水泥碎石桩在高速公路软基处理施工中的应用

周泰峰

(新疆交通建设管理局项目执行一处，新疆　乌鲁木齐　830049)



水泥碎石桩在高速公路软基处理施工中的应用

周泰峰

(新疆交通建设管理局项目执行一处，新疆乌鲁木齐830049)

水泥碎石桩满足高速公路的软基处理施工需求，在工程中有良好的施工效果。文章介绍了高速公路软基的基本概念，并结合具体工程实例，从施工准备、施工要点、施工效果等方面对水泥碎石桩在高速公路软基处理中的应用进行研究，以期为相关工程提供借鉴。

水泥碎石桩；高速公路；软基；施工

0　引言

水泥碎石桩又称粗颗粒土桩，是指利用振动或水冲等方式在地基土中成孔后，再将碎石填入孔内，经振动压实后形成密实的桩体[1]，其广泛地应用于高速公路软土路基的处治施工中。随着技术的进步，又产生了其他高速公路软土路基处理方法，比如沉管法、振动气冲法、袋装碎石桩发、强夯置换法等。通过这些方法，疏松的单粒结构会产生较大的沉降，特别在振动力作用下更为显著，其体积可减少20%，从而提高路基的承载力、减少变形，增强路基的抗液化性。本文在总结前人研究成果的基础上，结合实际工程，对水泥碎石桩在高速公路软基处理的应用进行了研究。

1　水泥碎石桩概述

水泥碎石桩(Cement Fly-ash Gravel Pile)即CFG桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌合，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C15-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。水粉煤灰碎石桩和桩间土一起，通过褥垫层形成水粉煤灰碎石桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。水粉煤灰碎石桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。

水泥碎石桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。

2　工程概况

某高速K15+450～K18+500路段为填方路段，原为河漫滩，滩上杂草丛生河汊密集，该区域现在为水稻良田，地貌单元分区属河流冲积平原地貌区，地形平坦路面高程为13.2 m，东有河流经过，走向与高速公路近直交，本填方为软路基，需做特殊处理，见图1。

图1　软弱路基示意图

3　施工准备

3.1施工现场

首先清理现场，将施工场地中所有的障碍物移走，同时将所有范围内标记作用的构造物、管线、电缆等全部移除，使施工场地平整易于施工。由于施工可能带来影响，应对附近的结构进行必要的保护。然后对场地进行平整处理，预压施工地点，使场地呈横坡形状，为了保障流水畅通还要修好临时排水沟。接着对轴线控制桩和水准点桩设置并编号且使其处于正确位置。然后进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，确定有关施工工艺参数(分层填料厚度夯击次数和夯实后的压实度、打桩次序)，并对试桩进行测试，承载力及挤密效果等应符合设计要求。最后对含水率较大的(如大于塑限含水率)应注意缩孔问题，因锁孔影响桩长和桩径时，应及时与设计单位协商予以解决。

3.2工作人员

主要工作人员包括机械操作司机、生产辅助工人。施工机具由专人负责使用和维护，大、中型号机械等特殊机具需执证上岗，操作者必须经过培训后，方可操作。主要工作人员需经过培训，并接受施工技术及安全技术交底。

3.3主要机具设备

DZJ-60钻机，自动卷扬机提升式夯实机，夯锤重125 kg，装载机，自卸汽车，斗车。

3.4原材料

水泥。水泥采用普通硅酸盐水泥。碎石采用5～20 mm的级配碎石，不得掺有软质或其他杂质，含泥量≤5%，压碎值≤35%，含水量≤1%。石屑采用0～5 mm的石粉。

4　施工要点

路基左右两侧设反压坡道，与路基连接处挖台阶分层填筑、碾压。施工中要加强每个环节的质量控制，按照工艺流程施工，以确保软土地基处理效果。

4.1填土材料准备

首先，严格按照设计组合的要求，添加粗细集料，在加入材料前使用电子秤称量各种材料，以确保加入质量的准确。严格控制混合物中的水含量，以提高混合物的整体性能，水分含量应控制在最佳含水量0.5%～1.0%，千万不要增大或缩小。若较大反弹现象易发，难以保证压实度；若较小不利于夯实，也容易出现松动或离析的现象。搅拌要连续、均匀，避免任何停顿，为下一步做好准备。

4.2填土摊铺施工

首先确定合适类型的摊铺施工摊铺设备，熨平板应与路面中心线垂直，预热良好，以避免凝结现象，奠定顺利铺路的基础。熨平板的两侧、中间位置、轴承层用木材，薄钢板反垫，支撑厚度在松铺厚度基础上再加一定压缩量[3]。然后由调平确定。第一辆运料车运输到施工现场，尽可能与摊铺机接近，但不接触或发生碰撞，卸载过程应确保均速。以后的运输车辆，在距离铺设机30 cm的位置，空挡卸载，轻踩刹车。加强对摊铺速度的控制，根据设备搅拌能力和车辆的运输能力，合理控制混合料摊铺速度。混合料摊铺应尽量保持低速，中途不能随意停顿，保证连续摊铺施工。避免摊铺速度过快或过慢对摊铺效果的影响，而且要有效控制平整度，确保质量，以满足灌装铺路的要求。

4.3填土碾压施工

在水泥碎石桩施工过程中，填土碾压是填土施工中最重要的工序，是填土施工质量的保证，直接影响路基施工质量和软土地基处理效果。所以常规采用12 t以上的压路机进行施工碾压。当然，随着每层要求的碾压厚度不一，可以选用其他不同重量的压路机，以达到最佳施工质量。除此之外，碾压施工也采用分段的方式进行，一般情况下，50 m为一段，还可以结合含水量以及气候变化情况对作业段的长度进行适度调整，但最长亦应≤100 m。对于连接段的碾压要重叠3～5 m进行施工，这段也是关键部位，要加强碾压的质量控制，做好连接工作才能使整个路段的效果达到最好。碾压时机也要控制好，正常情况下，在最佳含水量或者偏差不大的情况下施工，效果达到最好。对于施工中相邻的碾压次数之间的压轮痕迹，最好使其重叠宽度为20～30 cm，过程可分为初压、复压、终压三个步骤，至于碾压的速度最好控制在1.5～3.5 km/h。保证进行连续均匀的碾压来提高碾压施工的质量，所以对机械驾驶者的耐心和技术都有一定的考验。

4.4填土养生施工

在摊铺碾压施工和水泥碎石桩下钻等步骤均完成后，经检验合格，再对路基部分进行养生。养生的时间最少需要7 d，以保证达到施工强度。采用洒水养护的方式，这样可保证路基处于湿润状态，对于应用分层施工方式的基层，在经检验合格24 h后进行上一层的施工，在上层铺筑的同时要保证下层处于湿润状态，这样能使得两层具有更好的黏结效果，与此同时还能对下层起到养生的作用[4]。养生期间，结构还不是特别坚硬，车辆的通行可能会损坏以前的结构，所以，这段期间必须加强交通管制，禁止所有行人和车辆通行，只有在养生结束后方可开放使用。

5　施工效果

该高速公路软基施工处理施工中，通过采用水泥碎石桩处理技术顺利地解决问题，对软土路基进行了合格的处理，取得了极佳的施工质量。

5.1预防路基沉降

通过水泥碎石桩来处理该段软土路基后，经过两个雨季的观察，依据所记录的数据来看，该段路基没有出现沉降或者变形，微小的沉降值不会对道路的使用及维护出现影响，说明施工效果良好，为车辆的安全行驶和公路保养提供了保障，见表1。

表1　路基沉降值表

5.2施工质量保障

施工完成以后，对路基各个指标进行测量，分析数据后进行质量评定，最后可知路基工程质量等级合格。水泥碎石桩的使用使得该段路基具有质量高、强度大、整体性好等诸多优点，并且取得施工单位的认可。

6　结语

水泥碎石桩满足高速公路的软基处理施工需求，在工程中有良好的施工效果，值得推广应用。在施工的每一个环节，认真对待每道工序，把握好质量控制，提高施工人员的素质，完善施工管理制度，以确保水泥碎石桩得到更好的应用，从而提高软基处理效果，保证路基工程质量，为高速公路的建设提供良好的条件。

[1]林如山.高速公路路基施工常见通病及质量控制措施[J].交通世界：建养机械，2014(3)：136-138.

[2]于盛斌.水泥稳定砂砾基层在高速公路施工中的应用[J].交通标准化，2014(17)：136-138.

[3]苏凯，孙立军，王永新.行车荷载及路面结构对车辙影响的有限分析[J].同济大学学报：自然科学版，2007(2)：187-192.

[4]姜旺恒，李智，张肖宇.级配离析对沥青混合料抗水损坏能力的影响研究[J].公路交通科技，2010(2)：10-15.

Application of Cement Gravel Piles in Soft Foundation Treatment Construction of Expressway

ZHOU Tai-feng

(Project Implementation I Division，Xinjiang Communications Construction Authority，Urumqi，Xinjiang，830049)

The cement gravel piles can meet the soft foundation treatment construction needs of expressway，with good construction effect during the engineering.This article introduced the basic concepts of expressway soft foundation，and in combination with specific engineering examples，it studied the ap-plication of cement gravel piles in soft foundation treatment of expressway from the aspects such as construction preparation，construction key-points，and construction effect，hoping to provide the refer-ence for related projects.

Cement gravel pile；Expressway；Soft foundation；Construction

U416.1+6

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.03.016

1673-4874(2016)03-0057-04

2016-03-07

周泰峰(1988—)，助理工程师，研究方向：公路项目现场技术及质量施工管理，公路计量、变更等。