干拌水泥碎石桩路基加固施工技术

干拌水泥碎石桩路基加固施工技术

闫峥

身份证号： 11022319840311**** 摘要：

干拌水泥碎石桩是建立在CFD桩与碎石桩基础上发展而来的一种新型加固技术,即在需要加固的路段根据图纸桩距、排距、桩号进行测放,再使用钻孔机按照图纸的要求进行钻孔,并将相应数量的干拌水泥填入孔中,再使用重锤夯实致密,最后使用干硬性混凝土进行回填,处理好光表面。干拌水泥碎石桩能够改善周土的物理性能,提高路基承载力,同时,还可以令桩身与桩周土形成复合地基,从而有效提升路基承载力,改善加固效果,本文主要分析干拌水泥碎石桩路基加固原理、承载特性、设计方式与设计指标。

关键词：干拌水泥碎石桩路基; 加固技术; 分析;

引言：

干拌水泥碎石桩是由各种类别的水泥或石膏等胶凝材料、骨料（砂或珍珠岩等）以及高功能化学添加剂在专业化生产线中根据科学配方的要求，以干粉状态均匀混合而成的材料。应用于路基加固工程中，可提升路基稳定性，减缓路基沉降。

1.概述

在国民经济水平的发展之下,我国高速公路建设也进行的如火如荼,取得了丰硕的成果。干拌水泥碎石桩路基加固技术是高速公路施工过程中常用的加固技术,该种加固技术稳定性高,性价比理想,下面就针对干拌水泥碎石桩路基的加固技术进行深入的分析与研究。

2.干拌水泥碎石桩加固路基的设计理念

高速公路的路面容易发生各种病害,如大型的翻浆、沉陷以及偶尔出现的车辙印迹。这种情况的出现主要是因为路基土的含水量过大,导致其强度降低,因此需要用干拌水泥碎石桩的方式来加固。在这种情况下,假定路面结构层的厚度、模量恒定,且为初始值,要想使其和原来的设计强度相同,就需要运用干拌水泥碎石桩加固的方式让路面整体达到相应的强度。

高速公路建成以后,再采取干拌水泥碎石桩加固路基的方式,归根结底就是在高速公路的路基土里加一层加固层(其厚度为hof、回弹模量为Eof)和下面的路基土结合在一起,为路面奠定基础,路基土创建的等效模型见图1。将复合路基土体与下面的路基土结合在一起,以路基土顶面弯沉等效方法为基础,将其等效成一层土体。其中等效后的路基土回弹模量是Eo1。

假定石桩的设计参数明确后,等效路基土的回弹模量Eo1等于路面设计时的路基土回弹模量Eo时,即能够以干拌水泥碎石桩的方式对路基进行加固。

3.加固机理

主要加固机理为：按照一定的间距进行梅花形布桩，采用钻机冲孔（土体通过钻机冲锤头冲击挤压土体至孔内壁土体，以增加桩位孔内壁周边土体密实度和强度），夯填干拌水泥、砂、碎石（按需强夯密实，夯实孔内填料与桩体强度一致；填料对孔内壁土体进行挤压），制作成桩（桩顶用C20水泥混凝土夯实封填并与原路面结构层形成嵌固整体）。路基填料施工建设中，受路基吸收水分影响，达到抗压强度大、桩柱加固稳定性效果好、沉降改善明显的效果，同时还对提高路基承载力的效果作用明显。

在路面结构层中，桩顶采用混凝土夯实封填，并与原路面结构层形成嵌固整体，从而使路面结构层有力支撑。车辆荷载及其弯沉实验检测结果表明，路基传递优势更合理且明显。路基强度、力学性能、稳定性也随之提高。通过提高路基承载力，增强水稳定性，改善缺陷路基沉陷，实现了高速公路安全、舒适、快捷、畅通运营要求。

4.干拌水泥碎石桩路基加固原理与承载特性

要了解干拌水泥碎石桩路基加固的原理,必须要对已建成公路的碎石桩路基加固技术进行深入的分析与研究,正确认识其承载的特定与作用机理对于高速公路的施工有着十分重要的意义。

4.1干拌水泥碎石桩

4.1.1干拌水泥碎石桩路基加固技术分析

干拌水泥碎石桩是建立在CFD桩与碎石桩基础上发展而来的一种新型加固技术,即在需要加固的路段根据图纸桩距、排距、桩号进行测放,再使用钻孔机按照图纸的要求进行钻孔,并将相应数量的干拌水泥填入孔中,再使用重锤夯实致密,最后使用干硬性混凝土进行回填,处理好光表面。在干拌水泥碎石桩成孔之后,需要进行夯实,将材料挤入基土之中,这就可以有效的改善桩间土的力学与物理性能,从而提升整体的强度。

4.1.2干拌水泥碎石桩的优势

使用干拌水泥桩进行加固有着以下的优势:

第一,加固性能理想。干拌水泥碎石桩能够改善周土的物理性能,提高路基承载力,同时,还可以令桩身与桩周土形成复合地基,从而有效提升路基承载力,改善加固效果。在夯扩成桩与钻孔过程中,振动作用会对桩间土产生影响,就会降低结构强度,在恢复期的增加之下,结构便会得到逐渐的恢复,桩间土强度也会得到一定程度的增加。

而桩孔填料使用干拌水泥碎石,在工期的增加下,水泥会吸收其中的水分,而桩体材料本身就良好的粘结力,这样,桩体强度也会增加,桩间土与状体之间的复合路基承载力也会得到相应的提升。

第二,工程质量易于控制。干拌水泥碎石桩的应用能够加固桩周的土体,且其成孔材料与直径配合比十分的容易控制,因此,工程的质量也易于控制。

第三,施工简单。干拌水泥碎石桩的施工施工常规机械即可,施工工艺简单、设备体积小,施工速度快,场地的占用量小,能够边施工,边通车。

第四,经济效益理想。使用干拌水泥碎石桩施工,施工的规模小,施工速度快,不需要将原有路基拆除,可以将原有资源充分的利用起来,经济效益与社会效益均十分的理想。

4.2干拌水泥碎石桩加固技术与其他技术的对比

4.2.1施工成本的对比

有关数据统计显示,使用干拌水泥碎石桩加固技术处理沉陷、坑槽病害的成本为500元/根,而如果采用压浆来处理以上的病害,成本要2500元/t,且该种材料的用量有着不可预测的特征,实际上所花费的费用可能会更高。

4.2.2施工进度的对比

采取压浆施工的方式,施工速度较快,但是对于各类病害的处理质量不高;采取挖补坑槽的施工方式需要花费大量的时间进行养护,且施工工艺相对复杂,工作面的循环较慢;而干拌水泥碎石桩路基加固技术的施工工艺主要包括开孔、取土等几个工序,这几个工序是可以使用同一台机器完成的,也能够同时处理多个病害位置,有着施工速度理想,循环周期短的优势。

4.2.3施工工艺与施工效果对比

压浆施工的操作简单,但是成本高,且具有不可预见性的特征,只能够依靠压力控制内部的注降,也很容易浪费原材料;路面开挖修复技术的施工工艺包括切缝、清扫基坑等等,施工质量能够保证,但是质量控制点多,施工工艺复杂,施工周期长,也容易出现质量问题;干拌水泥碎石桩路基加固施工工艺主要包括钻孔、取土、回填、封孔等程序,施工周期短,施工质量也更加的理想。

5.干拌水泥碎石桩加固路基的实例设计

5.1路基路面的基本情况

5.1.1路面的结构设计参数

经过查询新建路基的一些相关资料,路面结构组合、材料、厚度、模量参数见表。

路面结构设计参数表

(2)路基的路幅组成

路宽度26m,其中中间带4.5m;中央分隔带3m,左右路缘带分别为2×0.5m;土路肩宽度为2×0.75m。

本路段全部填土方,填土高度不超过8m,平均填土高度为4m,路基边施工的坡度为1∶1.5,其设计规范为平原微丘区高速公路标准。

5.1.2路基设计方法的具体实施方案

根据上述方案、流程,确定了干拌水泥碎石桩的桩体参数。根据本文所提到的干拌水泥碎石桩加固路基的设计方案,确定碎石桩的参数如下:桩长为6m,桩体的模量为850MPa,正三角形布置桩径为15cm,桩间距1m。

干拌水泥碎石桩布桩立面图(单位:cm)

干拌水泥碎石桩布桩平面图(单位:cm)

运用干拌水泥碎石桩进行路基加固的方案:选择正三角形形状作为布防的模式,桩距1m,排距0.866m,桩径为15cm,从桩底至原地表下方深入2m,由于平均填土的高度是4m,加上深入的2m,所以桩长为6m。运用干拌水泥碎石桩对该路段路基加固五年以后,又进行了通车运营。路面本身再无新的纵向裂缝产生,同时路基也没有发生沉降现象。有效的控制了路基、路面病害的的发生。

实验数据及相关信息表明,本文关于干拌水泥碎石桩加固路基的理论与方法是切实可行的。

结语：

本文阐述了运用干拌水泥碎石桩加固路基技术的设计理论与方法,在加强路基土回弹模量的同时降低了路基的强度,提出了在技术、经济方面合理的措施,为今后干拌水泥碎石桩路基加固技术的广泛应用提供了理论依据。

参考文献

[1] 李晓峰.干拌水泥碎石桩路基加固技术研究[J].中国科技纵横，2018(9):109-110.

[2]王海宏.干拌水泥碎石桩在公路软基加固中的应用[J].科技资讯，2018,16(3):46,48.

[3] 崔高雅.CGMT桩在路基加固工程中的应用研究[J].科学与财富，2018(9):268.

[4] 臧虎全.CGMT桩在高速公路路基加固中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017(25):1220.