水泥搅拌桩在沿海公路软基处理中的应用

□齐保军（中国水利水电第十三工程有限公司）

1.工程概况

青岛双积公路位于青岛市城阳区，毗邻胶州湾，沿线多为盐田、虾池，底部多有淤泥层。表面大多为人工改造的素填土及亚粘土，淤泥质亚粘土沿线分布平均深度在4～12m，底部为亚粘土。根据设计地质资料显示，水泥搅拌桩设计深度为贯穿淤泥层，深入亚粘土层作为持力层，本项目水泥搅拌桩深度在4～12.5m。双积公路第一合同段共有大中桥梁7座，桥台及锥坡处均采用水泥搅拌桩加固处理。

2.施工原理

水泥搅拌桩复合地基即在软土地基中搅拌掺入一定量的水泥等固化剂，使之固化，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的复合地基，进而提高土体的强度。同时桩体深度达到持力层，满足设计要求的承载力，从而达到加固软基、消除工后沉降的效果。

3.施工工艺

双积公路水泥搅拌桩所采用的固化剂为32.5#高抗硫酸盐水泥，桩径0.6m，均为正三角形布置，间距1.2m。

3.1 施工准备

施工之前，先将场地地表水疏干，平整梗坝进行场地整平后，铺设一层400g/m2的无纺土工布，其上铺设下垫层（回填料为风化砂）。设置水泥存放区，妥善保存，防止受潮结块。挖设水泥浆池并埋设水泥搅拌筒，调试机械，保证设备正常运转。

3.2 施工机械

本次采用的施工机械为PⅡ-5B型深层搅拌机，配备流量计、压力表、电流表及泥浆泵等，并经国家计量认证部门检定合格。

3.3 水泥搅拌桩施工工艺

3.3.1 施工流程

水泥搅拌桩采用四搅两喷施工工艺，即开机下沉钻进至设计桩长，提升钻杆同时喷水泥浆，再次下沉钻进复搅至设计桩长并提升复搅，具体流程见图1。

图1 施工流程图

3.3.2 施工工艺

3.3.2.1 搅拌机就位、对点、调平

用水平尺调整机身的水平度，锤砣校正桩管的垂直度，偏差<1.5%。校正钻杆长度并用醒目油漆在钻杆上标出下钻深度标记，以控制搅拌桩桩长。

3.3.2.2 在浆筒上用油漆标记好刻度线

按照设计水灰比注水、投放水泥，为搅拌均匀，可分3～4次投放水泥，然后充分搅拌，搅拌时间10min后水泥浆基本均匀，然后将水泥浆加网筛过滤后送入喷浆池，喷浆池保持搅拌以保证水泥浆不离析。

3.3.2.3 搅拌下沉

用输浆胶管将喷浆池、浆体发送器同搅拌机连接好，启动搅拌机，使搅拌头沿导向架边旋转切土边下沉，下沉速度由电气控制装置的电流表控制在1～1.5m/min。下沉时适量压浆，控制管道压力在0.1～0.2MPa，主要防止喷浆口被堵塞。钻进时用低档，当电流表显示电流突然增大时，基本进入持力层。

3.3.2.4 搅拌提升

当搅拌机下沉到设计深度后再提升，后台施工人员根据机台电器控制系统的电铃指示，调整喷浆压力表至0.4～0.6MPa，按≤1m/min速度边上提边喷水泥浆，每米喷浆量由流量计严格控制。搅拌提升至离地面0.5m时用慢速。当喷浆口即将出地面时，停止提升，搅拌10s左右以保证桩头均匀密实。待喷浆上提到设计桩顶标高时，启动电铃，后台人员则立即关闭浆体发送器，停止喷浆。

3.3.2.5 复搅

再次将深层喷射搅拌机下沉搅拌到规定深度，下沉速度按1.5m/min，将搅拌头边提升边喷浆至地面，同第4步骤。

3.3.2.6 成桩

当复搅结束后，成桩结束。机台立即打印出原始记录。

3.3.3 质量控制要点

严格控制钻机下钻深度、喷浆高程及停浆面，确保水泥搅拌桩长度和水泥浆喷入量。安排工程技术人员记录水泥浆制备以及每根桩水泥浆用量。

钻机每次下沉（钻进开始与结束）或提升（泵送浆开始与结束）时间派专人记录，提升前要有等待送浆到桩底的时间，防止出现提升却未喷浆的情况。

水泥浆按照水灰比0.5：1严格控制，水用计量筒控制掺加量，不得使用海水。水泥采用标准袋装32.5#高抗硫酸盐水泥，并抽检每袋重量。供浆连续，拌和均匀，一旦因故停浆，为防止断桩和缺桩，应使搅拌机钻头下沉至停浆面以下1m，待恢复供浆后再喷浆提升。

对输浆管及闸门要经常检查，不得泄露及堵塞，管道长度不宜过长，对使用的钻头要定期检查，其直径磨损量≤10mm，但不得采用直径过大的钻头。

4.试验检测

根据设计图纸要求，水泥搅拌桩芯无侧限抗压强度（28d）应满足：桩顶～2/3桩长范围≥0.85MPa，2/3桩长～桩尖范围≥0.65MPa。在实际检测过程中发现，水泥搅拌桩龄期28d后，强度基本达到2MPa以上，远远满足设计规范要求。通过取芯检测发现，桩芯强度与地层有着直接关系，同样施工条件下，淤泥层桩芯强度要低于粘土层及素填土层桩芯强度。根据试验检测结果分析，可在实际施工中适当调整，当搅拌机钻进至淤泥层时，降低钻进速度，以充分搅拌均匀，同时在提升搅拌喷浆时也在此地层降低提升速度，以利水泥浆与淤泥充分搅拌均匀。在单桩水泥浆总量不变的情况下，适当增加淤泥层的喷浆量，以提高桩体整体强度，达到预期加固效果。

5.经济效益

在双积公路桥梁的桩基施工中发现，桥台桩基混凝土灌注超方问题较严重，经过分析研究发现，主要是淤泥层地质软弱，混凝土灌注到该层时超方较严重。在实际施工过程中，首先施工水泥搅拌桩，桥台桩基周围软弱地基得到加固，然后施工桥台桩基，可有效解决桩基混凝土超方问题，大大节约了施工成本。

水泥搅拌桩具有施工方便，加固效果好，处理后可很快进入下道工序，目前被广泛应用于公路软基处理。