1、前言
在高速公路施工中软基处理方法常用的有：塑料排水法、砂垫层法、等载、超载预压法、固结法、反开挖法、灰土桩、干拌碎石桩等等，干拌水泥碎石桩为常见的一种软基处理方法，能快速实现地基的稳定性，保证填土，减少路基的不稳定沉降量，能显著提高地基承载力，改变地基土的变形特征,以满足基础设计要求。
干拌水泥碎石桩由于是干拌水泥碎石桩体与地表渗水、桩间土经过物理和化学作用形成的复合地基，大大提高了地基承载力，适应于陕西境内的湿陷性黄土。近年，陕西高速公路施工路基应用较为普遍，广东华盟路桥工程有限公司承担的西安—宝鸡、西安—潼关改扩建项目路基处理均采用干拌水泥碎石桩施工，通过大面积的施工，掌握了干拌水泥碎石桩的工艺原理和施工方法。
2、工法特点
干拌水泥碎石桩施工时，用水泥碎石混和料置换路基原料，再捣实处理，对原状土体具有挤密作用,从而使桩周围一定范围内的土层密实度提高，水泥碎石混和料与地表渗水发生物理化学作用,降低路基的含水量，有利于路基稳定,提高地基承载力,满足设计要求。其主要特点是工艺简单，设备要求不高，原材料可以就地取材，与原地貌形成的整体强度高，对路基的不稳定沉降起到有效的抑制作用，有效解决新旧路基拼接处的不稳定沉降，并对加快工期起到积极作用。
3、适用范围
本工法适用于高含水量（≥16%）、低密度的沙性土、粉性土等塑性指数较低的路基软基处理,也可以作为房屋建筑地基补强，服务区地基处理以及路基拓宽的拼接部位等。
4、工艺原理
4.1 由于饱和软土粒间结合力强，孔隙水很难排出土体，在外力作用下，挤压周围的土体，使土体产生侧移和地表隆起，刚度较大的碎石桩体，置换桩体部位的软土，形成复合地基，碎石桩贯穿整个软弱土层，桩端到达下部相对硬层，在上部荷载作用下随着桩土的等量变形逐渐集中到桩上，从而使桩周软弱土分担的压力相应减少起到了应力集中作用，即置换作用。
4.2 干拌水泥碎石桩具有吸收桩间土水分的作用，有利于降低路基填料含水量。干拌水泥碎石桩有效地提高了地基、路基的排水能力，成为防止液化地基的有效技术之一。
4.3在沙性土、粉性土等塑性指数较低的土层中干拌水泥碎石桩施工时的震动或挤压使土体得到挤密，利用横向挤密作用,提高桩间土的强度和桩侧法向应力,使得桩侧摩阻力得到增加,桩体的承载力得到增强,降低天然土质的孔隙率,进而提高了复合地基的承载力。
4.4对于含水量较大的土壤，干拌水泥碎石桩水泥桩体与地表渗水、桩间土经过物理和化学作用形成的固结桩体，具有一定的强度，可有效提高处理后的地基承载力，特别适应于陕西境内的湿陷性黄土区域。
5、工艺流程及操作要点
5.1施工流程图
5.2操作要点
5.2.1工作面的整理:对原地面进行整平处理,进行必要的回填和开挖,以满足临时排水要求,，为了便于设备操作或雨季期施工,宜在其表面铺筑30-50cm厚砂性土,对其硬化，并进行碾压密实以整平场地，形成工作面。
5.2.2放样
先用全站仪进行控制放样,每20-50m一个点,后用水准仪、皮尺或钢卷尺按照图纸设计要求进行细部放样定位，测顶点地面标高,用灰点按桩间距标记碎石桩施打位置并编号。
5.2.3钻机就位
采用螺旋钻机进行钻孔，钻机就位要考虑工序和半成品保护,一般采用到退法施工，调整桩机塔架，将钻机或铲头对准桩位，调整钻杆垂直度,如不满足要求，继续调整直至满足要求为止。
5.2.4钻孔
钻机就位后进行钻孔，做好原始记录，由于进尺较快，随时检查钻杆垂直度和孔位偏差，对出渣土质跟踪检查，与设计地质资料对比，无差异钻至设计深度，若有变化随时通知相关人员至现场商量对策，并在钻孔原始记录中详细记录。
5.2.5孔位检查
设计要求孔位偏差≤10cm，垂直度偏差≤1.5%，成孔直径30cm，成桩直径30cm，成孔后按要求进行检查,为了防止桩体钻出泥土掉入已钻好的孔中，用钢铁皮做成一个套筒套在成孔上,保护成孔。
5.2.6水泥碎石混和料的拌和
拌和采用混凝土拌和机集中拌和，在不加水的条件下按配合比要求拌和均匀，在运输和施工时要防止混和料离析。
5.2.7投料成桩
干拌水泥碎石桩成桩是用人工配合专用夯锤机进行锤击回填, 每次往孔内倒入水泥碎石（厚度不大于30cm），用300kg的重锤进行夯实，落锤高度不小于1m，击实7次，重复这一步骤，自下而上地制作桩体，直至孔口。在此过程中严格控制深度、填料量和锤击次数,做好相应原始记录。
5.2.8确定软基处理的范围、目的和处理后所能达到的各项技术、经济指标，然后再结合该工程的实际情况和当地的施工条件，确定最适当的软基处理方案，软基处理采用干拌水泥碎石桩法处理。
5.3 施工注意事项
5.3.1 桩孔垂直度偏差不应大于1.5%； 5.3.2 施工顺序应考虑隔排隔桩进行跳打； 5.3.3 成桩顶面标高为路基底面标高；
5.3.4 施工时应采用防雨措施，防止拌和料受雨水淋湿； 5.3.5 有搭板的桥和暗涵区域，桩体施工时注意避让。 5.4 试桩
正式施工前应按照所确定的施工工艺进行试桩，以确定最佳夯实次数，一般试桩7～9根。
6、材料与设备
6.1 原材料要求
6.1.1碎石：对选用的碎石应为未风化碎石，经试验检测符合设计要求，碎石的针片状含量不宜大于15%，压碎值不宜大于28%，含泥量不宜大于5%。
6.1.2石屑:采用粒径0—5mm的洁净石粉，含泥量小于7%。 6.1.3水泥：采用PC32.5R以上普通硅酸盐水泥。
根据设计要求，桩身材料由碎石、水泥、石屑均匀拌合而成，水泥采用普通硅酸盐水泥，碎石采用粒径5～20mm的级配碎石，石屑采用粒径0～5mm的石粉，设计配合比为：碎石：石屑：水泥=3.3：2.6：1，。
6.2 主要设备
干拌碎石桩所使用的机械设备见表1。
表1 干拌碎石桩施工所需机械设备表
序号 1 2 3 4 5 6 7 设备名称 混凝土拌和机 装载机 运输车辆 螺旋钻孔机 夯锤机 全站仪 水准仪 型号 150L以内 ZL50C 自卸车 400mm以内 ≥300kg GTS-711 索佳 单位 台 台 台 台 台 台 台 数量 1 1 3-5 3 5-8 1 1 8 9 10 11 塌落度筒 取芯机 回弹仪 压力机 Z1Z-200E 2000型 套 台 套 台 1 1 1 1 7、质量控制
7.1质量控制依据、标准
7.1.1遵照中华人民共和国行业标准现行的《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ018-96）、《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）、《公路工程质量检验评定标准》JTG F-80/1—2004（土建工程）的要求执行。
7.1.2应按本工程的招标文件及业主确定的技术质量标准要求执行。
7.1.3健全质量管理机构，完善以技术负责人，现场负责人结合施工班组为一体的质量控制体系，实行岗位责任制，每道工序每个施工环节实行定人、定岗，并有明确的奖惩措施。
7.1.4 加强质量意识教育，增强全体人员质量观念，做好施工交底和上岗前的培训，将技术标准、质量要求，施工操作方法向每一个参加施工的人员交待清楚，做到人人心中有数，使工程处于全面受控状态。
7.1.5 加强工序间的质量控制检查，强化施工测量检验，技术人员跟班作业，随时督促检查测量试验人员的工作结果，用数据正确指导施工。
7.1.6 加强与监理的配合，出现问题及时反馈，及时处理并做好记录，在试验段完成后，及时总结检测数据，为大面积施工做好准备。
7.1.7 加强施工组织领导，严密组织，科学施工，做好施工过程中的协调，使施工井然有序，忙而不乱，确保工程一次合格。 7.2质量控制措施
碎石桩完成后应在施工中进行沉降观测和路基稳定性观测，并根据观测结果对路基填筑速度和预压期等作必要的调整。
7.2.1原材料质量控制
对所用水泥、河砂、碎石的选择和进料严把质量关（品种、产地、规格、质量等），并按规范、设计要求及时送检。 7.2.2混凝土搅拌质量控制
混凝土搅拌严格按给定配合比上料，做到配料计量准确，保证搅拌时间不少于120秒。 7.2.3成桩质量控制
（1）垂直度控制：钻机就位后，通过调整支架使铲头对准桩位中心。 （2）桩长控制：根据桩长确定成孔深度，按设计要求逐一丈量，并做好记录。 （3）桩位控制：根据设计图纸，将桩的准确位置放到施工作业面上，用铁钉和白灰为桩位作好标识、编号。钻机就位对中要准确，严格按操作规程进行施工。
干拌水泥碎石桩质量检测指标见表2。
表2 干拌水泥碎石桩质量检测指标
序号 1 检查项目 桩距（mm） 2 3 4 桩径（cm） 桩长（m） 竖直度（%） 5 灌石量 不小于设计 实测 2 不小于设计 不小于设计 1.5 抽查2% 实测 实测 2 3 2 规定值或允许偏差 ±150 检查方法、频率 抽查2% 权值 1
8、安全措施
8.1应遵照中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）的要求执行。
8.2应遵照国家颁发的有关安全技术规程和安全操作规程办理。
8.3严格按施工工艺、施工操作规程、施工组织设计有关安全条款进行施工。 8.4建立健全各工地、各施工环境下的施工安全规章制度，做好上岗前职工安全教育培训工作；特殊工种必须持操作证经考核后上岗，严禁无证操作、违章作业。
8.5施工人员进入现场必须戴安全帽，严禁赤脚、穿拖鞋或高跟鞋进入施工现场，严禁无关人员进入施工现场。对于被允许的参观和检查人员需佩带规定的防护用具。
8.6夜间施工时，要有足够的照明，施工危险区域，白天悬挂明显标志，夜间悬挂标志灯。
8.7所有现场施工人员严禁酒后上岗。
8.8经理办公室加强与气象部门联系，重点收集高温、台风、洪水等方面的资料，一旦发现有危及工程安全及人员安全的灾害气象预兆时，立即上报项目领导，及时采取措施。
9、环境保护
9.1生态环境保护
9.1.1对原有生态环境进行调查，结合施工中可能产生的影响，合理进行施工组织，尽量采用不破坏原有生态的施工措施。
9.1.2严格落实其它环保措施，保护水质和空气环境。
9.1.3不得因施工需要，在未经业主和相关部门容许的情况下，毁坏地表植被，挖掘土石，埋设管线。对合同规定的施工界限内外的植物、树木，必须尽力维持原状。做好防火措施，配置灭火器材。
9.1.4积极开展共建活动，施工完毕后，尽快恢复原有地貌，并进行植被防护。 9.1.5对有害物质(如燃料、油料、旧材料、垃圾等)要通过焚烧或其它措施处理后运至监理工程师认可的地点进行掩埋，以防泄露，造成对城市环境的损害。
9.1.6恢复自然景观。具体内容包括：清除临建设施、各工地居住区的污水沟、粪便及垃圾消毒灭菌清除并用净土填埋、压实、种植植被等。
9.2施工期生产和生活废水的处理
工地场区的水污染主要来自生产废水，生产废水包括施工机械设备清洗的含油废水和开挖土石方排水。含油废水和含砂、石废水分别进行处理，含油废水用隔池去油污，含砂、石废水则由沉淀池将其中固体物料沉淀下来。生产废水经处理后，按监理工程师指示再作引排。
9.3预防大气污染
9.3.1进入施工区的机动车辆消音排烟净化系统一定要完好。
9.3.2作业场区和施工便道要定期打扫，洒水车要适时进行洒水，特殊范围内的工作人员要戴防尘面罩，控制烟尘与粉尘污染。
9.4噪音污染
9.4.1机械运输车辆途经居住场所时应减速慢行，不鸣喇叭。
9.4.2适当控制机械动力布置密度，在条件允许的情况下，拉开一定空间，减少噪音叠加。
9.4.3采取综合治理措施，合理安排施工计划，规定噪声大、冲击性强并伴有强烈振动的活动安排在白天进行，把噪声控制在合理范围之内。
10、节能措施
10.1加强能源管理，建立和完善节能考核制度，合理安排施工，加强生产调度指挥，建立和完善岗位责任制，加强设备的维护保养，提高机械设备使用效率。
10.2按照国家有关计量的法律、法规和有关规定，加强能源计量管理，配备准确可靠的计量器具，对耗能设备实行严格的计量管理。
10.3禁止使用耗能的变压器，使用新型符合国家标准的变压器，将能耗降到最低。 10.4 禁止购置、使用国家公布淘汰的用能产品和设备。
10.5 组织设备操作人员以及其他有关人员参加节能培训，未经培训的人员不得在耗能设备操作岗位上工作。
11、效益分析
由于路基含水量大，采用干拌水泥碎石桩施工有效的提高工程质量的同时降低了工程 成本，社会效益和经济效益显著，具有广泛的应用前景。
该工法可大面积应用于软土地基，特别针对含水量大的土层结构，效率高，功效快，可加快施工进度，并能有效提高路基的稳定性。
12、应用实例
12.1西安至宝鸡高速公路改扩建B-C01标
西安至宝鸡高速公路改扩建B-C01标路基施工中大量使用了干拌水泥碎石桩，其工程量为75000m，桩径30cm，桩间距为1.3m；交工验收评定为优良，在业主组织的各项检查中均名列全线第一，获业主、监理多次表扬。
12.2西潼高速公路改扩建06标
西潼高速是310国道的一部分，也是陕西省的主干道。西潼高速公路大修工程施工段落，k56+748～k84+880，施工48000m，桩径30cm,桩间距1.2m,交工验收合格，路面评分96.2分，路面使用性能良好。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容