影响区，提高了桩周土体模量，减少地基整体压缩变形。
　　3、采用较重夯锤，孔内加固原材料单位面积受到高动能、强夯击，使地基受到很高的预压应力，桩体强度高、模量大。实践证明，处理后的地基浸水和加载都不会产生明显的压缩变形。
三、施工工艺及技术要点
1、施工准备
　　（1）包括施工机具配置，劳动力组织，地基土和桩孔填料的试验。主要设备：履带式打桩机锤重4.2T、夯填机具采用自落式重锤式夯实机，锤重＞400kg、小型装载机、自卸车各一台。劳动力的组织：司机4人、工人10人、工长1人。
　　（2）桩孔填料的试验得出最佳含水量，夯实水泥土桩体采用1：5（水泥与土的体积配合比）水泥和土进行配合。
　　（3）基础和桩孔放样，施工前对场地清理平整，测量放线确定基础中、边线和桩孔定位编号，桩孔中心可用直径20mm钢釺插入土中20cm，拔出后灌入石灰定点。
2、成孔工艺
　　（1）机修车间设备器材库联建基础、乳化液泵房及挡墙采用正方形布孔。机修车间设备器材库室内地段采用梅花形布孔。桩径与桩距：柱锤直径0.4m，成桩直径0.5m，桩间距1.2m×1.2m，桩体强度均为4.5Mpa；机修车间设备器材库联室内地段采用桩间距1.5m×1.5m，基槽开挖至设计基底标高后，以柱锤冲扩挤密成桩。桩长：选择下部第②层碎石作为桩端持力层，根据场地杂填土埋置深度，桩长7.0m。
　　（2）桩施工顺序应先外排后里排，同排内应间隔1-2孔进行；以免因振动挤压造成相邻孔缩孔或坍孔。成孔后应夯实孔底，夯实次数不少于8击，并立即夯填水泥土。桩孔应分层回填夯实，每次回填厚度为250-400mm。采用提升式夯实机，夯实时一般落锤高度不小于2m，每层夯实不少于10锤。
　　（3）成桩后，整个处理范围内先从桩顶标高开始向下凿除0.5m，而后铺设褥垫层，褥垫层材料采用三七灰土，且褥垫层压实系数不得小于0.97。
3、桩孔填料
　　（1）根据工程要求及地基处理的目的确定夯实水泥土桩体采用1：5（水泥与土的体积配合比）水泥和土进行配合，土料中有机含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，使用时应过10～20mm筛，混合料含水量应满足土料的最优含水量，其允许偏差不得大于±2%，土料与水泥应拌和均匀，当用机械搅拌时，搅拌时间不应少于1min，当用人工搅拌时，搅拌和次数不应少于3遍，混合料拌和后应在2h内用于成桩。
　　（2）填料：分层夯填，夯填的落距和填料厚度根据现场试验确定，填料平均压实系数不小于0.97，最小压实系数不小于0.93。
4、施工质量控制
　　（1）桩孔及桩孔质量检验水泥土挤密桩的桩数、排列尺寸、孔径、深度、填料质量及配合比，必须符合设计要求或施工规范的规定。施工前应对土及水泥土的质量、桩孔放样位置等做检查。施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等做检查。
　　（2）成桩后，应及时抽样检验水泥土桩的质量；夯填桩体的干密度质量检验应随机抽样检测，抽检的数量不应少于总桩数的2%；检查桩的干密度、施工记录。干密度的检验方法可在24h采用取土样测定。夯实水泥土桩地基竣工验收时，应检查成桩的质量及地基承载力承载力，检验应采用复合地基载荷试验和单桩静载荷试验，每项单体工程复合地基静载荷试验检验数量不应少于3点，单桩静载荷试验检验数量不应少于桩总数的1%。
四、施工注意事项
　　1、在确定各种施工工艺前应进行成桩工艺、桩身材料配合比、地基加固效果有关试验工作，以证实水泥土挤密桩方案的可行性并取得合理施工参数。
　　2、松动层的预留：应在基顶标高以上预留0.5m—0.7m松动土层，待成孔和桩孔回填夯实结束后，将其挖除。
　　3、原材：土料中有机含量不得超过5%，不得使用挖出的砂土，土料中不得含有砖块、瓦砾、生活垃圾、杂土、和粒径不得大于15mm，含水量应接近最佳含水量；水泥为普通硅酸盐水泥，保证有效期内使用。
　　4、桩顶保护桩长不应小于0.5m—0.7m，该段应在做垫层前由人工清除，禁止使用挖掘机清除桩头，基地标高以上0.5m宜采用人工开挖，防止桩端头断裂。
五、结论
　　水泥土挤密桩广泛应用在地基处理及高速公路的路基中，提高了地基承载力，复合地基承载力达到300kpa以上，达到控制工后沉降的目的。