孙亚东 任政界
河北建设集团股份有限公司
摘 要：夯实水泥土桩是一种具备一定压缩性的柔性桩，经由两种过程来提高地基强度，本文结合京德高速2标项目，对提高夯实水泥土桩的强度、复合地基承载力等提出了几点主要的控制措施。
关键词:软土地基处理；措施
一、前言
近年来，随着经济的不断发展，现代建设也随之不断发展，基础建设的规模在不断扩大，软土地基工程施工在房建、市政、高速公路等工程中经常出现，在地基处理手段日趋多样化的今日，夯实水泥土桩复合地基施工操作相对简单、工程造价相对低廉、施工原材易取的优点得到了凸显。
二、实例工程概况
京德高速ZT2标段，全长14.47Km，对小构造物段采用夯实水泥土桩处理，工程包含夯实水泥土桩28738根，桩长6-9m，共计长度22万米，桩径0.4m，桩间距1.2～1.5m。
三、夯实水泥土桩的工作原理及施工工艺
夯实水泥土桩采用人工成孔或机械成孔，选用符合要求的土质材料，与水泥按一定配比(一般体积比宜取1：5～1：8)，在孔外采用人工或机械进行混合料的充分拌和，制成均匀的水泥土，分层向孔内回填并夯实，制成均匀的水泥土桩。
夯实水泥土桩经由两种过程来提高地基强度，一是水泥土自身夯实成桩过程当中，水泥与土拌合夯实后，可产生一系列物理化学反应，使桩体自身有较高强度和水硬性，二是成桩夯实过程中夯实桩位土、挤密桩间土，使桩周土及桩体土强度有一定程度提高。夯实水泥土桩和桩周土在外荷载作用下形成复合地基，处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高。
四、夯实水泥土桩质量控制措施
4.1 严格控制原材料的质量
4.1.1 水泥的质量控制
（1）保证车车检验，加大检测频率。
（2）加强拌合场水泥储存管理。本标段水泥土采用当场拌合，拌合料场要根据工程量大小和每天的生产能力，保证足够的水泥储备，现场根据材料供应商提供的出场材质单，分批次存放水泥，防止不同批次水泥中存在不合格产品，造成混淆，避免造成更大的经济损失。同时在水泥存放时做好防水防潮措施，雨季配备足够的覆盖物资，防止水泥因雨水浸泡而失效。当对水泥质量存在不确定或受潮或存放时间超过3个月时，应重新取样复验，并应按其复验结果使用。
（3）按规定选择水泥品种，严格控制水泥的质量。
水泥初终凝时间是确定水泥土桩的施工控制时间的重要依据。水泥通常选取初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min的普通硅酸盐水泥，水泥标号宜为42.5号；对水泥的检测项目必须全面检测，尤其是凝结时间、胶砂强度及安定性试验；水泥到场后要及时取样，实时试验。
4.1.2 土的质量控制
（1）土料宜采用黏性土、粉土、粉细砂或渣土，土料中的有机物质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，使用前应过孔径为10mm～20mm的筛。
（2）严格按照规定频率进行土样检验。
本标段所用土料均为钻孔出土，根据地勘报告及现场钻孔发现，本标段埋深10m范围内土质分布相同，均为黏土。项目部试验部门对试桩所用土料进行取样试验主要对液塑限、密度等进行试验，土料各项检测数据均符合要求。
4.2 配合比的优化与控制
水泥土桩混合料的质量优劣，配合比是关键。规范规定，水泥与土的体积比宜取1：5～1：8，为保证水泥土桩的质量和强度，施工中水泥用量在配合比的设计用量基础上增加0.5%。
4.2.1 配合比设计。
根据规范及设计要求，进行配合比的设计与验证。
首先按照设计及规范要求进行土质及水泥原材检测，检测合格后按照设计要求进行混合料的室内拌合，制备符合要求的混合料，混合料制备完成后进行水泥土试块（边长为70.7mm的立方体）的制作工作，随后将试块于室内在标准养护条件下养护28天，待养护完成后进行试块强度检测，验证当前配合比试块强度是否达到设计要求。
本标段选用以上已检测完成的土料及水泥进行配合比试验，为检测不同掺灰量（灰剂量分别为：11%、13%、15%、17%、19%）下混合料强度，考查灰剂量对桩体强度的影响，特选用不同掺入比制备试件，在相同标养条件下进行28天养护.
具体检测数据如下：
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通过对设计掺灰量试块进行数据检测发现，此设计配合比用于实体工程施工，可满足桩体设计强度要求。
4.2.2 严格控制混合料拌合质量。
混合料可采用机械搅拌，亦可以采用人工搅拌，当用机械搅拌时，搅拌时间不应少于1min，当用人工搅拌时，拌合次数不应少于3遍，根据相关技术规范及国内外施工经验，一般情况下人工拌合质量相对较差，混合料拌合不均，造成局部水泥计量无法达到设计要求，此部位取芯不成型，因此在工程实体施工中宜采用机械拌合。
在实际施工过程中，由于拌合不规范等原因，掺灰量较设计掺灰量，降低0.5%，因此，为保证水泥土桩的质量和强度，施工中水泥用量在配合比的设计用量基础上增加0.5%。
4.2.3 含水量的调整和控制。
为确定含水量对桩体强度的影响，在水泥品种、水泥标号、土质、掺灰量、击实功相同的条件下，对不同含水量（含水量分别为：9%、11%、13%、15%、17%）混合料所制作试块强度进行检测，具体检测数据如下：
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通过试验发现，混合料含水量在最佳含水量±1%时，夯实水泥土桩试块有最大的强度。
夯实水泥土桩混合料在配制时，如土料含水量过大，需翻拌晾晒或添加含水量较小的土料进行混合。含水量过小应适量加水，拌和好的混合料在现场可按“一攥成团，一捏即散”的原则对混合料的含水量进行鉴别。配制时间超过2h的混合料严禁使用。
4.3 提高夯实水泥土桩的密实度
夯实水泥土桩的强度，一部分为水泥胶结体的强度，另外一部分为夯实后密实度增加而提高的强度，因此桩体的密实度对桩体强度具有明显影响，夯实水泥土桩密实一般采用桩体夯实机，分层回填，分层夯实。
施工过程中及时总结，以充分保证桩体密实度：
（1）夯锤选用梨形或锤底为盘形，此类夯锤可使其夯实时产生水平挤土力，使桩间土挤密，不仅保证桩中心的密实度，同时可对桩体四周混合料充分密实。通过施工发现，适当调大夯锤底部弧度及尖度，可使桩周混合料及桩间土更加密实。
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图1 夯锤调整示意图
（2）规范规定，锤体直径与桩孔直径之比宜取0.7～0.8，锤体质量应大于120kg，夯锤每次提升高度，不应低于700mm。
（3）由于夯实水泥土桩一般桩长较短，端阻力较大。因此，在进行填料前，应将孔底进行充分夯实，同时若孔底含水量较高，可根据实际情况，事先填入少量碎石或干拌混凝土，再进行孔底夯实。
夯实填料时，应做到“填——夯”平衡，每次夯实填料不宜过多，否则会对桩体的密实度及均匀性造成较大影响，严禁突击或超厚填料，施工过程中根据夯实功能严格控制填料速度。
本标段采用一体机夯锤质量为160kg，每次可提升800mm，夯锤直径为32cm，锤体直径与桩孔直径之比为0.8，每次回填厚度为7cm，分别进行5、6、7、8、9、10次夯击，进行压实度检测，具体检测结果如下：
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通过现场试验发现，本设备夯击8次后，桩体压实度可满足规范及设计要求，通过实体工程施工总结及试验检测发现，锤体直径越大、锤体质量越大、夯锤每次提升高度越高、夯击次数越大，即夯实功能越大，桩体密实度越高，夯实功能增加到一定限度以上，效果提高迟缓。然而过度增大夯实功能，超过土体的极限强度会致使土体破坏。
五、质量检测
通过实体施工发现，夯实水泥土桩桩体强度与水泥用量、混合料含水量、混合料夯实度等有密切关系，因此在施工过程中，应加大对水泥原材及土质的检测力度，严控水泥用量、混合料含水量、填夯平衡及桩体夯实度，及时进行各项数据检测工作。
在成桩28d后进行钻探取芯，抽检频率应为总桩数的1.5%，取芯位置宜在桩径2/5。应将代表性芯样加工成φ×h=50mm×100mm的圆柱体，进行无侧限抗压强度试验。强度值应达到设计要求。
在成桩28d后进行荷载试验，检测单桩承载力和复合地基承载力，抽检频率应为总桩数的0.3%，且不应少于3处。测定的承载力应达到设计要求。
六、结束语
施工操作相对简单、工程造价相对低廉、施工原材易取等优点，使得夯实水泥土桩在众多软基处理施工施工方法中脱颖而出，随着夯实水泥土桩在工程施工中得到广泛应用，其施工技术也在不断完善提高。但由于其施工过程中各项指标相互关联，如一项未达到相关技术要求，将会对其它指标造成影响，大大影响桩体整理施工质量，因此我们在实际施工过程中，必须要认真总结，深入思考，通过采用先进的施工设备，总结先进的施工工艺，有针对性的进行完善改进，确保夯实水泥土桩在工程施工的应用。
参考文献
[1]《 高速公路夯实水泥土桩复合地基技术规范》 DB13/T 2950-2019；
[2]成晓萍，夯实水泥土桩在湿陷性黄土地区的应用。山西建筑，2014（05）：91-93；
[3]胡波，软土地基夯实水泥土桩施工技术及质量控制。建筑施工，2019（07）：1190-1191。
作者简介：
孙亚东，男，1980年8月20日，汉族，河北保定人，大学本科，高级工程师，研究方向：道路桥梁。任政界，男，1993年3月21日，汉族，河北沧州人，大学本科，助理工程师，研究方向：道路桥梁。