[科普中国]-水泥夯捣桩

水泥夯捣桩处理技术是近年来开发的地基处理新技术，它利用工程土和水泥拌和形成混合料，通过机械或人工洛阳铲成孔，并填入水泥与土的混合料形成桩体。特别适用于山区高等级公路的沟谷软土地基的处理，具有可原地取材，降低工程造价，施工速度快，桩体的均匀性及质量效果远远大于粉喷桩等优点。1

概述水泥夯捣桩处理技术是近年来开发的地基处理新技术，它利用工程土和水泥拌和形成混合料，通过机械或人工洛阳铲成孔，并填入水泥与土的混合料形成桩体。由于水泥与土之间产生一系列的物理化学反应，加之夯实所形成的高密度，使桩体具有一定的强度，桩周土得到部分改善，且能节约水泥，当采用具有挤土效应的成孔工艺时，还可将桩间土挤密，形成复合地基承载力，减小地基变形。

特别适用于山区高等级公路的沟谷软土地基的处理，具有可原地取材，降低工程造价，施工速度快，桩体的均匀性及质量效果远远大于粉喷桩等优点。1

加固机理水泥夯捣桩加固软土地基和采用粉喷桩加固软土地基原理基本相同，都是利用水泥等作为固化剂，但其质量性能远优于粉喷桩加固。它是采用水泥拌和土置换出桩孔内的淤泥和淤泥质土，夯实的水泥拌和土在桩孔内充分反应，形成夯实桩，从而和周围土体共同形成具有整体性、水稳性和足够强度的复合地基。水泥夯捣桩是水泥或水泥系固化材料与土混合形成的桩，由于土质不同，其固化机理也有差别。用于砂性土时，水泥土的固化原理类同于建筑上常用的水泥砂浆，具有很高的强度，固化时间也相对较短。用于黏性土时，由于水泥掺量有限（7%~20%），且黏粒具有很大的比表而积并含有一定的活性物质，所以固化机理比较复杂，硬化速度也比较缓慢。

当水泥夯捣桩作为复合地基中的竖向增强体时，由于水泥土桩界于柔性桩与刚性桩之间，在软土中主要呈现了桩体的作用，在正常置换率的情况下，桩分担了大部分荷载，桩通过侧阻力和端阻力将荷载传至深层土中，在桩和土共同承担荷载的过程中，土中高应力区增大，从而提高了地基的承载力，复合地基还具有垫层的扩散作用。

在挤土成孔中，对桩间土的挤密应当区分不同土质进行考虑。对于松散填土、杂填土、砂类土、粉土应考虑桩间土强度的提高。对于灵敏度高的饱和勃性土、淤泥等则不考虑桩间土的挤密效应。1

桩体材料水泥夯捣桩的桩体材料由固化材料、混合料和水所组成。固化材料以水泥为主，混合料可以是原位土（渣），也可以采用别的性能更好的土（渣）。但先用原位土可以避免弃土外运，降低工程造价。为提高桩体强度，可以改变固化剂种类和掺量，也可以改变土料的种类。地基处理以满足加固要求和提高混合体强度以及降低造价为主要目的，因此对桩体材料的选用极为重要。

水泥夯捣桩的力学指标，主要由无侧限抗压强度、变形模量、抗剪强度和抗拉强度四个指标来衡量其承载性能。另外水泥土桩体的重度也是重要的物理指标。

桩体的无侧限抗压强度无侧限抗压强度与固化剂的种类、掺合量、土质（混合料）、土中含水量、龄期、浆液水灰比、搅拌时间、土层渗透性、施工工艺等因素有关。不论桩体采用何种混合料，均应保证混合料具有合适的含水量，否则将给施工造成困难，或者影响桩体强度。不同的施工工艺可以得到不同的桩体密实度，从而影响桩体强度。

桩体的抗剪强度无侧限抗压强度较低范围内（的值大体上为1/2，随着的增大，该比值有变小的倾向。其总体规律为。当时，其黏聚力，内摩擦角变化在20°~30°之间。

桩体抗拉强度桩体的抗拉强度，随着的增大，抗拉强度的增加速率有逐渐降低的趋势。1

施工工艺水泥夯捣桩的施工，应按设计要求选用成孔工艺。挤土成孔可选用沉管、冲击等方法；非挤土成孔可选用人工洛阳铲、机械洛阳铲或螺旋钻等方法。

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0.85。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优含水量，其允许偏差不得大于±2 %。土料与水泥应拌和均匀，水泥用量不得少于按配合比试验确定的量。

成孔施工应符合下列要求:

（1）桩孔的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。

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200~300 mm,垫层施工时应将多余桩体凿除，保持桩顶而水平。施工过程中，应有专人监测成孔及回填夯实的质量，并做好记录。如发现地基土质与勘察资料不符，应查明情况，采取有效措施。雨季或冬季施工时，应采取防雨、防冻措施，防止土料和水泥受雨水淋湿或冻结。1

特点水泥夯捣桩具有以下适合于沟谷软基处理的技术特点:

（1）水泥夯捣桩的混合料可原地取材，不仅节约资源，而且可避免弃土外运，降低工程造价。

（2）针对拟加固土质和加固目的，可以自由选择加固材料，能适用于多种土质。

（3）水泥夯捣桩施工速度快，尤其是人工成孔的夯实水泥土桩，能够显著加快施工进度，缩短工期。

（4）水泥夯捣桩在加固原理上等同水泥粉喷桩，但其桩体的均匀性及质量效果远远大于粉喷桩，造价降低20%~30%。

（5）考虑用水泥夯捣桩与土工格栅联合加固处理软土地基，使其满足地基承载力和变形的要求，是处理软土地基的新思路和新方法，工程实践中应进一步研究其作用机理和设计参数。1

本词条内容贡献者为:

李岳阳 - 副教授 - 江南大学