干拌水泥碎石桩技术在路基加固中的应用研究

金海波

摘 要：干拌水泥碎石桩路基加固技术已经在多条高速公路应用，取得了良好的加固效果，但其设计、质量评定缺乏科学依据和手段。因此，有必要完善该技术的相关理论研究，促进该技术的工程应用进一步发展。

关键词：干拌水泥碎石桩;路基加固;特点;质量;施工

1 干拌水泥碎石桩概述

1.1 干拌水泥碎石桩路基加固技术

CGMT（Cement Gravel Mixing Trenchless）干拌水泥碎石桩是在碎石桩、CFG桩的基础上发展起来的一项新的公路路基非开挖快速加固技术。干拌水泥碎石桩加固路基路面整体结构，在需要加固的路段，按照设计图纸的桩号，排距及桩距进行桩位测放后，采用钻孔机路面上按照设计桩径进行干钻成孔，再将一定数量按照设计配合比拌制的干拌水泥碎石填料分层回填入孔内，而后用重锤将回填料进行夯扩使之致密，依次类推直至孔口1m。距孔口0.25～1m采用干硬性混凝土回填（即在干拌混凝土中加入适量的水），孔口0.25m采用C30混凝土钢钎捣实处理并收光表面。

1.2 干拌水泥碎石桩特点

（1）加固效果好

一方面干拌水泥碎石桩由于在夯扩过程中使桩周土得到挤密和改善，提高了原路基土的承载力;另一方面，桩身和桩周土在一定路基深度范围内形成复合地基，并可以全桩长的发挥桩侧摩阻力，从而大大提高了路基的承载能力，得到了良好的加固效果。

（2）施工简易

干拌水泥碎石桩施工所采用的机械设备属于常规设备、体积小、机动性强、施工工艺也简单易行，且施工时占用场地小、速度快、可以实现边通车，边施工。

（3）工程质量便于控制

干拌水泥碎石桩通过夯实不仅可以使桩周土体得到一定程度挤密加固，而且成孔直径和材料的配合比易于控制，故桩体强度可以得到有效的保障。

（4）经济效益好

采用干拌水泥碎石桩进行加固路基，施工规模小、可多点同时施工、施工速度快、更不需要拆除和修复原有路基、能充分利用原有路面，不仅节省工程投资，而且不需要中断交通，具有更好的经济效益和社会效益。

2 干拌水泥碎石桩加固路基机理

碎石桩加固路基的效果主要来源于以下三种作用：

（1）置换作用

碎石桩在原路基土中成桩以后，就形成了一定桩径，桩长和间距的桩与桩间土共同组成复合路基，由密实的碎石桩桩体取代了与桩体积相同的原路基土，因为碎石桩的强度和抗变形性能优于其周围的路基土，所以形成的复合路基的承载能力比原来的路基土的承载力大，从而提高了路基土的整体稳定性。在外来荷载作用下，由于复合路基土桩体的模量和强度较大，由路面结构层传来的荷载逐渐集中到桩体上，使桩承担较大部分的荷载，而土负担的荷载则相对减少，与原路基土相比，承载力显著提高。

（2）挤密作用

干拌水泥碎石桩采用夯扩成桩的方法，在成桩过程中对周围的路基土产生很大的水平方向的挤压力，使桩周围路基土的密实度增大，这就是挤密作用。在干拌水泥碎石桩钻孔和夯击成桩过程中会对土产生的挤压和震动等强烈扰动，使粘粒之间的结合力以及粘粒、离子、水分子所组成的平衡体系受到破坏，孔隙水压力急剧升高，土的强度降低，压缩性较大。在干拌水泥碎石桩施工结束后，在上覆荷载的作用下，通过碎石桩的良好的排水作用，桩间路基土发生排水固结，同时由于粘粒、离子、水分子之间重新形成新的稳定平衡体系，使土的结构强度得以恢复和提高。

（3）排水作用

水是影响路基土性质的主要因素之一。特别对于粘性土路基，粘性土路基含水量的大小直接影响到路基的强度。因此，在粘性土路基中，碎石桩桩体的排水通道作用是干拌水泥碎石桩加固粘性土路基的主要作用之一。

3 干拌水泥碎石桩施工技术研究

3.1 施工准备

（1）资料准备

①施工路段岩土勘察报告，施工钻探报告，路基和地基土及填料的击实试验资料;

②加固路段的桩号位置，及桩孔在路面上的布置施工图及地下设施情况;

③钻孔及夯击机械设备的技术性能;

④工程施工的其它有关技术要求等。

（2）编制施工技术方案

①确定成孔，夯实设备及施工工艺和参数，确定施工质量自检的工具和方法;

②编制施工作业流程计划，和机械设备，配件及工程材料的供应计划;

③交通管制，施工人员及机械的施工安全措施;

④现场打桩计划及制定保证施工质量的措施。

（3）施工设施安排

施工用临时设施及施工用水、用电等须在施工前安排就绪，安排材料的放置位置及拌和机械所用场地。

3.2 施工工艺

干拌水泥混凝土夯扩桩具体的施工程序如下：

（1）桩位测放

（2）钻机就位

（3）成孔

（4）填料夯击，形成夯扩体

（5）封孔

3.3 施工质量控制

CGMT桩是一种新型的路基加固技术，具有很好的功效。但同时其功效发挥也需要一定的技术来保证，因此施工中的质量和技术控制非常重要。

（1）采用钻机成孔，成孔垂直度应控制在1.5%以内，中心偏差小于桩距设计的5%，成孔直径不小于设计直径，成孔深度不小于设计深度。

（2）成孔和孔内回填夯实的施工顺序：当整片处理时，宜从里向外间隔进行;当局部处理时，宜从外向里间隔1-2孔进行，以起到挤密路基土的作用。

（3）CGMT采用C30混凝土标号，水泥要求32.5R普通硅酸盐水泥。

（4）根据计算的单体夯击能和夯击设备，严格控制虚填高度。

（5）由于被加固地基的含水量往往较大，成孔时可能会出现缩孔现象，可在成孔过程中适量加入少量水泥。

参考文献

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