水泥土搅拌桩法在防治软土地区路基沉降的应用

李景森

(东港市公路管理段，辽宁 丹东 118300)

1 软土的定义

软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积，以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。软土是一种呈软塑到流塑状态，其主要以细土粒为主，颜色多呈灰色，例如淤泥、淤泥质土、沼泽土和泥炭土，以及其他拥有高压缩性饱和黏性土、粉土等土质。其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。软土地基的处理质量是保证建筑物建成后安全、高效运营的关键，也直接影响到地基的基础承栽力。

1.1 软土的工程特性

明确软土是十分困难的，因此在工程上把淤泥及淤泥质土统称为软土，主要由粘粒及粉粒两种成分构成，结构通常成絮状，其中多含有机质，软土中的天然含水量往往高于液限之上，甚至能够达到200%。孔隙比大多为1－2左右，其本身压缩性较高。强度低、粘聚力小也是它的特征，标准贯入击数一般不大于5。软土渗透系数一般小于10－5mm/s，渗透性差，固结速度慢，如果软土层厚度超过10m，那么往往需要5－10年之久才能使土层达到较大的固结度。并具有明显的流变性和结构性，灵敏度通常大于4，一经扰动，便会破坏其絮状结构，土的强度降低显著;如果有荷载的作用，其往往会因缓慢剪切变形抗剪强度逐渐衰减，致使在主固结沉降完毕之后还可能继续产生一定的次固结沉降。

1.2 软土路基的危害

在软土地基上修筑路基，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷等危害。软土路基处理不好，就会出现路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸等质量问题，对公路行车安全造成不同程度的危害。另外，如果不进行处理或者处理去当，将会造成公路路基失稳，导致其上的构造物沉降过大或沉降不均，从而造成构造物不同程度的破坏。路基施工时对软土地基的妥善处理，是保证公路的稳定性，及来往车辆及司乘人员安全，快速，舒适地行驶在公路上的必要条件。

2 水泥土搅拌桩法

2.1 水泥土搅拌桩法简介

水泥土搅拌桩是一种加固处理饱和粘性土和粉土等地基的方法。水泥土搅拌桩从施工工艺上可分为湿法和干法两种。它是将水泥作为固化剂与软土在地基深处强制搅拌，由固化剂和软土产生一系列物理化学反应，使软土硬结成一定强度的水泥加固体，使软土硬结，从而形成具有整体性、水稳定性和具有一定强度的良好复合地基，从而提高地基土承载力和增大变形模量，满足工程建设的不同需求。该工艺研发早期被称为深层搅拌桩，是由美国在上世纪四十年代末首先研制成功的一种就地搅拌桩。该工艺在日本得到长足发展于五十年代后期。我国于七十年代末开始进行深层搅拌桩的引进试验和机械研制工作，并且在1980年初首先在上海某软土地基加固工程中实际应用获得成功。

2.2 水泥土搅拌桩的制作工艺

水泥土搅拌桩的施工程序为:地上(下)清障→深层搅拌机定位、调平→预搅下沉至设计加固深度→配制水泥浆(粉)→边喷浆(粉)边搅拌提升至预定的停浆(灰)面→重复搅拌下沉至设计加固深度→根据设计要求，喷浆(粉)或仅搅拌提升至预定的停浆(灰)面→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩。

2.3 水泥土搅拌桩的技术要点

(1)在预搅下沉时，为了达到把土体完全切割破碎的目的，要严格控制下沉速度，保证土质与水泥浆拌和均匀。特别是当粘土夹层较硬时，如果在预搅下沉时下沉速度过快，会导致不能被完全切割的土层会形成很多游离的硬粘土块，在后续的重复搅拌过程中，无论如何加强复搅都不能将其消除，导致大量的原状土块夹含于桩体中，使桩身强度和检测合格率降低。因此，为避免发生这种情况，在预搅下沉时，对于特殊的粘土硬层要将预搅下沉速度适当放慢，利用转速和下沉速度计算得出叶片每旋转一周的下沉量(即土体被切割后的最大粒径)，可逆向通过控制转速来调整下沉速度，在进行重复搅拌时，也要对下沉和提升速度进行控制;(2)制备的水泥浆不能离析，因此应对搅拌机中的水泥浆不断搅拌，直至压浆时才可将其缓慢地注入集料斗中;(3)预搅下沉时，采用水冲的方法下沉应尽量避免，只有遇到下沉做业太慢硬土层时，才能采用适量冲水;(4)当预搅下沉时，过早的开启压浆，会造成后续的涌浆和水泥的浪费，在桩头开挖和清理工作时，会带来不必要的麻烦，所以应尽量避免;(5)为了保证加固的强度和加固体的均匀，断浆或停浆现象不能再压浆阶段出现，同时输浆管道也不能发生堵塞，对搅拌机的提升速度也要严格控制。如果出现断浆现象，应及时将搅拌头下沉大约0.5 m，然后重新启动压浆泵进行压浆、提升，提升速度的确定要通过试验确认，务必确保压浆刚好完毕时搅拌头提升至桩顶设计标高; (6)如果桩顶设计的标高与实际工况地面接近时，桩头搅拌质量应特别注意，可等到搅拌头提出地面停机后，利用搅拌头自身重量对桩顶加固土下压，以确保桩头的密实性;(7)在施工过程中，要对水泥使用量采用单桩控制，一桩一清，使灰土比例得到严格的控制。

3 结语

水泥土搅拌桩加固地基的方法具有施工速度快、经济效益好，工艺合理，技术性能可靠，不对环境造成污染，施工噪声小等诸多优点。不需要取土，桩位也不拱起，从而避免了大量挖土、弃土及运输，加固过程中不会造成软土侧向挤出，大大减轻了对周围已有建筑物的影响，从而拥有广泛的应用前景和研究价值。目前软土地基处理的水泥搅拌桩法设计和施工中，还有不少问题尚未完全解决。但其广泛高效的应用前景依然值得我们不断深入探讨。通过本文让我对软土的基本特性及其对公路路基的危害有了一定的认识，也让我们对软土地公路路基施工中防治路基沉降有了更深一层的了解，结合前辈留下的宝贵经验，将使我们今后施工过程中对路基沉降问题的处理能够有所帮助。

［1］赵一飞，杨少伟.高速公路设计［M］.中国矿业大学出版社，2006.

［2］丁建奇，王永安，姜竹生，赵维炳.高速公路超软地基处理设计与施工［M］.人民交通出版.