干拌水泥碎石樁技術(shù)在路基加固中的應(yīng)用研究

金海波

摘 要：干拌水泥碎石樁路基加固技術(shù)已經(jīng)在多條高速公路應(yīng)用，取得了良好的加固效果，但其設(shè)計(jì)、質(zhì)量評(píng)定缺乏科學(xué)依據(jù)和手段。因此，有必要完善該技術(shù)的相關(guān)理論研究，促進(jìn)該技術(shù)的工程應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：干拌水泥碎石樁;路基加固;特點(diǎn);質(zhì)量;施工

1 干拌水泥碎石樁概述

1.1 干拌水泥碎石樁路基加固技術(shù)

CGMT（Cement Gravel Mixing Trenchless）干拌水泥碎石樁是在碎石樁、CFG樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的公路路基非開(kāi)挖快速加固技術(shù)。干拌水泥碎石樁加固路基路面整體結(jié)構(gòu)，在需要加固的路段，按照設(shè)計(jì)圖紙的樁號(hào)，排距及樁距進(jìn)行樁位測(cè)放后，采用鉆孔機(jī)路面上按照設(shè)計(jì)樁徑進(jìn)行干鉆成孔，再將一定數(shù)量按照設(shè)計(jì)配合比拌制的干拌水泥碎石填料分層回填入孔內(nèi)，而后用重錘將回填料進(jìn)行夯擴(kuò)使之致密，依次類推直至孔口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適量的水），孔口0.25m采用C30混凝土鋼釬搗實(shí)處理并收光表面。

1.2 干拌水泥碎石樁特點(diǎn)

（1）加固效果好

一方面干拌水泥碎石樁由于在夯擴(kuò)過(guò)程中使樁周土得到擠密和改善，提高了原路基土的承載力;另一方面，樁身和樁周土在一定路基深度范圍內(nèi)形成復(fù)合地基，并可以全樁長(zhǎng)的發(fā)揮樁側(cè)摩阻力，從而大大提高了路基的承載能力，得到了良好的加固效果。

（2）施工簡(jiǎn)易

干拌水泥碎石樁施工所采用的機(jī)械設(shè)備屬于常規(guī)設(shè)備、體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、施工工藝也簡(jiǎn)單易行，且施工時(shí)占用場(chǎng)地小、速度快、可以實(shí)現(xiàn)邊通車，邊施工。

（3）工程質(zhì)量便于控制

干拌水泥碎石樁通過(guò)夯實(shí)不僅可以使樁周土體得到一定程度擠密加固，而且成孔直徑和材料的配合比易于控制，故樁體強(qiáng)度可以得到有效的保障。

（4）經(jīng)濟(jì)效益好

采用干拌水泥碎石樁進(jìn)行加固路基，施工規(guī)模小、可多點(diǎn)同時(shí)施工、施工速度快、更不需要拆除和修復(fù)原有路基、能充分利用原有路面，不僅節(jié)省工程投資，而且不需要中斷交通，具有更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 干拌水泥碎石樁加固路基機(jī)理

碎石樁加固路基的效果主要來(lái)源于以下三種作用：

（1）置換作用

碎石樁在原路基土中成樁以后，就形成了一定樁徑，樁長(zhǎng)和間距的樁與樁間土共同組成復(fù)合路基，由密實(shí)的碎石樁樁體取代了與樁體積相同的原路基土，因?yàn)樗槭瘶兜膹?qiáng)度和抗變形性能優(yōu)于其周圍的路基土，所以形成的復(fù)合路基的承載能力比原來(lái)的路基土的承載力大，從而提高了路基土的整體穩(wěn)定性。在外來(lái)荷載作用下，由于復(fù)合路基土樁體的模量和強(qiáng)度較大，由路面結(jié)構(gòu)層傳來(lái)的荷載逐漸集中到樁體上，使樁承擔(dān)較大部分的荷載，而土負(fù)擔(dān)的荷載則相對(duì)減少，與原路基土相比，承載力顯著提高。

（2）擠密作用

干拌水泥碎石樁采用夯擴(kuò)成樁的方法，在成樁過(guò)程中對(duì)周圍的路基土產(chǎn)生很大的水平方向的擠壓力，使樁周圍路基土的密實(shí)度增大，這就是擠密作用。在干拌水泥碎石樁鉆孔和夯擊成樁過(guò)程中會(huì)對(duì)土產(chǎn)生的擠壓和震動(dòng)等強(qiáng)烈擾動(dòng)，使粘粒之間的結(jié)合力以及粘粒、離子、水分子所組成的平衡體系受到破壞，孔隙水壓力急劇升高，土的強(qiáng)度降低，壓縮性較大。在干拌水泥碎石樁施工結(jié)束后，在上覆荷載的作用下，通過(guò)碎石樁的良好的排水作用，樁間路基土發(fā)生排水固結(jié)，同時(shí)由于粘粒、離子、水分子之間重新形成新的穩(wěn)定平衡體系，使土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以恢復(fù)和提高。

（3）排水作用

水是影響路基土性質(zhì)的主要因素之一。特別對(duì)于粘性土路基，粘性土路基含水量的大小直接影響到路基的強(qiáng)度。因此，在粘性土路基中，碎石樁樁體的排水通道作用是干拌水泥碎石樁加固粘性土路基的主要作用之一。

3 干拌水泥碎石樁施工技術(shù)研究

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）資料準(zhǔn)備

①施工路段巖土勘察報(bào)告，施工鉆探報(bào)告，路基和地基土及填料的擊實(shí)試驗(yàn)資料;

②加固路段的樁號(hào)位置，及樁孔在路面上的布置施工圖及地下設(shè)施情況;

③鉆孔及夯擊機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性能;

④工程施工的其它有關(guān)技術(shù)要求等。

（2）編制施工技術(shù)方案

①確定成孔，夯實(shí)設(shè)備及施工工藝和參數(shù)，確定施工質(zhì)量自檢的工具和方法;

②編制施工作業(yè)流程計(jì)劃，和機(jī)械設(shè)備，配件及工程材料的供應(yīng)計(jì)劃;

③交通管制，施工人員及機(jī)械的施工安全措施;

④現(xiàn)場(chǎng)打樁計(jì)劃及制定保證施工質(zhì)量的措施。

（3）施工設(shè)施安排

施工用臨時(shí)設(shè)施及施工用水、用電等須在施工前安排就緒，安排材料的放置位置及拌和機(jī)械所用場(chǎng)地。

3.2 施工工藝

干拌水泥混凝土夯擴(kuò)樁具體的施工程序如下：

（1）樁位測(cè)放

（2）鉆機(jī)就位

（3）成孔

（4）填料夯擊，形成夯擴(kuò)體

（5）封孔

3.3 施工質(zhì)量控制

CGMT樁是一種新型的路基加固技術(shù)，具有很好的功效。但同時(shí)其功效發(fā)揮也需要一定的技術(shù)來(lái)保證，因此施工中的質(zhì)量和技術(shù)控制非常重要。

（1）采用鉆機(jī)成孔，成孔垂直度應(yīng)控制在1.5%以內(nèi)，中心偏差小于樁距設(shè)計(jì)的5%，成孔直徑不小于設(shè)計(jì)直徑，成孔深度不小于設(shè)計(jì)深度。

（2）成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)的施工順序：當(dāng)整片處理時(shí)，宜從里向外間隔進(jìn)行;當(dāng)局部處理時(shí)，宜從外向里間隔1-2孔進(jìn)行，以起到擠密路基土的作用。

（3）CGMT采用C30混凝土標(biāo)號(hào)，水泥要求32.5R普通硅酸鹽水泥。

（4）根據(jù)計(jì)算的單體夯擊能和夯擊設(shè)備，嚴(yán)格控制虛填高度。

（5）由于被加固地基的含水量往往較大，成孔時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象，可在成孔過(guò)程中適量加入少量水泥。

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