浅析铁路客专黄土路基消除湿陷性的地基处理

王 瑜

（中铁十九局第二工程有限公司 大西四项目部，辽宁 辽阳111000）

1 湿陷性黄土的定义

黄土分布地区，一般气候干燥、降雨量少，蒸发量大，属于干旱、半干旱气候类型，年平均降水量在250mm～500mm之间.湿陷性黄土是一种在干燥情况下，具有较高强度和较低压缩性，遇水后在一定外力作用或在自重作用下强度骤降的一种特殊岩土。黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发生湿陷的称自重湿陷性黄土；若在自重应力作用下不发生湿陷，而需在自重和外荷共同作用下才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。

由于湿陷性黄土的特性，在湿陷性黄土地区发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降，因此，对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求。

2 黄土铁路路基概况

黄土一个显著的特点是在天然状态下，未受水浸湿的黄土具有较高强度，较小压缩性，但当遇水浸湿后，由于黄土大孔隙结构的破坏，产生了湿陷变形。客运专线铁路黄土路随着列车朝高速、重载方向发展时，作为直接承受行车及轨道荷载作用，直接受到降雨影响的路基基床，尤其是基床表层部分，因此消除黄土湿陷性势在必行。

我参加了大西（大同～西安）铁路客运专线DK653+500～DK701+924.11区间铁路的建设，此区间位于山西省运城市临猗县至永济市境内，区间有路基12.683km，全部为湿陷性黄土路基。为消除黄土的湿陷性，提高用湿陷性黄土修筑的铁路路基工作性能，提高其抗变形能力，提高基床表层土体稳定性，我标段根据不同的湿陷深度采用不同的施工方法，下面我就如何消除湿陷性采取的施工方法和质量检测进行阐述。

3 湿陷性黄土路基地基的处理措施

（1）地层上部为湿陷性黄土，下部为厚层非湿陷性地层，且地下水位埋深较大时，采用以下措施进行处理：

1）湿陷性黄土厚度H≤2m时，采用挖除换填水泥改良土或冲击碾压措施。

2）混陷性黄土厚度2m＜H≤6m，饱合度≤60%时，采用强夯法加固地基；但在居民区附近或受其它条件限制，采用强夯施工有困难时，采用水泥土挤密桩加固地基，一般采用正方形布置，桩孔直径0.4m。

3）湿陷性黄土厚度6m＜H≤12m，饱和度≤65%，当地基土的含水量≤24%时，采用水泥土挤密桩加固地基。水泥土挤密桩一般应采用正方形布置，桩孔直径0.4m。

4）湿陷性黄土厚度H＞15m或饱和度＞65%时，采用柱锤冲扩桩进行处理，一般采用正方形布置，桩孔直径0.4m，成桩直径0.65m。

5）湿陷性黄土厚度为12m＜H≤15m，饱和度≤65%的地段，结合前后段工程措施，选用水泥土挤密桩或柱锤冲扩桩进行地基处理。

（2）地层上部为湿陷性黄土、下部为松软土的地基，不仅要消除上部的湿陷变形，而且要解决地基压缩层的压缩变形则采取以下的处理措施：

1）强夯+CFG桩组合措施：用于远离村镇及既有建筑物且湿陷性黄土厚度小于6m的地段。

2）长短桩复合地基处理措施：用于湿陷厚度为3～6m且距离建筑物较近及湿陷厚度大于6m的地段。短桩为水泥土挤密桩、孔内深层强夯（DDC）桩，主要作用是消除上部湿陷性黄土的湿陷变形；长桩为CFG桩、钢筋混凝土预应力管桩等，主要作用是解决地基的压缩变形。

4 施工工艺

施工前需进行工艺性试桩，检测施工设备、施工工艺适宜，经过调整验证了采用的技术参数满足设计要求。

首先进行平整场地、冲击碾压，为保证正常施工，承载力不应低于120kPa。施工灰土桩，挖除预留覆盖土层（含耕植土）至设计桩顶标高，然后施工垫层。

1）水泥土挤密桩采用沉管成孔，柱锤冲扩桩采用机械成孔，成孔方法应根据土质条件而定，大西铁路选用了钻孔、冲击成孔等方法。成孔时成孔机械保持垂直稳定，垂直度偏差不大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不超过桩径的1/4。当地基含水量较高或成孔困难时适当设置套管或其它措施；柱锤冲扩桩采用预钻0.4m孔后冲扩成孔；CFG桩采用长螺旋成孔、管内泵压混合料。

2）成孔深度应满足设计要求，根据土质情况可在孔底预留一定厚度的原土层，以重锤夯冲至地基处理设计深度，强夯桩底影响深度应为1～2m。根据设计要求，可在孔底做一人工持力层或扩大桩头。

3、强夯前应检查成孔直径、孔深、垂直度，孔内虚土和积水情况，并对孔底强夯至设计高程，检查有无空洞等异常情况，对不符合成孔质量标准的应进行补强和加固处理。

4）柱锤冲扩桩施工过程中，按规定的填料标准、质量、数量、夯锤击数和落距等有关设计参数进行作业。

5）柱锤冲扩法作业时，强夯重锤应与孔中心对中，下落时呈自由落体状态，其深度允许偏差应为±500mm。

6）柱锤冲扩桩施工时，当遇到缩孔时，可用硬骨料夯填消除塌孔的影响。

5 桩体材料

水泥土挤密桩和柱锤冲扩桩桩体材料为P.O 42.5水泥与土的混合料，水泥的掺量不小于黄土干质量的8%，施工前应进行室内本配合比试验，28d龄期标准试块压缩模量Es1-2不小于35MPa，Es2-3不小于60MPa，无侧限抗压强度不小于2.5MPa。

CFG桩桩体材料由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌合而成，施工前应进行现场室内配合比试验，28d龄期标准试块抗压强度不小于15MPa。

6 检测控制

（1）水泥土挤密桩、柱锤冲扩桩质量检测项目为：

1）施工后应检查施工记录；

2）桩身密度检验，压实度≥0.97；

3）桩间土的处理效果检验，挤密系数≥0.9，湿陷性系数＜0.015；

4）无侧限抗压强度检验，28d无侧限抗压强度≥2.5MPa；

5）压缩模量，28d压缩模量不小于60kPa。

6）复合地基承载力检验。

（2）CFG桩的检测项目为：

1）桩身28d立方体抗压强度≥15MPa；

2）单桩（不含桩间土）竖向承载力特征值。复合地基（含桩间土）承载力特征值、变形模量，同时对桩间土承载力特征值进行检测；

3）施工后检查施工记录。

7 结束语

目前大西铁路客运专线湿陷性黄土路基地基处理已接近尾声，检验结果很好，符合验标及设计要求，湿陷性黄土地基采用水泥土挤密桩、柱锤冲扩桩可有效的消除处理范围内黄土的湿陷性，CFG桩提高了地基承载力，提高了地基变形模量，减少了地基变形的预期目的，湿陷性黄土在山西省是广泛存在的一种特殊岩土，对山西省铁路工程的影响较大，采用经济、合理的技术措施对其进行处理利用，对于铁路建设意义重大。

［1］铁建设[2005]160号 客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准[S].

［2］TB10102-2004铁路工程土工试验规程[S].

［3］CECS197：2006孔内深层强夯法技术规程 中国工程建设标准[S].

［4］客运专线铁路工程施工质量验收标准使用手册[S].