干拌水泥碎石桩路基加固施工技术要点

李海清

（中建路桥集团有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

公路路基因各方面原因可能出现承载力不足等问题，对路基的正常使用造成影响。因此，在公路工程建设中，需根据路基实际情况和承载力要求采取合理的路基加固技术。在不同的路基加固方法中，干拌水泥碎石桩凭借操作简单和效果显著等优势逐渐得到广泛应用，而要使这项技术的应用发挥出预期效果，还需要结合工程实际情况，对其施工技术及其要点进行探讨。

1 工程概况

某公路工程K25+985—K26+050段，为满足工程需要采用干拌水泥碎石桩对路基进行加固，碎石桩的桩径为0.3m，桩长6～8m，相邻两根碎石桩之间的距离为1.0m，所有碎石桩均按照全等三角形布置。现以该公路工程标段为例，对其干拌水泥碎石桩施工技术要点做如下分析。

2 施工准备

（1）清除场地表面所有障碍物及对施工有妨碍的地下构造物，并将场地整平。碎石桩的成孔和夯实如果对邻近结构物有一定影响，则要在施工前采取相应的保护措施。

（2）做好场地平整后，若场地松软，需进行预压，使场地形成一定横坡，并做好临时排水，确保场地排水始终保持畅通[1]。

（3）完成以上各项工作后开始设置轴线控制桩和水准桩点，同时进行编号，通过复核确认桩孔位置完成放线且钉好标桩后开始撒灰。

（4）对成孔、夯填与挤密的施工效果进行试验，由此确定各项工艺参数，如打桩的具体次序、填料时的分层厚度等，同时做好试桩测试，确定挤密效果与承载力能否达到设计要求。

（5）当含水率较大时，需充分考虑缩孔等异常问题，如果缩孔会对桩长与桩径造成影响，需立即与设计单位联系，并采取措施解决。

（6）为便于现场施工，配备如下机具设备：1台DZJ-60型钻机；1台电动卷扬机提升式夯实机，其夯锤的重量为125kg；1台装载机；1台自卸车和1台斗车。

（7）材料的配合比为（重量比）∶水泥∶粒径在0～5mm范围内的石屑∶粒径在5～20mm范围内的碎石=1∶2.6∶3.3。

（8）采用普硅水泥，粒径在5～20mm范围内有良好级配的碎石，不可掺有任何杂质，且含泥量和压碎值分别不能超过5%、35%，使用前将含水量控制在1%以内，采用粒径在0～5mm范围内的石粉[2]。

3 施工工艺

3.1 施工工艺流程

本次干拌水泥碎石桩施工严格按照以下工艺流程进行：原地面处理→现场测放→台阶开挖→桩点布设→钻机及其他设备组织进场→钻机对位并调平→钻进到设计要求的标高→原材料进场并检验→原材料检验完成并合格后开始混合料拌和→填料并夯实→成桩→钻机移位。

3.2 原地面处理

正式开工前进行原地面处理，按照30cm厚进行清表。完成场地清表后根据设计要求的高度开始台阶开挖，并将原地面整平，必要时可使用打夯机对原地面进行夯击，以使其达到密实。除此之外，还要在线路的外侧进行临时排水沟的开挖。

3.3 定位

在每级台阶的具体开挖位置进行桩位测设，同时利用竹签或白灰在确定的桩位上进行标识。完成桩位定位后，其偏差不能超出2cm，而对于桩底深度，需根据给定的标高通过计算确定。将桩位确定好以后，立即向现场的监理人员上报，由监理人员进行检查，经检查确认合格后，方可开始下一道工序的正式施工[3]。

3.4 桩机就位

对碎石桩的桩机进行移动，使其与加固点位完全对准，然后将桩机的电源打开，对其电压与振动锤在空载状态下的电流进行检查，确认是否正常。与此同时，对桩管的实际垂直度及长度进行校正，使其与设计要求完全相符。

3.5 成桩试验

正式开始施工前，应先做好成桩试验，采用振动成桩法施工时，应重点掌握以下参数：桩管的具体起拔高度、对桩管进行下压时的振密持续时间以及桩石用量，通过保证以上各项参数使碎石桩成型之后处于中密及以上的状态[4]。

3.6 钻进成孔

桩位经现场监理检查确认合格后方可开始钻进成孔，在钻进前先确定桩的具体位置，然后以此为基准将桩机完全对准，若未能对准，应反复调整，直到与相关要求完全相符。将桩机对准后，按照设计要求的深度开始钻孔，现场实际钻孔的位置和设计要求的位置偏差不能超过10cm，桩柱的垂直度偏差不能超过1.5%，桩径按照15cm控制。在成孔结束后，需对钻孔的深度、直径及垂直度等进行严格的检查，经检查确认合格后开始下一道工序的正式施工，此前有必要使用盖板将桩孔盖住，以免杂物掉落到桩孔内。

3.7 填料

施工所用碎石需集中厂拌，用料计量都应准确无误，本次在预先准备好的1#拌和站中拌和。在拌和过程中必须严格遵守设计确定的配合比，以确保拌和料的实际质量与性能。在停止振动，且套管达到设计要求的标高后，利用装载机为料斗实施上料，然后采用卷扬机对料斗进行提升，并将其插入到桩管内，最后向桩管中填入碎石，直到整个桩管被灌满。

3.8 启动拔管

在拔管开始前应先留振一段时间，之后在振动的同时拔管，在拔管过程中，速度应保持均匀，以每个桩设计要求的碎石量为依据确定首次投料对应的成桩长度，通过多次反插，直到桩管中所有碎石均被挖出[5]。

3.9 提升桩管

将振动停止后，通过第二次投料口实施第二次投料，直到完全填满，之后开始拔管，在振动的同时向上拔管，通过多次反插，使桩管中所有碎石均被挖出；将桩管提升到比地面高的位置后，停止振动，在孔口处继续投料，与地表平齐为止。

3.10 启动反插

完成以上各项操作后启动反插，同时尽快完成孔口补料，直到桩管的碎石数量达到设计要求，然后对孔口进行加压，使机架抬起，结束一根桩管的施工。

3.11 施工注意事项

（1）成孔完成后及时做好回填，在孔内填筑混合料之前先将钻孔底部夯实，连续夯实3～5锤，然后进行分层回填和夯实，分层采用斗量的方法向桩孔内部下料，分层厚度按照25cm控制，在回填的同时利用夯实机将其夯击密实。成桩试验过程中，需由工程师根据现场机具配置情况对每层填筑厚度与夯击次数进行记录，为之后的施工提供参考依据。

（2）碎石桩的夯实需根据试验确定的各项工艺参数实施，通过分层夯实直到设计要求的标高。填料的回填夯实应保持连续，所有桩孔都应一次性完成回填与夯实，不能有间隔停顿，否则将对桩管承载力造成很大影响。

4 质量控制与检验

4.1 质量控制

（1）桩体的夯实采用重量为125kg的重锤进行，其落距应达到1m以上，一般每个虚铺厚度需连续击实7次以上。

（2）桩体在施工完成后应保持连续和密实，不能存在任何缺陷，如夹砂、断桩和缩径。

（3）在碎石桩施工中应随时对施工记录进行检查，并做好质量评定，若检查发现桩体质量不合格，应及时做好加桩处理。

（4）在整个施工过程中，应严防碎石被周围其他土体污染。

4.2 质量检验

（1）桩距：按照总量2%抽查，规定值或允许偏差为±150mm。

（2）桩径：按照总量2%抽查，规定值或允许偏差不小于设计值。

（3）桩长：通过查阅施工记录检查，规定值或允许偏差不小于设计值。

（4）竖直度：通过查阅施工记录检查，规定值或允许偏差为1.5%。

（5）灌石（砂）量：通过查阅施工记录检查，规定值或允许偏差不小于设计值。

5 加固施工效果

对加固完成后路堤产生的变化进行检测，采用地质雷达与钻孔取样进行现场测试与室内试验。地质雷达，其基本原理为基于地下各介质在介电常数上存在明显的差异，属于物探技术范畴。在发射天线支持下向目标体地下持续发射高频电磁脉冲，发射出去的电磁脉冲在不断传播时如果遇到不同地下介质之间的分界面，则会产生反射波。在反射波传播至地表后，由接收天线进行接收，同时传入到主机记录与显示，所有测点均接收雷达波形，每天测线排列所有雷达波形，以此形成一个整体雷达剖面。根据资料进行后处理，采用反演解释的方法即可确定地下地层具体分布范围与埋置深度。就目前来看，地质雷达技术已经在公路工程领域得到十分广泛的应用。

本次共测试12个断面，在加固前和加固后分别选取3个横断面与3个纵断面。在其中选择一个具有代表性的横断面，经调查，该断面在加固之前有翻浆和唧泥等病害，采用地质雷达进行测试，测试的起点为路缘石50cm处，测试的终点为超车道外侧缘。根据测试结果可知，竖直方向深度为15m，前2m水平方向层状的分布相对均匀，2m以下部分土层的分布呈现出弱水平层状，从测试起点开始2m向下产生凹陷处，凹陷的竖直方向深度在2～15m，说明该段路基存在不均匀沉陷；在水平方向上，测试断面和超车道周围产生的凹陷带距离较近，而其他部位的实际分布保持相对均匀。

从加固完成后的地质雷达测试结果可以看出，完成加固处理后，路基产生的不均匀变形现象显著减少，且地层的实际分布保持均匀。加固完成1年后进行观测可知，未二次产生病害，足以验证地质雷达的实际检测效果。

对干拌水泥碎石桩施工完成后的桩间土实际挤密效应进行验证，在加固之前对没有挤密的路基土与加固完成后的达到挤密状态的土进行随机取样，由此开展指标对比，具体对比结果如表1所示。

表1 干拌水泥碎石桩加固前后土体物理力学性质指标对比结果

表1 （续）

从表1数据可以看出，采用干拌水泥碎石桩技术加固完成2个月后，桩间土实际含水率明显下降，密度增加，压缩模量增加，说明采用干拌水泥碎石桩技术进行加固后，能使桩间土得到良好的挤密，土体中含有的水分被大量吸收。

在公路路基中设置干拌水泥碎石桩能起到提高路基整体承载力的作用，能有效减少或避免路基产生不均匀沉陷，根据载荷与动力触探试验可知，以上施工技术参数和方法能良好满足承载力要求。完成加固后经过1年时间的连续运营，没有产生翻浆和唧泥等常见病害问题，说明干拌水泥碎石桩技术的应用能达到良好加固效果。

6 结语

综上所述，干拌水泥碎石桩是一种操作简单但效果显著的路基加固方式，其在该公路工程标段中成功应用，提高了加固段路基整体承载力，施工工艺可行，值得类似工程参考借鉴。