干拌混凝土夯扩桩在路基沉陷中的应用

白永忠

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

1 工程概况

龙城高速公路起点位于龙白村，设龙白枢纽与太旧高速公路相接，沿晋中市榆次区东南侧，与太长高速公路十字交叉后，再经太谷县、祁县，终点位于祁县城赵镇修善村，设城赵枢纽与大运高速公路夏祁段相接，全长71.588 km。2011年夏季雨量较大，致使该公路K2+205～K2+270高填方路堤沉降，最大沉陷深度20 cm～30 cm，经专家组现场研究决定采用“干拌混凝土夯扩桩”进行处理。到目前为止，加固后的路堤未出现新的沉陷，说明该处理方案取得了效果。

2 现场情况

K2+220～K2+237段已经完成土方填筑，路基长度17 m，填土高度16.5 m，路基沉陷宽度:路基边缘处各向路基中央偏1.0 m，共计31.5 m，最大沉陷深度20 cm～30 cm。

路基土为压实填土，主要是亚粘性黄土，含水量在11%～16%之间。

3 干拌混凝土夯扩桩工程实施

3.1 干拌混凝土夯扩桩的计算公式

1)桩间距 L=0.95DλcPdmax/(λcPdmax－P')。

其中，D为桩孔直径，mm;λc为路基挤密后桩间土的平均压实系数;Pdmax为桩间土的最大干密度，t/m3;P'为路基挤密过程中桩间土的平均干密度，t/m3;L为横向桩间距，mm;H为纵向为0.866L，mm。

经过计算结果为L=90 cm，h=80 cm(计算时平均压实系数为93%)。

2)施工中夯扩桩桩位呈梅花形布置，桩间距90 cm，排距80 cm，成孔直径150 mm，桩长5.0 m(见图1，图2)，要求施工完后的夯扩桩直径不小于200 mm，干拌混凝土的强度等级为夯扩桩C20混凝土。

图1 夯扩桩桩位平面布置示意图（单位：m）

3)夯扩桩桩孔路面以下50 cm范围内采用C20细石混凝土封孔。

4)经试验夯扩桩采用的C20混凝土配合比为:水泥(P.O32.5)∶中粗砂∶1 cm ～2 cm 碎石 =330∶710∶1185(质量比)。

5)采用干拌混凝土夯扩桩挤密处理后，桩间土最小干密度不小于1.5 t/m3，桩间土的平均压实系数不小于0.93，桩体极限承载力大于260 kPa。

图2 夯扩桩处理断面示意图（单位：m）

3.2 施工技术要求

施工工艺流程为:施工准备阶段→测量放线→钻机就位→钻孔成孔→填料夯实→采用混凝土封孔。

1)桩位测量:根据设计图，按照设计的桩号、排距及桩距进行桩位测量，正式施工前，按照设计要求进行试桩，以确定最佳夯击次数。

2)成孔:采用地质钻机XY-100型钻孔，孔径150 mm，孔深5 m，钻机应保持垂直，误差控制在0.5°以内，桩孔垂直度偏差小于1.5%。

3)拌和:按照试验过的施工配合比采用滚筒式搅拌机将碎石、中粗砂、水泥混合料干拌，随拌随用，混合料应拌和均匀，严禁人工拌和，拌和后2 h内必须成桩，否则当废料处理。

4)填料夯击:桩身夯填前，先将孔底进行夯实处理5遍，然后将拌合料装入特制高250 mm、直径150 mm计量筒内计量后填入孔内，每次回填虚铺厚度为15 cm～25 cm;夯扩时用重120 kg重锤，落距大于1.2 m，经试验桩确定，至少夯击12次以上到密实。

5)每根桩完成至路面30 cm～60 cm时，在配好的干拌细石混凝土中加入适量的水成为有坍落度的混凝土封孔，坍落度要不大于1.5 cm，封孔时必须振捣密实并原浆收光表面。

6)打桩时必须采用隔排隔桩跳打顺序，采取防雨措施，防止拌合料被雨水淋湿。

7)严格控制拔管速度，速度应控制在0.8 m/min以内。

3.3 施工质量控制

1)原材料检测。

水泥细度不小于3000、安定性必须合格、初凝时间不小于3 h和终凝时间不小于6 h、水泥28 d抗压强度不小于42.5;集料压碎值小于25、含泥量小于5%、针片状含量4.75 mm～9.5 mm小于20;另外拌和料生产配合比检测、强度试验。

2)施工机具控制。

要保证XY-100型钻机工作状态连续、完好。

3)施工过程质量控制。

成孔质量(孔位、孔径、孔深、桩孔垂直度)检验，每次拌合料回填计量和夯实的落距及夯击次数检查，打桩顺序检查。成孔深度不小于设计深度，成孔直径不小于设计桩径，钻孔和回填时由路边向路中隔排进行，成孔垂直度控制在1.5%以内，中心偏位小于50 mm，起到挤密路基土的作用;如在成孔时有缩孔现象，可以在施工过程中加入适量水泥，多次冲击以保证成孔质量，并在成孔后立即回填。

4)桩体完整性检验。

经过每天的动力触探试验，N63.5为45击～50击，大于30击，说明施工质量较好，根据抽芯结果，干密度为27.2 t/m3～27.4 t/m3，压实系数为0.97左右，满足规范要求。夯扩桩施工完成后进行钻孔抽芯和用物探方法进行无破损检测，对夯扩桩的完整性、桩芯强度以及连续性进行施工质量评定;安排专人经过三个月以上的沉降变形观测，结果表明裂缝不再继续发展，没有新的超过规范的沉降，说明处理效果在可以控制的范围内，路基沉降变形趋于稳定。

4 结语

采用干拌混凝土夯扩桩处理路基沉陷具有以下几种优点:

1)在施工工艺方面:根据工程实践来看夯扩桩所采用的机械设备可以是各种小型的常规设备，实际施工时所占用的场地面积相对比较小，而且机动灵活性比较强，施工速度快，一天能完成，工艺流程简单。

2)在加固效果方面:施工中采用干拌混凝土扩桩可以使桩周围的土更加挤密，使桩端面积增大40%～200%，在路基当中形成复合地基，大大的增加了土的承载力。目前龙城高速正在试运营期间，效果还不错。

3)在经济效益方面:采用干拌混凝土夯扩桩处理路基沉陷，施工规模比较小，处理速度比较快，多个工作面组织多个作业班组可以同时施工，不会损坏原有路面，不需要中断交通只进行临时交通管制，节省了工程投资;经过测算，能节省费用大约20%～30%。

［1］JGJ 94-94，建筑桩基建设规范［S］.

［2］JGJ/T 135-2001，复合载体夯扩桩设计规程［S］.