夯实水泥土桩复合地基在高速公路中的应用论文QC.docx

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夯实水泥土桩复合地基在高速公路中的应用论文QC

夯实水泥土桩复合地基在高速公路中的应用以及质量控制要点

郭春萌

[摘要]：

分析了夯实水泥土桩复合地基的承载机理和特征，结合工程实例，介绍了水泥土夯实桩的施工工艺，并且对过程中的质量控制做了重点概述，结果表明应用夯实水泥土桩处理地基效果良好。

关键词：

夯实水泥土桩复合地基夯填工艺桩身强度质量控制

Keywords:

rammed-cement-soilpilecompositefoundationramtechnologypilebodyintensityqualitycontrol

随着高速公路工程建设的迅猛发展，地基处理手段也日趋多样化，如何能够既节省工程造价又收到良好的使用效果，夯实水泥土桩复合地基由于其充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势和相对低廉的工程造价在张石高速公路北出口支线工程中得到应用。

本工程应用夯实水泥土桩复合地基，充分发挥了水泥土桩的抗变形性能，并通过褥垫层的设置发挥桩间土的承载力，再配合双向土工格栅提高整体承载功能，收到了较好的使用效果。

1基本原理

夯实水泥土桩机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比（一般体积比为1：

7），在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土桩。

桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。

夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩，不仅适用于地下水位以上淤泥质土等软土地基加固，对地下水位以下，在进行降水处理后，采取夯实水泥土桩进行地基加固，也是行之有效的一种方法。

夯实水泥土桩通过两方面作用使地基强度提高：

一是成桩夯实过程中挤密桩间土，使桩周土强度有一定程度的提高；二是水泥土本身夯实成桩，且水泥与土混合后可产生离子交换等一系列物理化学反应，使桩体本身有较高强度，具水硬性。

处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高。

复合地基设计中，路基与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。

路基下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。

若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不成为复合地基。

路基下设置褥垫层，桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。

2工程概况

张石高速公路石家庄北出口支线工程地质勘察全长约13公里，本段路线位于正定县城以西，滹沱河以北。

路线经过区域的地势绝大部分地势平坦开阔，为山前冲积洪积平原地貌。

山前地带主要为河流出山口的冲积洪积扇平原，地面坡度较大，被微切割，主要为黄土和黄土状土。

冲积平原地区为古河道泛滥区，多数为亚砂土、亚粘土堆积，其中冲积扇上部和决口扇上多为粉细砂堆积；古河道高地上多为亚砂、亚粘土堆积；古河床低地多为亚粘土、亚粘土堆积。

总体表现为平原地形、地貌。

路线经过区域无软弱夹层及其它不良地质条件存在，具有良好的路基工程地质条件况。

全线软土地基段落部分采用水泥土桩复合地基进行加固处理复合地基承载力设计值172kPa。

采用机动洛阳铲或长螺旋钻成孔，设计孔径30cm，孔深3m～5m，间距1m，桩身强度为3MPa，50砂砾褥垫层，垫层上铺设双向经编土工格栅，要求每延米纵、横向极限抗拉强度不小于50Kn／m，断裂伸长率小于4％.伸长率≤10%

3施工工艺

3.1测放桩位

用经纬仪测准定位桩，以定位桩为基准用工程钢尺测放桩位，要求桩孔中心点偏差不大于100mm。

3.2成孔

采用人工洛阳铲成孔，成孔后用束铲修孔，保证桩孔上下同径，要求桩径偏差不大于20mm；同时要求桩孔深度偏差不大于100mm，桩孔垂直度不大于1．5％桩长。

3.3水泥土填料配制

水泥土拌合料配比准确，土和水泥按比例混合后先人工拌和一次，再由粉土机粉碎拌和，含水量控制在最佳含水量的允许偏差为+2％（现场用料必须进行含水量检测。

当采用经验法测定时，即以手握成团，离地1m，掉地即散为宜），拌和好的混合料要求在2h内用于成桩，否则为弃料，以最优含水量15％左右为宜。

因施工天气炎热，必要时洒水，使其含水量接近最优含水量，拌和好的填料要求2h内用于成桩。

3.4填夯成桩

此次施工采用偏心轮夹杆式夯实机进行夯实施工，选用0．15t

夯锤，落距0．75m。

工程桩开始施工前先进行试桩，以确定施工参数。

经试桩并检验，选用一锹三击的桩体填夯施工参数，可确保施工质量满足规范及设计要求。

填料前先进行孔底夯实，以听到清脆的夯实音为准。

填料时执行一锹三击的施工参数，严禁突击填料；同时根据场地实际情况，上部灰渣层加密夯击数，以听到清脆的夯实音为准。

夯填至桩顶0．2m时，采用素土回填夯实，封顶养护。

每根桩要一气呵成，不得中断，防止出现松填或漏夯现象，同时现场要采取必要的排水措施，防止地表水灌入孔内造成塌孔。

桩身均匀性和密实度检测要求成桩2h内（小于水泥初凝时问），采用轻便触探仪检测，试验结果符合设计图纸的要求。

3.5施工工艺流程：

平整场地一测量放线一布置桩位一第一根桩成孔一水泥土拌和一夯实孔底一填料一夯实一第二根桩成孔一填料一封顶一检测一铺设砂砾垫层一土工格栅

4质量检查控制要点及目标值

4.1质保体系

1）施工单位的资质条件及各管理、技术人员的岗位职责；

2）原材料

质保体系（水泥、砂、石）及成品的贮运条件；

3）测量仪器、计量仪器及成桩机械的定期鉴定情况；

4）周边建筑物、构筑物及地下管线的防护措施；

4.2设计图纸和施工组织设计

详细查看图纸说明和施工组织设计，明确桩基类型、数量、单桩设和施工组容许承载力、设计桩长、桩径、桩顶标高、试桩要求、桩位偏差要求。

4.3质保资料

1）水泥、土等原材料质量证明书、复试报告；

2）桩基轴线放线定位及复核测量记录；

3）打桩施工质保资料记录、基验收记录等；

4））单桩及复合地基测试报告；

5）桩位轴线偏差和标高验收记录；

6）桩基分项工程质量检验评定资料；

7）桩基竣工验收证明；

8）桩位竣工图

4.4实物质量

1）成孔检查成孔孔位、孔径、孔深、垂直度等；

2）配料严格按设实物质量，计要求配比配制（土过筛），混料拌制均匀，含水率现场要达到“手握成团，落地开花”；

3）夯填孔底夯实（听到清脆响声），检查桩顶标高，成桩按2％（每班不少于2根）抽查干密度，做好施工记录

4.5施工质量基本要求：

1）审查施工单位资质等级是否可承接相应的桩基的施工任务；

2）各项桩基工程，必须按设计要求、现行规范、标准、规程．委托有资质证书的检测单位进行承载力和桩身质量的检测;

3）为了检验施工单位的技术与设备及施工工艺，在桩基工程施工前应进行试桩或试成孔，以便施工单位检验施工设备、施工工艺及技术参数；对需要通过试桩检测确定桩基承载力的工程,应按照规范和设计要求的试桩数量进行,试成孔数量不少于2个；

4）桩基轴线测量定位施工质量,必须经总包、建设或监理单位复核签认，施工过程中应对其做系统检查，每5d不少于1次，控制桩应妥加保护，若发现位移应先检查其正确性后再行纠正．并做好记录；

5）成桩结束后，休止一段时间后才可进行基坑开挖并应制定合理的施工程序；截桩和施工褥垫层必须严格按图纸要求进行，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土，造成地基土层扰动；

6）成桩结束后应按设计要求进行成桩质量检测，检测数量和方法由设计单位以书面方式确定。

具体要求，详见《夯实水泥土桩复合地基质量检验标准》

夯实水泥土桩复合地基质量检验标准

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

单位

数值

桩径

mm

-20

用钢尺量

桩长

mm

+500

测桩孔深度

桩体干密度

设计要求

现场取样检查

地基承载力

设计要求

按规定的方法

含水量（与最优含水量比）

%

±2

烘干法

水泥质量

设计要求

查产品质量合格

证书或抽样送检

桩位偏差

满堂布桩≤0．40D

条基布桩≤O，25D

用钢尺量、

D为桩径

桩孔垂直度

%

≤1.5

线锥、卷尺

褥垫层夯填度

≤0．90

用钢尺量

5施工质量检查方法及措施

坚持以“事前控制为主，严格监督检查”的原则，仔细核查下发的技术文件、施工方案，并依据此细则及有关规定、规程直接进行现场监督检查技术指导工作。

5.1施工质量检查方法

夯实水泥土桩工程质量检查工作主要采取对原材料的见证取样和对整个施工过程中的旁站检查。

内业：

技术人员应仔细按照规范制作技术交底，审查能否有效指导现场施工作业并保证安全有序的施工。

外业：

现场技术人员对整个施工过程进行检查，在现场发现并提出问题，通知并督促施工方依照既定的施工方案操作要求进行作业，并及时准确地填写记录。

5.2施工现场质量问题的预防措施

5.2.1成孔

1）钻孔过程中遇到石块、灰土块等障碍物而钻不到预定深度，这是处理地基经常遇到的问题。

处理方法有两种：

a．桩孔移位。

如石块尺寸不大于1．0m，可用桩孔移位的方法。

实践证明，在保持置换率不减的情况下，复合地基对桩位要求不是特别严格，只要不移出基础边界外，在石块旁边重新钻孔，并把不够深的孔用水泥土夯填成短桩同样有效。

b．挖除障碍物。

如障碍物较大、较浅或大面积地存在，可采用人工或机械挖除，再用素土分层夯填至施工平面，重新定位、钻孔。

对本工程而言，施工单位在遇到这样的问题后，应及时向现场技术人员报告，通过正常的变更手续后再进行施工，不得私自处理。

2）遇水灌孔：

施工期内，经常遇到下雨天气，这时应用井盖、塑料布等盖好，防止雨水灌入钻好的孔内。

如雨水灌入孔内（或其他原因引起水灌孔），则视不同情况采取相应措施：

a孔内雨水较多，应用泥浆泵逐孔抽水；

b．虽经雨水浸泡，但孔径、孔深基本未受影响。

抽水之后，把C15干拌混凝土倒入孔内，以盖过水为准，夯填水泥土混合料之前先夯实干拌混凝土；

c.经雨水浸泡后，桩孔出现塌孔、缩颈等现象，可用干土回填，再重新钻孔。

如塌孔严重，甚至出现大面积塌陷，则会降低桩间土的承载能力，还需要考虑加桩或减小桩距等措施。

如遇到这样的问题也应及时上报，不得私自处理。

3）漏钻孔：

施工中漏钻孔也是常见问题之一。

钻孔时，应有专人逐桩做好施工记录，并把钻好的孔，在有编号的图纸上逐一做好标记.

5.2.2拌和水泥土

1）拌料不均匀。

土和水泥拌和不均匀，是夯实水泥土桩常见的质量通病。

治理方法是：

a．尽量采用强制式混凝土拌合机拌料。

b．如采用人工拌料，至少应拌3遍。

c.拌料场地宜离开桩孔适当距离，拌好后用小推车或其他运输工具运至桩孔边，这是防止未拌匀混合料填入孔内的关键措施。

尤其在边拌、边填、边夯的情况下，难免将未拌匀的混合料填入孔内。

采取异处拌和的办法，可以杜绝此类问题发生。

2）拌合料含水量偏低或偏高。

混合料含水量应满足土料的最优含水量，其允许偏差不得大于±2％。

工地检验方法，是用手将混合料紧握成团，两指轻捏即碎为宜。

如土料含水量过大，拌料时容易形成土团，且不易夯密实，需风干或另选含水量较小的土料；如土料含水量不足，成桩后桩体强度上升很慢，应边拌料边喷水，避免形成土团。

5.2.3夯填水泥土

1）填料不均匀。

夯填过程中，易发生填料过快过慢或忽多忽少的现象，这样极易造成桩体强度不均匀。

处理方法是：

a．填料只允许专人填，不允许两人以上向孔内填料；

b．填料人员不可向孔内大量推料，严防小推车直接把拌合料倒入孔内。

2）夯击不密实。

其原因及治理措施如下：

a．一次填料过多。

应控制填料量保持均匀；

b．夯击能量不够。

应检查夯锤重量和落距是否满足要求；

c．夯杆偏斜。

应调整夯实机，使夯杆与孔壁平行，保持锤头垂直下落，严防锤头擦壁。

3）钻好的孔漏填，是施工中的质量通病之一。

应安排专人在夯填时逐桩做施工记录，同时每填完一根桩，即在有编号的桩位图上标出。

整个工程完工后，再对照图纸全部核实一遍。

5.2.4铺垫层

垫层施工应将设计标高以上的多余桩体凿除，桩顶面应齐平。

垫层材料可采用中粗砂或碎石，并级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。

垫层铺设时应压（夯）密实，采用的施工方法严禁使基底土层扰动。

6处理效果检验

1）桩体夯实质量检验，采用SH-30型钻机桩身钻孔，小环刀深层取样进行干密度测试。

按规范要求，施工当天随机抽取检验；抽取量不少于当天施工桩数的2％；且每根抽检桩每米环刀取样一件，检测其干密度并计算压实系数。

累计取样55件，检测计算结果：

压实系数大于0．93的试样5l件，占总试样的92．7％，完全满足规范要求。

2）在抽检桩每米环刀取样后，随即用轻型动力触探器进行现场原位测试。

实测结果每10cm击数，Nl0>30击，远远大于规范要求。

3）据加筋挡土墙完工后沉降观测资料，观测结果基本无下沉。

7结束语

夯实水泥土桩处理地基是一种效果明显的处理方法，用夯实水泥土桩加固后的复合地基比原地基变形模量会有较大增长，抗变形能力有明显提高。

施工过程中，应尽量减少人为因素的不良影响，采用机械代替人工，这是提高夯实水泥土桩施工质量的关键。

目前条件下，建议成孔采用机械洛阳铲或螺旋钻孔机，拌料采用强制式混凝土搅拌机，夯填采用夹板锤式连续夯实机。

这样既能提高成桩效率，又能提高成桩质量，能使夯实水泥土桩技术得到更广泛的应用。

本工程的施工严格按照以上各方面及措施进行质量控制，复合地基的各项指标均达到设计要求，都得到了业主总监办的好评。

参考文献：

1.中华人民共和国行业标准.公路桥涵施工技术规范（JTG041-2000）.人民交通出版社，2004.6

2.夯实水泥土桩复合地基的工程应用研究鲁玉芬刘稳军华根应《西部探矿工程》2006年第18卷第9期

3.夯实水泥土桩复合地基技术新进展张振拴王占雷 中国建材工业出版社2007年11月

4地基基础处理技术与实例刘福臣林世乐黄怀峰化学工业出版社2009.4