浅谈柱锤冲扩桩在公路软弱地基加固中的应用

时间：2024-07-28

朱有成

（中铁二十四局集团新余工程有限公司，江西新余 338099）

朱有成

（中铁二十四局集团新余工程有限公司，江西新余 338099）

本文通过对柱锤冲扩桩的加固机理、适用范围、施工工艺做了简要介绍，并结合工程实例，具体阐述了柱锤冲扩桩在公路软弱地基处理中的应用，通过工后的运营监测发现经柱锤冲扩桩加固后的深层软弱地基承载力和工后沉降满足设计及规范要求，证明了柱锤冲扩桩在公路深层软弱地基处理是实用可行的。

柱锤冲扩桩；公路；软弱地基加固

0 前言

柱锤冲扩桩法兴起于近十几年，并广泛应用于建筑、公路行业的地基处理技术, 它主要借用强夯的原理采用桩的形式与地基土体共同作用形成复合地基。在《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）中对柱锤冲扩桩法的解释是 “用柱锤冲击方法成孔并分层夯扩填料形成竖向增强体的复合地基”。柱锤冲扩桩法具有夯击能量高、成桩快速、桩体材料可就地取材、工程造价低、处理效果显等特点, 因此在工程中具有广泛的适用性。本文拟结合工程实例介绍柱锤冲扩桩法在公路工程地基加固中的应用情况, 并对期处治效果做相关评价分析。

1 柱锤冲扩桩加固地基机理

柱锤冲扩桩是在强夯法的基础上通过改变夯锤的形式, 以达到获得最大限度的夯击能量和对周边环境的振动干扰最大限度的减少的思路提出的。其加固机理主要体现在以下四个方面：①通过柱锤的落下的夯击能使得在成孔和成桩的过程中对原状土的动力挤密作用。②通过柱锤的落下的夯击能对原状土的动力固结作用。③通过对夯孔填充碎石、片石、中粗砂、粉煤灰、水泥拌合料等材料，达到充填置换作用。④部分填料具有化学置换作用（如生石灰的水化和胶凝作用）。

2 柱锤冲扩桩适用范围

柱锤冲扩桩复合地基适用于处理地下水位以上的杂填土、粉土、粘性土、素填土和黄土等地基；对地下水位以下饱和土层处理，应通过现场试验确定其适用性。柱锤冲扩桩的处理地基的深度一般不宜超过10m。

3 柱锤冲扩桩施工工艺

柱锤冲扩桩法通常采用步履式夯扩桩机采用直径300～500 mm、长2～6 m、质量1～8 t的柱锤，冲击成孔到设计深度，也可分层填料，分层夯实，每次填料为0.15～0.25m3，提锤夯击；形成桩径约500～800 mm冲扩桩，桩身填料既可采用碎石、中粗砂、粉煤灰、水泥拌合料、片块石等，一般粒径不大于20 cm；一般最后两锤平均夯层量不大于15～20cm为控制收锤标准。冲扩桩施工完毕之后一般在桩顶铺设200～300mm厚的压密砂石垫层。

4 工程应用实例

漳州沿海大通道（滨海一级疏港公路）Ⅱ标段 K2+900～K3+500路基位于龙海市港尾镇卓琦村，长度约600米，为挖方路基。由于近期连续降雨，该标段K3+320—K3+400段路基左幅于3月27日再次发生侧滑，侧滑土方量达5000余方。现场侧滑状况如下图。

根据补充勘察报告显示：侧移路基出露地层岩性从上到下依次为①素填土：钻探揭露厚度1.20～8.40m，分布于路基表层。②淤泥：钻探揭露厚度1.10～6.40m。③残积砂质粘性土：分布厚度一般小于3m。⑤混合花岗岩风化层：钻探揭露厚度1.20～7.10m。

根据地勘资料揭示：该路段软基主要分布于 K3+250～K3+500段，埋深为6.80～14.80m，软土厚度约为 1.10～6.40m，常规换填处理难度大，因此必须采用深层地基处理方案，可采用排水固结法或搅拌桩等对下部软土进行固结、加固，增加下部地基土承载能力，但是根据现场实际情况：挖方开挖的开山石渣就丰富，而且工期较紧。该段软基若再不及时处理将面临再次侧滑的危险，最终经过经济、技术、工期综合必选最终采用柱锤冲扩桩对该段软基进行处理。该处治方案为：清除地表素填土，直至与原地面距离不大于1.0m,在实打柱锤冲扩桩，桩长控制进入全风化岩层不小于1.0。本次设计初定的夯击能量为3000KN.m,击数5～8击，夯实材料采用坚硬颗粒材料的块石，抗压强度不小于30MPa，粒径大于300mm的颗粒含量不得超过全重的 30%。施工时实际桩长可根据现场实际情况进行调整，以最后连续两次夯实平均沉降量为终孔标准，下图为柱锤冲扩桩现场施工实景。

图1 现场路基侧滑状况图

图2 柱锤冲扩桩施工现场

如今该公路已经运营通车两年，该处置路段路面未出现裂缝，工后沉降满足规范要求。事实证明了柱锤冲扩桩在公路软弱地基处理方面取得了良好的效果。