水泥粉煤灰碎石桩在地基处理施工中的技术应用

陈虎

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西 西安 710065）

0 引言

常用的地基处理技术有钻孔灌注桩、强夯法、换填法、水泥粉煤灰碎石桩等。每种地基处理技术都有其独特的优势和适用范围，在选择地基处理技术时，需要综合考虑地基条件、经济效益、交通情况等。水泥粉煤灰碎石桩能够和地基土层相互融合，形成一种高强度复合地基，而且适用范围广，施工工艺相对简单，施工速度快等特点，非常契合道路施工的要求，具有良好的推广价值。基于此，开展水泥粉煤灰碎石桩在地基处理施工中的应用分析和研究就显得尤为必要。

1 工程概述

工程位于县城附近，交通便利，通过现有325 国道进入乡村公路可到达施工区域。从1#拌合站至现场乡村道路长2553m，宽4.6m，其中有跨河桥1 座，桥宽4.6m，限重12t，现有交通条件不能满足施工需求，需对现交通进行拓宽、改造。为达到施工交通通行条件，将现路面局部拓宽，并加设避车道。在原跨河桥附近并铺设贝雷桥1 座，桥通行荷载100t，采用321 型贝雷片为桁架，I20b 型工字钢为横梁，桥面板为8mm 厚花纹钢板，两侧采用I10 槽钢、φ48 钢管焊立栏杆。

2 水泥粉煤灰碎石桩在地基处理中的优势

水泥粉煤灰碎石桩是一种在碎石桩中加入适量的石屑、粉煤灰、水泥等材料，加水后进行充分搅拌，固化后就能形成一种具有一定强度的复合地基，为道路使用提供良好的基础支持。主要具有以下3 点优势。

（1）水泥粉煤灰碎石桩承受的水平和垂直荷载，都是通过多褥垫层传递给桩间土和桩体，二者共同承担上部传输而来的荷载。此种桩体性状，有效克服了传统桩基础无法充分利用桩间土弊端。而且水泥粉煤灰碎石桩是一种复合地基，具有很大的地基模量，各组合体的受力比较均匀，因此，发生不均匀沉降的量比较少[1]。

（2）水泥粉煤灰碎石桩施工中，其材料多为工业废料粉煤灰和石屑，来源比较广泛，可节约成本。在水泥掺量相同的情况下，水泥粉煤灰碎石桩可提升混凝土强度至少30%。

（3）人工桩机、钻孔灌注桩等桩基础相比，水泥粉煤灰碎石桩施工数量和大大减少，再加上混凝土拌合物的坍落度比较小，大约在3～5cm 之间，而无须配筋，造价会进一步降低。

3 水泥粉煤灰碎石桩施工方法

（1）水泥粉煤灰碎石桩采取了DJB40-ZA 型长螺旋钻机进行连续成孔，管内泵压混凝土成桩的工艺进行施工。混合料在拌合站集中拌合而成，再通过10m3混凝土罐车运输到施工现场后，用HBT60 泵进行灌注，桩顶1m 范围内采取振捣棒进行充分振捣。

（2）水泥粉煤灰碎石桩桩间土采取人工配合0.3m3挖掘机进行开挖，并由5t 运输车运输到指定位置堆放弃渣。褥垫层回填料堆放厂内的临时堆存场，在具体施工中通过50t 装载机装车，5t 运输车拉运到水泥粉煤灰碎石桩施工工作面，再用1.2m3挖掘机进行摊铺和人工整平处理，褥垫层平整后，用3t 振动碾压设备进行碾压，并用平板振捣器振捣迷失。

4 水泥粉煤灰碎石桩施工方案

施工前的准备工作如下。

4.1 测量放线

依据水泥粉煤灰碎石桩施工设计图纸，对每根水泥粉煤灰碎石桩的位置进行精确放样，确定好位置之后用白灰粉进行标记。施工技术负责人员进行校验，检验通过后再上报给监理部门进行审核，审核通过后才能开始正式施工。

4.2 排水处理

本工程排水分为基坑内排水和基坑外排水。基坑内排水，沿基坑周边设置40cm×40cm 砖砌排水沟，排水沟厚20cm，基坑外埋设DN600 预制钢筋混凝土排水管，排水管穿围墙延伸至场外沟道，排水管坡度3.5%，基坑内排水沟与排水管连通，积水沿排水沟进入排水管流至场外。在基坑四周各设置一个集水坑，每个集水坑内装一台3.5kW 污水泵辅助抽排水。基坑外排水，主要是基坑外场区整体呈中间高，周边低，有利于排水。在场区沿路和围墙布置40cm×40cm 的砖砌临时排（截）水沟，穿路埋设DN300 预制钢筋混凝土管，将雨水引流至场外。

4.3 钻机钻孔

保证各项前期准备工作，都准备到位之后，及时进行钻孔操作，在钻机就位之前，现场技术人员对需要对每根泥粉煤灰碎石桩的位置进行十字定位，并做好定位桩，以便随时对钻孔参数进行检查。按照设计好的泥粉煤灰碎石桩长度，合理确定机架的高度，同时在钻机表面做好明显的深度标记。当钻机就位后，保证钻头能够准确对准桩中心，误差必须控制在20mm 以内，并保证钻头、钻杆、钻孔的中心线在相同垂直线上。而在进行钻孔施工中，必须高度重视对钻杆垂直度的检查和控制，发现偏差及时调整，控制钻杆的垂直度在0.3%以内，针对不同的土层，需要采取不同的钻进速度[2]。

在整个钻孔施工中，孔内钻取料旋挖到孔外后利用0.3m3的挖掘机及时挖除，通过5t 自卸汽车拉运到指定位置进项弃渣处理。在钻孔施工中必须详细观察出料情况，保证桩端进入持力层的深度在1.2m 以上，钻进到设计深度之后，如果依然没有达到持力层，需要适当调整桩长，以保证单桩的承载力。具体的泥粉煤灰碎石桩施工质量控制如表1 所示。

4.4 灌注混合料

（1）钻孔达到设计深度之后，及时灌注混合料，但需要严格控制好提钻时间，混合料泵送量需要和拔管的速度相互配合，如果遇到拌和砂土或者是粉土层，必须持续灌注混合料，不能停泵待料。

（2）在进行混合料灌注之前，必须详细检查混合料的坍落度，控制在16～20cm 之间。

（3）在进行首批混合料灌注之前，需要采取相同配比的无石子砂浆进行润湿处理。再灌注首批混合料，保证首批混合料充足后，才能开启混凝土泵。初期灌注混合料时，需要控制好泵送的速度，同时注意观察提钻的速度，混合料灌注中，必须保证导水管位置居中，在导管提升操作时，应有专人指挥，不能发生骨架倾斜、位移等问题。

（4）控制混合料灌注的速度要大于提管的速度，本工程在提管速度控制中，采取计时器进行联合控制，提管的速度需要控制在1.2m/min～1.5m/min 之间，如果以遇到砂土和粉土，要适当降低提钻的速度，以免因为流砂引起塌孔或者是断桩问题。

4.5 成桩控制

（1）为保证最大限度上保证桩顶控制的标高，需要用测锤随时测量混合料的顶面高度，以精确测量出桩顶的浮渣厚度和混合料的真实高度，保证混合料面的高度能够超过设计高度50cm，孔内沉渣厚度宜小于10cm。

（2）在桩顶1m 范围内，插入振捣棒进行充分振捣，以保证桩顶的密实度能够达到设计要求，成桩完成之后桩顶需要及时盖图封闭和养护。泥粉煤灰碎石桩成桩7d 后开挖桩间土并进行桩头处理。成桩时间超过28d 之后进行检测[3]。

（3）采取低应变法对泥粉煤灰碎石桩的完整性进行检测，通过复合地基静载试验、单桩静荷载试验等对泥粉煤灰碎石桩承载力进行全面检测。在进行静荷载试验中要做到分部位进行，依据现场实际要求共检测了8 个点，而低应变检验的数量不能少于总泥粉煤灰碎石桩数量的十分之一，试验桩机需要随机选择。

4.6 桩头处理

（1）桩头处理也是泥粉煤灰碎石桩施工的关键工序，本工程桩间土采取型号为0.3m3的挖掘机进行开挖，挖掘机开挖层到桩体距离控制在20cm 左右，再用人工清除余土，以免挖掘机碰撞泥粉煤灰碎石桩，弃土用5t 运输车辆运输到指定位置堆放[4]。

（2）当桩间土开挖完成后，及时破除桩头，在桩头上标记处桩顶设计标高，采取人工用抱箍式切割机沿着设计标高先进行切割，保证能够径向切入桩体，切割一圈后每隔间隔120°打入楔子，依次敲击楔子，直到上部桩体全部断开。桩顶中间可采取小钎修整平整。如果在桩头破除和修复中发生桩顶开裂、断裂问题，需要严格按照混合料接桩的相关规范进行处理，先对断面进行凿毛处理，涂刷一层素水泥浆液之后，用高一级混合料填补平整并进行振捣迷失处理。

4.7 褥垫层施工

褥垫层回填料采用外购级配碎石，料粒径不超过30mm，回填料堆存至场内临时堆存场，施工时采用ZL50 装载机装车，5t 运输车拉运至工作面，1.2m3挖掘机摊铺，人工整平。摊铺前测量出铺设标高，并挂线绳控制摊铺厚度及平整度，褥垫层平整后用3t 振动碾和平板振捣器振实，夯填度不超过0.9。

5 质量保证措施

（1）做好现场技术交底工作，确保现场施工技术人员熟悉泥粉煤灰碎石桩施工工序和原理，严格按照设计图纸的要求和相关标准进行施工。

（2）在施工全过程中，质检人员需要全程旁站监督，项目部质量管理人员，需要不定时的检查、巡查，发现质量问题及时提醒施工人员进行处理。

（3）原材料在进入施工现场之前，需要对进行抽检，保证各项标准都达到设计要求之后，才能进入施工现场。进入施工的原材料需要分类堆放，并做好防护措施，避免雨淋、风吹等导致原材料变质，影响最终的施工质量。

（4）加强对常见病害的处理。在泥粉煤灰碎石桩施工中常见的病害有三种，包括断桩、缩经、承载力。针对断桩问题，需要进行快速的静压处理，将发生断开的桩重新连接起来[5]；针对缩经问题，需要进行间隔式施打，保证混凝土龄期超过7d 后再加桩；针对承载力不足问题，需要控制褥垫层的铺设厚度在20～30cm，并适当增加泥粉煤灰碎石桩排布的密度。

6 安全保证措施

（1）项目部成立由项目经理任组长，安全总监任副组长，工区主任、工区副主任为组员的全面安全管理领导小组，实施对全面管理，现场专职安全员进行安全监督及防范[6]。

（2）制定安全规章制度，定期、不定期对工作面进行检查；针对施工中存在的危险源进行分类标识，制定出相应的预控应急预案。坚持安全教育，提高全员安全意识，特殊工种人员持证上岗。

（3）在施工区醒目位置设置施工标志牌、旗帜、防坠落危险源标识牌、安全警示牌、警告牌等。及时做好浮石清理，施工人员做到身系安全带，头戴安全帽，非施工人员不得进入施工场地。按规定穿戴好防护用品和必要的安全防护用具，严禁穿拖鞋、高跟鞋。

（4）配备安全防护设施，设置安全通道和安全围栏，模板挂设安全作业平台，高空部位挂设安全网，操作人员佩带安全绳和安全带，施工脚手架和操作平台搭设牢固。

（5）加强施工机械设备的检查、维修、保养，确保高效、安全运行，操作人员做到持证上岗。每天对施工道路进行洒水，对道路上的石渣、垃圾、排水沟等定期进行清理，使路面保持平整、畅通[7]。

7 结语

本工程全面重点分析了水泥粉煤灰碎石桩在地基处理施工中的应用，并且通过现场实践操作，在本工程道路路基处理中，采取水泥粉煤灰碎石桩施工技术，确保了施工质量，加快了施工进度，节约了成本等方面有非常显著的特点，也为类似工程的推广应用提供了借鉴。