高速公路夯实水泥土桩复合地基技术规范DB13∕T 2950-2019

高速公路夯实水泥土桩复合地基技术规范
1 范围
本标准规定了高速公路夯实水泥土桩复合地基的术语和定义、基本规定、设计和施工技术要求、质量检验。

本标准适用于高速公路夯实水泥土桩复合地基技术，其它等级公路可参照执行。

2 规范性引用文件
下列文件对于本规范的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包含所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 50783 复合地基技术规范
JTG C10 公路勘测规范
JTG/T D31-02 公路软土地基路堤设计与施工技术细则
JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准
JTG F90 公路工程施工安全技术规范
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。

3.1
夯实水泥土桩复合地基 composite foundation of rammed soil-cement pile
将水泥和素土按一定比例拌和均匀，夯填到桩孔内形成具有一定强度的夯实水泥土桩，由夯实水泥土桩和被挤密的桩间土形成的复合地基。

3.2
夯实系数rammed factor
桩体夯实干密度与最大干密度的比值。

3.3
面积置换率 replacement ratio
复合地基中桩体的横截面积与其所分担的处理面积的比值。

3.4
桩土应力比pile-soil stress ratio
复合地基中桩体上的平均竖向应力和桩间土上的平均竖向应力的比值。

4 基本规定
4.1 进行夯实水泥土桩复合地基设计前应对拟建工程场地进行岩土工程勘察；分析地基土层的分布范围、分层情况、地下水及其PH 值、土的含水量、塑性指数和有机质含量等；分析荷载大小及对地基承载力和变形的技术要求等；并结合工程实际情况，分析本地区相似地质条件下公路工程的复合地基处理经验和使用情况。

4.2 夯实水泥土桩复合地基适用于处理深度一般不超过10 m 在地下水位以上为黏性土、粉土、粉砂土、杂土等适合成桩并能挤密的地基。

4.3 夯实水泥土桩可采用沉管、冲击等挤土成孔法施工，也可采用洛阳铲、螺旋钻等非挤土成孔法施工。

4.4 对JTG/T D31-02规定应作变形验算的路堤，经地基处理后，在施工和使用阶段应进行沉降观测，直到沉降达到稳定为止。

5 设计
5.1 一般规定
5.1.1 夯实水泥土桩处理地基的深度，应根据地质条件、工程要求和成孔及夯实设备等因素综合确定，宜将桩端选在承载力较高的持力层。

5.1.2 当桩端下存在软弱下卧层时，应按公式（1）进行软弱下卧层承载力验算。

z cz z f P P ≤+ (1)
式中：
P z ——软弱下卧层顶面处的附加应力值（kPa ）； P cz ——软弱下卧层顶面处的自重应力值（kPa ）；
f z ——软弱下卧层顶面处的地基承载力特征值（kPa ）。

5.1.3 在桩顶与路基填料之间应设置垫层，垫层厚度应不小于300 mm ，材料可选用碎石、中粗砂或石灰土。

加筋垫层土工合成材料应选用耐久性好的土工格栅、土工格室等。

5.1.4 夯实水泥土桩桩身直径宜根据施工工具和施工方法确定，宜取300 mm ～600 mm 。

5.1.5 夯实水泥土桩桩间距应根据地基土的特性、设计对复合地基承载力特征值及沉降指标的要求和施工工艺等因素确定，桩中心距离不宜大于桩径的5倍。

布桩时采用正方形和正三角形的形式时，桩中心距离可按照公式（2）、（3）计算。

正方形时：
d m
s .785
.0=
…………………………………………………………（2） 正三角形时：
d m
s .907
.0=
(3)
式中：
s ——桩中心距离（m ）； d ——桩身直径（m ）;
m ——面积置换率，22/e d d m =，d e 为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径(m)，等边三角形
布桩d e =1.05s ，正方形布桩d e =1.13s 。

5.1.6 夯实水泥土桩的桩身强度与加固时所用的水泥品种、强度等级、掺量以及被加固土体的性质等因素有关。

设计时应根据室内水泥土配合比试验，合理选取配合比。

夯实水泥土桩的水泥土混合料配合比的设计应根据工程对桩体强度的要求、土料性质、水泥品种和强度等级确定。

一般取水泥与土的体积比为1:5～1:8，7d 的无侧限抗压强度不宜小于1 MPa 。

5.2 承载力计算
5.2.1 夯实水泥土桩复合地基承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。

复合地基载荷试验及承载力特征值取值按照GB/T 50783规定的方法进行。

5.2.2 单桩竖向承载力特征值R a 按照下列方法确定：
a) 当用单桩静载荷试验确定单桩竖向承载力特征值Ra 时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系
数2.0。

b) 当无单桩静载荷试验资料时，单桩竖向承载力特征值Ra 按照公式（4）计算：
∑=+=n
i i sik p p pk a L q u A q R 1
βα (4)
式中：
α、β——分别为桩端地基土的承载力特征值及桩侧土体侧阻力特征值修正系数。

考虑到夯实水泥土桩的施工工艺特点，挤土成孔及成桩时对桩端持力层和桩周围土体产生挤密作用。

建议α=1.0、β=1.0～1.1；
q pk ——桩端持力层的端阻力特征值（kPa ），可参照岩土工程勘察报告确定或表1确定； A p ——桩截面面积（m 2）； u p ——桩的周长（m ）；
q sik ——桩侧第i 层土的侧阻力特征值（kPa ），可参照岩土工程勘察报告确定或表2确定； L i ——第i 层土的厚度（m ）。

表1 夯实水泥土桩桩端阻力特征值
表2 夯实水泥土桩桩周土侧阻力特征值
5.2.3 夯实水泥土桩复合地基承载力特征值可按公式（5）计算：
()sk p
a
spk f m A R m
f -+=1λ………………………………………………（5） 式中：
f spk ——复合地基承载力特征值(kPa)；
λ——桩间土承载力特征值修正系数，采用非挤土成孔时可取0.80～1.00，采用挤土成孔时可取0.95～1.10；
f sk ——桩间土的承载力特征值（kPa ），宜按当地经验取值，亦可取天然地基承载力特征值。

5.3 变形计算
高速公路夯实水泥土复合地基变形计算应按JTG/T D31-02中的规定执行。

6 施工
6.1 施工准备
6.1.1 施工前应收集并熟悉有关施工图、工程地质勘察报告、必要的土工试验报告等资料。

6.1.2 施工前应编制施工组织设计，主要内容应包括：施工机械，人员配置，施工顺序，材料、备品、备件供应计划，进度计划，质量控制，安全保证，环境保护和季节性施工技术措施等。

6.1.3 施工场区应平整密实，地上、地下不得有阻碍施工的结构物、植物等。

6.1.4 施工时应根据设备的数量、类型和现场条件，在确保安全的前提下选用最佳流水作业线。

6.1.5 孔内填料质量、配比、拌合均匀性应符合设计标准，料场应设专人负责配料。

6.1.6 试验确定合理的施工工艺流程及有关工艺参数。

6.2 成孔施工
6.2.1 根据成孔过程中是否取土，可分为排土法成孔和挤土法成孔两种。

排土成孔在成孔过程中对桩间土没有扰动，而挤土成孔则对桩间土有一定挤密作用。

有振密和挤密效应的地基土应选用挤土成孔。

对含水量超过24%，呈流塑状，或含水量低于14 %，呈坚硬状态的地基土宜优先选用排土成孔。

6.2.2 应优先选用机械成孔，如螺旋钻孔、冲击、沉管等。

在场地狭窄、孔深较浅、桩数较少或不具备机械施工条件时，可采用洛阳铲成孔。

6.2.3 场地应平整，成孔机械应保持垂直稳定，垂直度偏差不应大于孔深的1.5 %；成孔中心偏差不应超过桩径的1/4；桩孔直径不应小于设计桩径；桩孔深度不应小于设计深度；桩孔内填料前孔底必须夯实（一般不得少于8～10次）；并做好成孔记录。

6.3 制备水泥土混合料
6.3.1 水泥宜采用强度等级不低于32.5级的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，进场水泥应进行强度和安定性检验，并具有质量合格证。

水泥在储存和使用过程中要做好防潮、防雨，严禁使用受潮、结块、变质的水泥。

6.3.2 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10 mm～20 mm的筛。

6.3.3 掺合料确定后，进行配合比试验，用击实试验确定掺合料的最优佳含水量和最大干密度。

对于重要工程，在掺合料最佳含水量的状态下，在70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm试模中试制几种配合比的水泥土试块，其7d无侧限抗压强度试验不宜小于1MPa，若不满足，调整配合比。

对于一般工程，可采用水泥：混合料等于1：6(体积比)试配。

6.3.4 水泥土混合料配合比应符合设计要求，现场施工控制含水量为最优含水量±2 %以内，如土料水分过多或不足时，应晾干或洒水润湿，并应采取搅拌均匀。

当用机械搅拌时，搅拌时间不应少于3
min，当用人工拌合时，拌合次数不应少于3 遍。

拌合好的水泥土要及时用完，随拌随用，放置时间超过2 h后不宜使用。

6.4 夯实施工
6.4.1 夯击前应检查成孔直径、孔深、垂直度，孔内的虚土和积水情况等，并对孔底夯击至设计标高。

检查有无空洞等异常情况，对不符合成孔质量标准的应进行补强加固处理。

6.4.2 用标准料斗或运料车将拌合好的混合料分层填入桩孔，夯实成桩。

每层回填料厚度应根据夯锤质量经现场夯填试验确定，一般不宜超过300 mm，桩体的夯实系数不应小于93 %。

6.4.3 成桩宜采用桩体夯实机，宜选用梨形或锤底为盘形的夯锤，锤体直径与桩孔直径之比宜取
0.7～0.8 ，锤体质量应大于120 kg，夯锤每次提升高度不应低于900 mm。

6.4.4 桩孔填料前，应清底并夯实，然后根据确定的分层回填厚度和夯击次数逐次填料夯实。

夯实水泥土桩施工步骤应为成孔→分层夯实→封顶→夯实。

填料频率与落锤频率应协调一致，并应均匀填料，严禁突击填料。

6.4.5 夯实水泥土桩作业时，柱锤应与桩孔中心对中，下落时呈自由落体状态，其深度允许偏差应为±500 mm。

6.4.6 夯实水泥土桩施工过程中，当遇到缩孔时，可用硬骨料夯填消除塌孔影响。

6.4.7 夯实水泥土桩施工桩顶应高出设计标高50 mm～100 mm。

6.4.8 夯填成桩施工时应注意以下事项：
a)施工中应保持桩机的水平度和导向架的垂直度。

b)填料前应检查孔底是否已夯实及孔口堆土是否在距孔口0.5 m以外，避免夯击时掉入孔内影
响夯填质量。

c)在施工过程中加强检查，加强对施工现场粉尘、噪声、废气的监测和监控工作，及时采取措
施消除粉尘等的污染。

7 质量检验
7.1 夯实水泥土桩施工过程中应随时检查施工记录和计量记录，并应对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。

7.2 夯实质量的检查，应在成桩过程中随时随机抽取，检验数量应由设计单位根据工程情况提出具体要求。

7.3 夯实系数的检测可在夯实水泥土桩桩体内取样测定干密度或以轻型圆锥动力触探击数（N10）判断桩体夯实质量。

7.4 夯实水泥土桩复合地基工程验收时，复合地基承载力检验应采用单桩复合地基竖向抗压载荷试验。

7.5 夯实水泥土桩复合地基质量控制按表3执行。