浅析干拌碎石桩技术在天定高速公路水毁修复完善工程中的应用

王小刚

（定西公路管理局高等级公路养护管理中心，甘肃 定西 743000）

【摘要】本文主要介绍了干拌水泥碎石桩在天定高速公路水毁修复完善工程中对高含水量、低密实度填料路基的挤密效果及降低路基含水量的作用。

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关键词 干拌水泥碎石桩；天定高速；路基处治

1　天定高速公路路况简介

天水至定西高速公路路线起点顺接宝天高速公路天水过境段终点——西十里铺平峪沟，先后经关子镇、甘谷县城、洛门镇、武山县城、鸳鸯镇、文峰镇、通安驿、景家店、安定区，至终点定西十八里铺，公路主线里程200.098公里，连接线起于主线土山下互通立交，经陇西、渭河乡首阳镇，至终点渭源线路园，里程34.981公里。该项目于2007年10月开工建设，于2011年5月全线完成交工验收并通车运营。通车后，由于强降雨等原因造成公路水毁严重，为了保障公路畅通，对水毁造成的病害进行修复完善,对新旧路基拼接处的不稳定沉降及湿陷性黄土路段的不均匀沉降应用干拌水泥碎石桩进行处治，本项目具体施工段落为K1571+000—K1595+125全长24.125公里。

2　干拌碎石桩技术简介

干拌水泥碎石桩由于是干拌水泥碎石桩体与地表渗水、桩间土经过物理和化学作用形成的复合地基，大大提高了地基承载力，适应于湿陷性黄土。干拌水泥碎石桩施工时，用水泥碎石混和料置换路基原料，再捣实处理，对原状土体具有挤密作用,从而使桩周围一定范围内的土层密实度提高，水泥碎石混和料与地表渗水发生物理化学作用,降低路基的含水量，有利于路基稳定,提高地基承载力,满足设计要求。其主要特点是工艺简单，设备要求不高，原材料可以就地取材，与原地貌形成的整体强度高，对路基的不稳定沉降起到有效的抑制作用，有效解决新旧路基拼接处的不稳定沉降，并对加快工期起到积极作用。

3　干拌碎石桩的材料及机械设备要求

3.1　原材料要求

（1）碎石：选用未风化碎石，经试验检测符合设计要求，碎石的针片状含量不大于15%，压碎值不大于28%，含泥量不大于5%。

（2）石屑:采用粒径0—5mm的洁净石粉，含泥量小于7%。

（3）水泥：采用PO32.5R以上普通硅酸盐水泥。

根据设计要求，桩身材料由碎石、水泥、石屑均匀拌合而成，水泥采用普通硅酸盐水泥，碎石采用粒径5～20mm的级配碎石，石屑采用粒径0～5mm的石粉，设计配合比为：

碎石：石屑：水泥=3.3：2.6：1。

3.2　主要机械设备

干拌碎石桩所使用的机械设备见表1。

4　干拌碎石桩的工艺原理

（1）由于饱和软土粒间结合力强，孔隙水很难排出土体，在外力作用下，挤压周围的土体，使土体产生侧移和地表隆起，刚度较大的碎石桩体，置换桩体部位的软土，形成复合地基，碎石桩贯穿整个软土层，桩端到达下部相对硬层，在上部荷载作用下随着桩土的等量变形逐渐集中到桩上，从而使桩周软土分担的压力相应减少起到了应力集中作用，即置换作用。

（2）干拌水泥碎石桩具有吸收桩间土水分的作用，有利于降低路基填料含水量。干拌水泥碎石桩有效地提高了地基、路基的排水能力，成为防止液化地基的有效技术之一。

（3）在沙性土、粉性土等塑性指数较低的土层中干拌水泥碎石桩施工时的震动或挤压使土体得到挤密，利用横向挤密作用,提高桩间土的强度和桩侧法向应力,使得桩侧摩阻力得到增加,桩体的承载力得到增强,降低天然土质的孔隙率,进而提高了复合地基的承载力。

（4）对于含水量较大的土壤，干拌水泥碎石桩水泥桩体与地表渗水、桩间土经过物理和化学作用形成的固结桩体，具有一定的强度，可有效提高处理后的地基承载力，特别适应于湿陷性黄土区域。

5　干拌碎石桩的工艺流程及操作要点

5.1　施工流程图

5.2　操作要点

（1）工作面的整理：对原地面进行整平处理,进行必要的回填和开挖,以满足临时排水要求,，为了便于设备操作或雨季施工,宜在其表面铺筑30-50cm厚砂性土,对其硬化，并进行碾压密实以整平场地，形成工作面。

（2）放样：先用全站仪进行控制放样,每20-50m一个点,后用水准仪、皮尺或钢卷尺按照图纸设计要求进行细部放样定位，测顶点地面标高,用灰点按桩间距标记碎石桩施打位置并编号。

（3）钻机就位：采用钻机进行钻孔，钻机就位要考虑工序和半成品保护,一般采用倒退法施工，调整桩机塔架，将钻机或铲头对准桩位，调整钻杆垂直度,如不满足要求，继续调整直至满足要求为止。

（4）钻孔：钻机就位后进行钻孔，做好原始记录，由于进尺较快，随时检查钻杆垂直度和孔位偏差，对出渣土质跟踪检查，与设计地质资料对比，无差异钻至设计深度，若有变化随时通知试验机监理人员至现场商量对策，并在钻孔原始记录中详细记录。

（5）孔位检查：设计要求孔位偏差±5cm，垂直度偏差≤1.5%，成孔直径15cm，成桩直径15cm，成孔后按要求进行检查,为了防止桩体钻出泥土掉入已钻好的孔中，用铁皮做成一个套筒套在成孔上,保护成孔。

（6）水泥碎石混和料的拌和：拌和采用混凝土拌和机集中拌和，在不加水的条件下按配合比要求拌和均匀，在运输和施工时要防止混和料离析。

（7）投料成桩：干拌水泥碎石桩成桩是用人工配合专用夯锤机进行锤击回填, 每次往孔内倒入水泥碎石（一次厚度不大于30cm），用300kg的重锤进行夯实，落锤高度不小于1m，击实7次，重复这一步骤，自下而上地制作桩体，直至孔口。在此过程中严格控制深度、填料量和锤击次数,做好相应原始记录。

（8）确定软基处理的范围、目的和处理后所能达到的各项技术、经济指标，然后再结合本工程的实际情况和施工条件，确定最适当的软基处理方案，软基处理采用干拌水泥碎石桩法处理。

（9）成桩结束后对路面基层的钻孔填塞采用C25干硬性水泥混凝土填塞，厚度62cm，分两次进行夯填密实。沥青面层钻孔填塞采用沥青混合料夯填，厚度5cm，在填塞前对孔内的浮土进行清理，干净后在孔底涂刷透层油，四周涂刷粘层油。

（10）成孔后孔内填料的体积不小于设计体积。（V=3.14*R2h*充盈系数）。

5.3　施工注意事项

（1）桩孔垂直度偏差不应大于1.5%；

（2）施工顺序应考虑隔排隔桩进行跳打；

（3）成桩顶面标高为路基底面标高；

（4）施工时应采用防雨措施，防止拌和料受雨水淋湿；

（5）有搭板的桥和暗涵区域，桩体施工时注意避让。

5.4　试桩

正式施工前应按照所确定的施工工艺进行试桩，以确定最佳夯实次数，一般试桩7～9根。

6　质量控制

6.1　质量控制依据、标准

（1）遵照中华人民共和国行业标准现行的《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ018-96）、《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）、《公路工程质量检验评定标准》JTG F-80/1—2004（土建工程）的要求执行。

（2）应按本工程的招标文件及业主确定的技术质量标准要求执行。

（3）健全质量管理机构，完善以技术负责人，现场负责人结合施工班组为一体的质量控制体系，实行岗位责任制，每道工序每个施工环节实行定人、定岗，并有明确的奖惩措施。

（4）加强质量意识教育，增强全体人员质量观念，做好施工交底和上岗前的培训，将技术标准、质量要求，施工操作方法向每一个参加施工的人员交待清楚，做到人人心中有数，使工程处于全面受控状态。

（5）加强工序间的质量控制检查，强化施工测量检验，技术人员跟班作业，随时督促检查测量试验人员的工作结果，用数据正确指导施工。

（6）加强与监理的配合，出现问题及时反馈，及时处理并做好记录，在试验段完成后，及时总结检测数据，为大面积施工做好准备。

（7）加强施工组织领导，严密组织，科学施工，做好施工过程中的协调，使施工井然有序，忙而不乱，确保工程一次合格。

6.2　质量控制措施

碎石桩完成后应在施工中进行沉降观测和路基稳定性观测，并根据观测结果对路基填筑速度和预压期等作必要的调整。

（1）原材料质量控制

对所用水泥、河砂、碎石的选择和进料严把质量关（品种、产地、规格、质量等），并按规范、设计要求及时送检。

（2）混凝土搅拌质量控制

混凝土搅拌严格按给定配合比上料，做到配料计量准确，保证搅拌时间不少于120秒。

（3）成桩质量控制

①垂直度控制：钻机就位后，通过调整支架使铲头对准桩位中心。

②桩长控制：根据桩长确定成孔深度，按设计要求逐一丈量，并做好记录。

③桩位控制：根据设计图纸，将桩的准确位置放到施工作业面上，用铁钉和白灰为桩位作好标识、编号。钻机就位对中要准确，严格按操作规程进行施工。

干拌水泥碎石桩质量检测指标见表2。

7　干拌碎石桩在天定高速公路上的使用效果

天定高速公路干拌碎石桩施工路段如下表3。

在进行干拌碎石桩施工后对施工路段进行了跟踪检测，在经过7、8月份的雨季及行车考验后发现道路各项技术指标良好，路基整体稳定性明显提高，达到了预期的效果，满足高速公路交通荷载的要求，具体检测结果见下表4。

从上表可以看出，干拌碎石桩能在原路基基础上提高路基整体稳定性，完全满足使用性能。

8　效益分析

由于路基含水量大，采用干拌水泥碎石桩施工有效的提高工程质量的同时降低了工程成本，社会效益和经济效益显著，具有广泛的应用前景。

该工法可大面积应用于软土地基，特别针对含水量大的土层结构，效率高，功效快，可加快施工进度，并能有效提高路基的稳定性。

9　结语

综上所述，可以看出干拌碎石桩施工工艺简单，设备要求不高，原材料可以就地取材，与原地貌形成的整体强度高，对路基的不稳定沉降起到有效的抑制作用，有效解决新旧路基拼接处的不稳定沉降，并对加快工期起到积极作用，在湿陷性黄土地段路基处理中潜藏着巨大的社会和经济效益，在今后的具体应用中必将得到更多的推广、同时发挥其更大的价值。

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参考文献

［1］王恩远,吴迈,编.工程实用地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2005,7.

［2］JGJ94-94,建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1994.

［3］JTJ 054－94,公路工程石料试验规程[S].

［4］干拌碎石桩加固施工原始记录[Z].

［5］天水至定西高速公路水毁修复完善工程 天定完善项发[2013]22号《关于下发〈天定水毁完善工程干拌水泥碎石桩施工质量过程控制及检测项目〉的通知》[Z].

［责任编辑：汤静］