干拌水泥碎石桩路基加固技术研究

宫玉麟

摘要：干拌水泥碎石桩是建立在CFD桩与碎石桩基础上发展而来的一种新型加固技术，即在需要加固的路段根据图纸桩距、排距、桩号进行测放，再使用钻孔机按照图纸的要求进行钻孔，并将相应数量的干拌水泥填入孔中，再使用重锤夯实致密，最后使用干硬性混凝土进行回填，处理好光表面。干拌水泥碎石桩能够改善周土的物理性能，提高路基承载力，同时，还可以令桩身与桩周土形成复合地基，从而有效提升路基承载力，改善加固效果，本文主要分析干拌水泥碎石桩路基加固原理、承载特性、设计方式与设计指标。

关键词：干拌水泥碎石桩路基 加固技术 分析

1 概述

在国民经济水平的发展之下，我国高速公路建设也进行的如火如荼，取得了丰硕的成果。干拌水泥碎石桩路基加固技术是高速公路施工过程中常用的加固技术，该种加固技术稳定性高，性价比理想，下面就针对干拌水泥碎石桩路基的加固技术进行深入的分析与研究。

2 干拌水泥碎石桩路基加固原理与承载特性

要了解干拌水泥碎石桩路基加固的原理，必须要对已建成公路的碎石桩路基加固技术进行深入的分析与研究，正确认识其承载的特定与作用机理对于高速公路的施工有着十分重要的意义。

2.1 干拌水泥碎石桩

2.1.1 干拌水泥碎石桩路基加固技术分析

干拌水泥碎石桩是建立在CFD桩与碎石桩基础上发展而来的一种新型加固技术，即在需要加固的路段根据图纸桩距、排距、桩号进行测放，再使用钻孔机按照图纸的要求进行钻孔，并将相应数量的干拌水泥填入孔中，再使用重锤夯实致密，最后使用干硬性混凝土进行回填，处理好光表面。在干拌水泥碎石桩成孔之后，需要进行夯实，将材料挤入基土之中，这就可以有效的改善桩间土的力学与物理性能，从而提升整体的强度。

2.1.2 干拌水泥碎石桩的优势

使用干拌水泥桩进行加固有着以下的优势：

第一，加固性能理想。干拌水泥碎石桩能够改善周土的物理性能，提高路基承载力，同时，还可以令桩身与桩周土形成复合地基，从而有效提升路基承载力，改善加固效果。在夯扩成桩与钻孔过程中，振动作用会对桩间土产生影响，就会降低结构强度，在恢复期的增加之下，结构便会得到逐渐的恢复，桩间土强度也会得到一定程度的增加。

而桩孔填料使用干拌水泥碎石，在工期的增加下，水泥会吸收其中的水分，而桩体材料本身就良好的粘结力，这样，桩体强度也会增加，桩间土与状体之间的复合路基承载力也会得到相应的提升。

第二，工程质量易于控制。干拌水泥碎石桩的应用能够加固桩周的土体，且其成孔材料与直径配合比十分的容易控制，因此，工程的质量也易于控制。

第三，施工简单。干拌水泥碎石桩的施工施工常规机械即可，施工工艺简单、设备体积小，施工速度快，场地的占用量小，能够边施工，边通车。

第四，经济效益理想。使用干拌水泥碎石桩施工，施工的规模小，施工速度快，不需要将原有路基拆除，可以将原有资源充分的利用起来，经济效益与社会效益均十分的理想。

2.2 干拌水泥碎石桩加固技术与其他技术的对比

2.2.1 施工成本的对比

有关数据统计显示，使用干拌水泥碎石桩加固技术处理沉陷、坑槽病害的成本为500元/根，而如果采用压浆来处理以上的病害，成本要2500元/t，且该种材料的用量有着不可预测的特征，实际上所花费的费用可能会更高。

2.2.2 施工进度的对比

采取压浆施工的方式，施工速度较快，但是对于各类病害的处理质量不高；采取挖补坑槽的施工方式需要花费大量的时间进行养护，且施工工艺相对复杂，工作面的循环较慢；而干拌水泥碎石桩路基加固技术的施工工艺主要包括开孔、取土等几个工序，这几个工序是可以使用同一台机器完成的，也能够同时处理多个病害位置，有着施工速度理想，循环周期短的优势。

2.2.3 施工工艺与施工效果对比

压浆施工的操作简单，但是成本高，且具有不可预见性的特征，只能够依靠压力控制内部的注降，也很容易浪费原材料；路面开挖修复技术的施工工艺包括切缝、清扫基坑等等，施工质量能够保证，但是质量控制点多，施工工艺复杂，施工周期长，也容易出现质量问题；干拌水泥碎石桩路基加固施工工艺主要包括钻孔、取土、回填、封孔等程序，施工周期短，施工质量也更加的理想。

3 干拌水泥碎石桩路基加固技术设计方式

3.1 工程概况

西安至潼关高速公路是国道GZ10在陕西省境内的一段，是陕西省米字型公路网主骨架的重要路段。2003年8～10月，由于渭南地区持续暴雨，致使该公路K34～K76段部分路段路基严重沉陷，最大沉陷深度60～70cm。

3.2 加固技术设计方式

路线所经地区位于关中盆地中南部，公路所属自然区划为Ⅲ区，沿线土质主要为粉质轻亚粘土、粉质重亚粘土，K34～K76段路基及路基以下主要由压实填土和第四系黄土状土组成，根据设计规范与要求，确定好设计的参数，按照如下的顺序进行施工：

确定平面处理范围、确定桩平面排列、确定处理深度、确定桩间距、确定夯实要求、计算复合地基承载力、计算地基变形情况。

一般情况下，干拌水泥碎石桩路基的施工需要首先满足承载力的需求，再看能否满足沉降需求，若难以满足沉降需求，就需要适当提高地基的承载力，如果承载力难以满足相关的要求，则需要增加桩长或者增加复合地基的置换率。干拌水泥碎石桩路基加固施工流程图详见图1。

4 干拌水泥碎石桩加固路基设计指标分析

4.1 干拌水泥碎石桩加固路基设计指标

公路工程的路基施工与建筑工程的地基处理有着一定的差别，这主要表现在两个方面：

首先，两者的处理要求是不同的，建筑地基的沉降与承载力都必须要满足图纸设计要求，公路工程路基强度则需要满足路基顶面以及土基回弹要求。

其次，荷载不同，地基上的荷载为建筑物自重，是恒定的，而公路工程路面承受的是汽车荷载，是不断变动的，此外，建筑物荷载是施加在基础范围之中的，路面的荷载则为路面与轮胎接触位置之中。

因此，对于公路工程路基加固的处理方式就需要与建筑区分，不能照搬建筑碎石桩设计方式。

对于已经建设完成的公路，如果其结构层设计达到规定标准，在路基土回弹模量满足标准要求时，那么路表的弯沉也可以满足相关的要求，但是，路基土回弹模量的测试比较困难，因此，在一般情况下，如果在建设完成的公路上使用干拌水泥碎石桩路基加固技术，那么就需要选择加固完成的路表弯沉作为设计的相关指标。

4.2 干拌水泥碎石桩路基加固后路弯沉计算方式

就现阶段来看，我国沥青路面多采用弹性层状体系理论作为设计基础，在计算弯沉时，则将路基看做弹性材料体系，假设材料是均匀的同性体，计算器路表弯沉。此外，要注意到，使用干拌水泥碎石路基之后，由于路基中有碎石桩桩体，碎石桩桩体与路基的性质是不同的，因此，在加固后就不是同性体了，这时，就不适宜使用上述的方法进行计算，就需要采取相应的方法将桩间土与碎石桩桩体进行加固处理，再根据弹性层状体系理论进行计算。

5 干拌水泥碎石桩加固效果评价方法

干拌水泥碎石桩加固路基属于一种典型的隐蔽工程，因此，加固效果的检测十分的重要，取得检测结果之后，还需要具体的结果验证设计的合理性，并及时的调整设计内容与使用方式，保证施工的经济性、可靠性与合理性。干拌水泥碎石桩路基设计指标是路表弯沉，因此，加固效果评价指标必须与设计指标对应。检测的内容应该涵盖桩径、桩点位置、桩孔质量、桩孔垂直度、路面弯沉值等等，尤其是要加强路面弯沉的检测以及夯填质量的检测。

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