关键词：水泥挤密桩；加固；提速；铁路路基施工
引言
20世纪90年代，我国西部地区已经开始比较普遍地使用水泥土挤密桩技术，当时比较广泛地应用于民用建筑、厂房建筑、商业楼盘等的地基施工过程中，而在铁路路基提速改造中的应用起步较晚。过去，我国很多铁路线路为达到提速后对地基的质量标准，通常会通过将碎石更换基床表层土的方式对路基进行加固。这一过程中普遍采用扣轨分段跳槽换填的方法，然而这一方法对施工工期及施工、运营提出了较高的要求，操作难度较大。为能够实现更加快速、高效的使铁路路基达到加固提速的要求，技术人员尝试采用用水泥挤密桩对既有铁路路基基床表层进行加固的方法，并有效规避了环境影响，提高了施工效率，从而取得了非常理想的效果。目前，该技术在我国铁路加固提速改造施工中得到了越来越广泛的应用。
1水泥挤密桩加固提速技术的作用原理
水泥挤密桩是由水泥与土料在孔外相互混合后重新填入孔内，并用强力进行夯实后形成的一种水泥加固体。在混合搅拌及加固的过程中，水泥和土料发生了一系列物理及化学作用，其中以胶结作用及夯实挤密作用为主。这也是水泥加密桩加固地基的关键所在。在搅拌水泥与土料的过程中，水泥表面的矿物离子与土料中的水分相互作用而形成含水铝酸钙等水化物。这些水化物通过不断的自身硬化，最终成为水泥土坚固的骨架。此外，水化作用形成的凝胶粒子具有很大的比表面积，因此具有很强的吸附作用，可以将较大的土团粒进行胶结，使得水泥胶结强度显著增大，从而起到很好的加固作用。
2 水泥挤密桩技术的施工工艺
水泥挤密桩的施工流程依次为成孔、制备水泥土、夯填成桩3个环节。
2.1成孔
作为水泥挤密桩施工技术的第一步，成孔工艺及其质量对于水泥挤密桩及其复合地基的承载效果起着十分关键的作用。目前比较常用的成孔方式包括人工洛阳铲成孔、长螺旋钻机成孔、沉管成孔等几种方式。
人工洛阳管成孔具有操作工艺简单、振动及噪音较小、可靠近旧建筑物成孔、对工作面要求较低等优点。成孔过程中，首先将洛阳铲的刃口切入土中，通过转动铲柄将土剪断并在拔出洛阳铲时将土带出完成成孔。通常洛阳铲成孔直径为250~400mm，孔深约为6m。
常用的沉管成孔可分为锤击沉管成孔及振动沉管成孔2中形式，其中，锤击沉管成孔法优于振动强烈、噪声较大，因此目前采用较少。振动沉管成孔则是通过振动打桩机将桩管打入地基内，并进一步拔出桩管完成成孔。振动沉管成孔法适用于土质较软的地基，成孔直径可分为325m、426m、700m等类型，孔深通常不会超过10m。
2.2制备水泥土
水泥土的制备过程就是将水泥与土按一定比例混合，在达到最佳含水量的情况下进行充分搅拌并形成水泥土拌合料。施工过程中，需在充分搅拌混合的同时注意控制好含水量与最优含水量的偏差不超过±3%。现场通常会检测水泥土的含水量：若土料可用手捏成团并落到地上散开，则此时的含水量通常较为理想。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若土料含水量较少，则可撒水湿润；若含水量过多，则可通过晾晒的方法适当晾干水分。目前通常采用人工拌合或机械拌合的方式对水泥土进行搅拌，通常人工拌合需3遍，机械拌合至少3分钟以上。制备水泥土时应随拌随用。
3 水泥挤密桩施工过程中需要注意的问题
3.1试验问题
在用水泥挤密桩对铁路路基进行加固前，应首先对地基基本状况进行分析，并提出一定的处理方案。此后，需在临近处进行复合柱桩地基试验，并结合试验数据开展基础设计。通过试桩试验，能够对处理后的地基力学性能变化进行检验，同时，还可以为后期基础设计提供一定的数据理论支撑。部分铁路路基加固工程在施工前不进行试桩试验，而是仅在施工完成后，在处理好的复合地基上开展试验，这种做法具有一定风险。倘若试验结果表明地基参数符合设计要求则尚可，若不符合要求则会对整个工程造成被动，再次补救施工难度较大，且会导致工期延误。
3.2成孔问题
成孔过程中首先要对地基含水率进行合理控制，通常控制含水率为12%~23%。若含水率过低，则难以为水泥的水解作用提供充足的水分作为溶剂，导致胶结作用变差；若含水率过高，则可能会造成成桩后桩心过软化或出现缩颈现象，影响成桩效果。但是，对于含水率过低的地基，也可采用洛阳铲成孔，隔行隔列、间隔跳打的方法进行四遍成孔，该方法受地基含水率影响小，且施工操作简单、安全性良好，提高了机械成孔的适用范围。
3.3挤密问题
挤密环节是水泥挤密桩施工的关键环节。采取合理的填料配方并进行认真的夯实作用是充分发挥挤密作用的关键操作。但是挤密桩会出现膨胀破坏问题，膨胀力会向上释放，破坏桩顶，导致桩顶的隆起甚至开裂，一方面是能量的消耗，另一方面对桩体也造成了破坏。为了避免这种问题，对挤密桩的桩身设计以及填料施工提出了更高的要求，在保证挤密效果的同时，确保施工工程的质量。
3.4质量问题
为保证水泥挤密桩路基施工的顺利进行，并且能在后期的铁路运行中发挥作用，需要对挤密桩的质量问题进行全方面的检验。检验的内容包括成孔的规模和孔内填料的质量，成孔的规模主要指成孔的深度、直径以及垂度，而填料的质量一般是指填料的夯实程度以及填料的干密度。此外，在挤密桩桩体完成后，还要检验桩间土的干密度以及地基的承载能力等，如果不对地基的承载力进行检测，承载力没有达到要求，会对后期的运行和维修造成很大的隐患，因此，加强水泥挤密桩路基的质量检测，及时发现问题，对保证施工效率和施工质量有着非常重要的意义。
4 结语
总之，随着我国铁路运输提速工作的广泛开展，利用水泥挤密桩对铁路路基进行加固以达到提速标准是目前国内普遍应用的一项实用技术。该技术取材方便、经济、高效，受周边环境影响较小，是铁路路基改造工程中的一项非常实用的技术，并且为我国大规模、快速实现铁路提速打下了良好的技术基础。
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论文作者:林晓1高军2陆晓峰3盛永东4 史鹏飞4 王伟5
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第7期
论文发表时间:2017/8/28
标签：水泥论文; 路基论文; 地基论文; 铁路论文; 作用论文; 含水量论文; 过程中论文; 《建筑科技》2017年第7期论文;