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【摘 要】软土地基处理是公路建设的重要环节。经济、环保、科学、高效地做好软基处理关系到工程的质量、交通的安全和国家的利益。结合大广高速公路建设探讨夯实水泥土桩法在软土地基处理中的应用。
【关键词】软土地基处理；高速公路；夯实水泥土桩
1.引言
在公路建设中常常遇到软土地基的处理问题。公路软基处理是公路施工和正常营运质量保证的前提，很多公路因为软基处治不当而引起路堤失稳、沉降破坏，进而产生路面不平和不均匀沉降的路面早期损坏现象。在公路建设领域，正确认识软土地基不同处理方法的加固机理，根据工程条件选择先进合理的软基处理技术方案，是减少工程投资、加快工程进度和确保工程质量的必要保证。在大庆到广州高速公路建设河北省段的建设过程中，大量地质段需要进行软土地基处理。其中夯实水泥土桩法被广泛应用。
2.夯实水泥土桩的设计与施工要点
2.1 夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比，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、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固，对地下水位以下情况，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。
2.2设计：
（1）夯实水泥土桩处理地基的深度，应根据土质情况、工程要求和成孔设备等因素确定。
（2）夯实水泥土桩桩孔直径宜為300mm-600mm，可根据设计及所选用的成孔方法确定，桩距宜为2-4倍桩径。
（3）桩长的确定：当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬度埋藏深度确定；当相对硬层埋藏深度较大时，应按建筑物地基的变形允许值确定。
（4）在桩顶面应铺设100-300mm厚的褥垫层，垫层材料可采用中砂、粗砂或碎石等，最大粒径不宜大于20mm。
（5） 夯实水泥土桩复合地基承载力特征值应按现场复合地基载荷试验确定。
（6） 桩孔内夯填的混合料配合比应按工程要求、土料性质及采用的水泥品种，由配合比试验确定。桩体强度宜取28天龄期立方体试块抗压强度平均值。
（7） 地基处理后的变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定执行。计算深度必须大于复合土层的深度。复合土层的压缩模量可按本规范9.2.8条确定。
2.3施工
（1）夯实水泥土桩的施工，应按设计要求选择成孔工艺。挤土成孔可选用沉管、冲击等方法；非挤土成孔可选用洛阳铲、螺旋钻等方法。
（2）夯填桩孔时，宜选用机械夯实。分段夯填时，夯锤的落距和填料的厚度应根据现场试验确定。混合料的压实系数不应小于0.93。
（3）材料搅拌：根据室内配比试验，针对现场地基土的性质，选择合适的水泥品种混合料含水量应满足土料的最优含水量Wop，允许偏差不大于±2%，土料与水泥应拌合均匀，水泥用量不得少于按混合料配比试验确定的重量。土料中有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土。使用时应过10～20mm筛，混合料含水量应满足土料的最佳含水量，其允许偏差不得大于±2%。土料与水泥应混合均匀，水泥用量不得少于配比试验确定的量。垫层材料应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。垫层铺设时应压（夯）密实，夯填度不得大于0.9。采用的施工方法应严禁使基地土层扰动。
（4）夯填：夯填桩孔时，宜选用机械夯实，分段夯填时，夯锤的落距和填料厚度应根据现场试验确定，混合料的压实系数不应小于0.93。孔内填料前孔底必须夯实，桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高200-300mm。
（5）成孔施工应符合下列要求：
①桩孔中心偏差不应超过桩径设计值的1/4，对条形基础不应超过桩径设计值的1/6；
②桩孔垂直度偏差不应大于1.5%；
③桩孔直径不得小于设计桩径；
④桩孔深度不应小于设计深度。
（6）向孔内填料前孔底必须夯实。桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高200～300mm。垫层施工时应将多余桩体凿除，桩顶面应水平。
（7）施工过程中，应有专人监测成孔及回填夯实的质量，并做好施工记录。如发现地基土质与勘查资料不符时，应查明情况，采取有效处理措施。
（8）雨期或冬季施工时，应采取防雨、防冻措施，防止土料和水泥受雨水淋湿或冻结。
2.4质量检验
（1）施工过程中，对夯实水泥土桩的成桩质量，应及时进行抽样检验。抽样检验的数量不应少于总桩数的2%。对一般工程，可检查桩的干密度和施工记录。干密度的检验方法可在24h内采用取土样测定或采用轻型动力触探击数N10与现场试验确定的干密度进行对比，以判断桩身质量。
（2）夯实水泥土桩地基竣工验收时，承载力检验应采用单桩复合地基荷载试验。对重要或大型工程，应进行多桩复合地基荷载试验。
（3）夯实水泥土桩地基检验数量应为总桩数的0.5%-1%，且每个单体工程不少于3个点。
3.夯实水泥土桩在公路软基处理中的应用
3.1工程概述
该工程地基基础设计采用水泥、土混合填料基础，压实系数不应小于0.93，灰土桩桩中心距1.50米，桩孔直径为350mm，夯填后，桩体直径平均不小于500mm；成桩后，桩顶夯填高度大于设计桩顶标高500mm，垫层施工时将多余桩体凿除，桩顶面保证水平。基础形式为钢筋混凝土筏板基础。
3.2成孔
按设计图纸要求，水泥挤密桩总根数411根，采用机械成孔，长孔直径350mm，成桩直径500mm，桩长不小于6.0m。复合地基处理前应小范围试打，取得有效参数且满足设计要求后，方可大面积推开，在成孔顺序上可先外排后内排，同排桩间隔1～2孔进行，成孔过程中及时检查成孔，避免缩颈、回淤及渗水现象。成孔后尽快回填夯实，防止土块和杂物落入孔内，成孔后及时通知地质及设计人员现场验孔以确认土层及孔位正确，遇到填坑、空洞等特殊不良情况应通知设计人员进行处理。
3.3材料
桩体采用水泥、土混合填料，桩孔内夯填的混合料配合比应按工程要求、土料性质及采用的水泥品种，由配合比试验确定，填料强度取28d龄期试块的立方体抗压强度平均值不小于5.0Mpa。涂料中有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，使用时应过10-20mm筛。
3.4 夯填要求
回填时夯机用机械夯实，夯锤重量不小于1000kg，填料采用分段夯填，夯锤的落距和填料厚度应根据现场试验确定，混合料的压实系数不应小于0.93。人工填料时应指定专人按试验后确定的规定数量均匀填进，不得盲目乱填，向孔内填料前孔底必须夯实，桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高500mm，垫层施工时应将多余桩体凿除，桩顶面应保证水平。垫层材料可采用中砂、粗砂或碎石等，最大粒径不宜大于20mm，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。垫层铺设时应压（夯）密实，夯填度不得大于0.9，施工时应严禁使基底土层扰动。施工过程中，对夯实水泥土桩的成桩质量应及时进行抽样检验，并做好施工记录。
参考文献：
[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
[2]《公路路基设计规范》JTGD30-2004
[3]冯守中《公路软基处理新技术》人民交通出版社2008-09出版
【关键词】软土地基处理；高速公路；夯实水泥土桩
1.引言
在公路建设中常常遇到软土地基的处理问题。公路软基处理是公路施工和正常营运质量保证的前提，很多公路因为软基处治不当而引起路堤失稳、沉降破坏，进而产生路面不平和不均匀沉降的路面早期损坏现象。在公路建设领域，正确认识软土地基不同处理方法的加固机理，根据工程条件选择先进合理的软基处理技术方案，是减少工程投资、加快工程进度和确保工程质量的必要保证。在大庆到广州高速公路建设河北省段的建设过程中，大量地质段需要进行软土地基处理。其中夯实水泥土桩法被广泛应用。
2.夯实水泥土桩的设计与施工要点
2.1 夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比，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、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固，对地下水位以下情况，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。
2.2设计：
（1）夯实水泥土桩处理地基的深度，应根据土质情况、工程要求和成孔设备等因素确定。
（2）夯实水泥土桩桩孔直径宜為300mm-600mm，可根据设计及所选用的成孔方法确定，桩距宜为2-4倍桩径。
（3）桩长的确定：当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬度埋藏深度确定；当相对硬层埋藏深度较大时，应按建筑物地基的变形允许值确定。
（4）在桩顶面应铺设100-300mm厚的褥垫层，垫层材料可采用中砂、粗砂或碎石等，最大粒径不宜大于20mm。
（5） 夯实水泥土桩复合地基承载力特征值应按现场复合地基载荷试验确定。
（6） 桩孔内夯填的混合料配合比应按工程要求、土料性质及采用的水泥品种，由配合比试验确定。桩体强度宜取28天龄期立方体试块抗压强度平均值。
（7） 地基处理后的变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定执行。计算深度必须大于复合土层的深度。复合土层的压缩模量可按本规范9.2.8条确定。
2.3施工
（1）夯实水泥土桩的施工，应按设计要求选择成孔工艺。挤土成孔可选用沉管、冲击等方法；非挤土成孔可选用洛阳铲、螺旋钻等方法。
（2）夯填桩孔时，宜选用机械夯实。分段夯填时，夯锤的落距和填料的厚度应根据现场试验确定。混合料的压实系数不应小于0.93。
（3）材料搅拌：根据室内配比试验，针对现场地基土的性质，选择合适的水泥品种混合料含水量应满足土料的最优含水量Wop，允许偏差不大于±2%，土料与水泥应拌合均匀，水泥用量不得少于按混合料配比试验确定的重量。土料中有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土。使用时应过10～20mm筛，混合料含水量应满足土料的最佳含水量，其允许偏差不得大于±2%。土料与水泥应混合均匀，水泥用量不得少于配比试验确定的量。垫层材料应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。垫层铺设时应压（夯）密实，夯填度不得大于0.9。采用的施工方法应严禁使基地土层扰动。
（4）夯填：夯填桩孔时，宜选用机械夯实，分段夯填时，夯锤的落距和填料厚度应根据现场试验确定，混合料的压实系数不应小于0.93。孔内填料前孔底必须夯实，桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高200-300mm。
（5）成孔施工应符合下列要求：
①桩孔中心偏差不应超过桩径设计值的1/4，对条形基础不应超过桩径设计值的1/6；
②桩孔垂直度偏差不应大于1.5%；
③桩孔直径不得小于设计桩径；
④桩孔深度不应小于设计深度。
（6）向孔内填料前孔底必须夯实。桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高200～300mm。垫层施工时应将多余桩体凿除，桩顶面应水平。
（7）施工过程中，应有专人监测成孔及回填夯实的质量，并做好施工记录。如发现地基土质与勘查资料不符时，应查明情况，采取有效处理措施。
（8）雨期或冬季施工时，应采取防雨、防冻措施，防止土料和水泥受雨水淋湿或冻结。
2.4质量检验
（1）施工过程中，对夯实水泥土桩的成桩质量，应及时进行抽样检验。抽样检验的数量不应少于总桩数的2%。对一般工程，可检查桩的干密度和施工记录。干密度的检验方法可在24h内采用取土样测定或采用轻型动力触探击数N10与现场试验确定的干密度进行对比，以判断桩身质量。
（2）夯实水泥土桩地基竣工验收时，承载力检验应采用单桩复合地基荷载试验。对重要或大型工程，应进行多桩复合地基荷载试验。
（3）夯实水泥土桩地基检验数量应为总桩数的0.5%-1%，且每个单体工程不少于3个点。
3.夯实水泥土桩在公路软基处理中的应用
3.1工程概述
该工程地基基础设计采用水泥、土混合填料基础，压实系数不应小于0.93，灰土桩桩中心距1.50米，桩孔直径为350mm，夯填后，桩体直径平均不小于500mm；成桩后，桩顶夯填高度大于设计桩顶标高500mm，垫层施工时将多余桩体凿除，桩顶面保证水平。基础形式为钢筋混凝土筏板基础。
3.2成孔
按设计图纸要求，水泥挤密桩总根数411根，采用机械成孔，长孔直径350mm，成桩直径500mm，桩长不小于6.0m。复合地基处理前应小范围试打，取得有效参数且满足设计要求后，方可大面积推开，在成孔顺序上可先外排后内排，同排桩间隔1～2孔进行，成孔过程中及时检查成孔，避免缩颈、回淤及渗水现象。成孔后尽快回填夯实，防止土块和杂物落入孔内，成孔后及时通知地质及设计人员现场验孔以确认土层及孔位正确，遇到填坑、空洞等特殊不良情况应通知设计人员进行处理。
3.3材料
桩体采用水泥、土混合填料，桩孔内夯填的混合料配合比应按工程要求、土料性质及采用的水泥品种，由配合比试验确定，填料强度取28d龄期试块的立方体抗压强度平均值不小于5.0Mpa。涂料中有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，使用时应过10-20mm筛。
3.4 夯填要求
回填时夯机用机械夯实，夯锤重量不小于1000kg，填料采用分段夯填，夯锤的落距和填料厚度应根据现场试验确定，混合料的压实系数不应小于0.93。人工填料时应指定专人按试验后确定的规定数量均匀填进，不得盲目乱填，向孔内填料前孔底必须夯实，桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高500mm，垫层施工时应将多余桩体凿除，桩顶面应保证水平。垫层材料可采用中砂、粗砂或碎石等，最大粒径不宜大于20mm，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。垫层铺设时应压（夯）密实，夯填度不得大于0.9，施工时应严禁使基底土层扰动。施工过程中，对夯实水泥土桩的成桩质量应及时进行抽样检验，并做好施工记录。
参考文献：
[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
[2]《公路路基设计规范》JTGD30-2004
[3]冯守中《公路软基处理新技术》人民交通出版社2008-09出版