干拌水泥碎石樁技術在路基加固中的應用研究

金海波

摘 要：干拌水泥碎石樁路基加固技術已經在多條高速公路應用，取得了良好的加固效果，但其設計、質量評定缺乏科學依據和手段。因此，有必要完善該技術的相關理論研究，促進該技術的工程應用進一步發展。

關鍵詞：干拌水泥碎石樁;路基加固;特點;質量;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

CGMT（Cement Gravel Mixing Trenchless）干拌水泥碎石樁是在碎石樁、CFG樁的基礎上發展起來的一項新的公路路基非開挖快速加固技術。干拌水泥碎石樁加固路基路面整體結構，在需要加固的路段，按照設計圖紙的樁號，排距及樁距進行樁位測放后，采用鉆孔機路面上按照設計樁徑進行干鉆成孔，再將一定數量按照設計配合比拌制的干拌水泥碎石填料分層回填入孔內，而后用重錘將回填料進行夯擴使之致密，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混凝土鋼釬搗實處理并收光表面。

1.2 干拌水泥碎石樁特點

（1）加固效果好

一方面干拌水泥碎石樁由于在夯擴過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形成復合地基，并可以全樁長的發揮樁側摩阻力，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）施工簡易

干拌水泥碎石樁施工所采用的機械設備屬于常規設備、體積小、機動性強、施工工藝也簡單易行，且施工時占用場地小、速度快、可以實現邊通車，邊施工。

（3）工程質量便于控制

干拌水泥碎石樁通過夯實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，故樁體強度可以得到有效的保障。

（4）經濟效益好

采用干拌水泥碎石樁進行加固路基，施工規模小、可多點同時施工、施工速度快、更不需要拆除和修復原有路基、能充分利用原有路面，不僅節省工程投資，而且不需要中斷交通，具有更好的經濟效益和社會效益。

2 干拌水泥碎石樁加固路基機理

碎石樁加固路基的效果主要來源于以下三種作用：

（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，樁長和間距的樁與樁間土共同組成復合路基，由密實的碎石樁樁體取代了與樁體積相同的原路基土，因為碎石樁的強度和抗變形性能優于其周圍的路基土，所以形成的復合路基的承載能力比原來的路基土的承載力大，從而提高了路基土的整體穩定性。在外來荷載作用下，由于復合路基土樁體的模量和強度較大，由路面結構層傳來的荷載逐漸集中到樁體上，使樁承擔較大部分的荷載，而土負擔的荷載則相對減少，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成樁的方法，在成樁過程中對周圍的路基土產生很大的水平方向的擠壓力，使樁周圍路基土的密實度增大，這就是擠密作用。在干拌水泥碎石樁鉆孔和夯擊成樁過程中會對土產生的擠壓和震動等強烈擾動，使粘粒之間的結合力以及粘粒、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，土的強度降低，壓縮性較大。在干拌水泥碎石樁施工結束后，在上覆荷載的作用下，通過碎石樁的良好的排水作用，樁間路基土發生排水固結，同時由于粘粒、離子、水分子之間重新形成新的穩定平衡體系，使土的結構強度得以恢復和提高。

（3）排水作用

水是影響路基土性質的主要因素之一。特別對于粘性土路基，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研究

3.1 施工準備

（1）資料準備

①施工路段巖土勘察報告，施工鉆探報告，路基和地基土及填料的擊實試驗資料;

②加固路段的樁號位置，及樁孔在路面上的布置施工圖及地下設施情況;

③鉆孔及夯擊機械設備的技術性能;

④工程施工的其它有關技術要求等。

（2）編制施工技術方案

①確定成孔，夯實設備及施工工藝和參數，確定施工質量自檢的工具和方法;

②編制施工作業流程計劃，和機械設備，配件及工程材料的供應計劃;

③交通管制，施工人員及機械的施工安全措施;

④現場打樁計劃及制定保證施工質量的措施。

（3）施工設施安排

施工用臨時設施及施工用水、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械所用場地。

3.2 施工工藝

干拌水泥混凝土夯擴樁具體的施工程序如下：

（1）樁位測放

（2）鉆機就位

（3）成孔

（4）填料夯擊，形成夯擴體

（5）封孔

3.3 施工質量控制

CGMT樁是一種新型的路基加固技術，具有很好的功效。但同時其功效發揮也需要一定的技術來保證，因此施工中的質量和技術控制非常重要。

（1）采用鉆機成孔，成孔垂直度應控制在1.5%以內，中心偏差小于樁距設計的5%，成孔直徑不小于設計直徑，成孔深度不小于設計深度。

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

（3）CGMT采用C30混凝土標號，水泥要求32.5R普通硅酸鹽水泥。

（4）根據計算的單體夯擊能和夯擊設備，嚴格控制虛填高度。

（5）由于被加固地基的含水量往往較大，成孔時可能會出現縮孔現象，可在成孔過程中適量加入少量水泥。

參考文獻

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