浅谈水泥搅拌桩在城市道路软土地基处理中的应用

董平洋

【摘要】本文主要讲诉了水泥搅拌桩作为基础工程，其质量好坏直接影响到上部结构物的质量，因此不仅要求我们严格按照施工工艺流程的步骤去做，还需要对整个施工过程进行监理，加大监理控制力度，严格各施工参数、施工工艺及施工工序，保证桩的质量，解决软 【关键词】水泥搅拌桩 设计 施工注意事项

1 概述

随着城市道路建设的快速发展，对地基强度、施工工期等要求越来越高，特别是在城市道路桥头的软土处理，技术比较复杂。一旦处理不彻底，易引起桥头跳车现象，水泥搅拌桩是用于加固地基处理的一种方法，它是利用水泥等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生一系列物理—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符合使用要求的地基。

水泥搅拌桩的加固原理是以水泥材料为固化剂，利用深层搅拌机械对原位软土进行强制搅拌，经过物理、化学作用生成较坚硬的拌合柱体，与原地基形成复合地基，提高软土地基的承载能力，减少地基沉降量。

水泥加固软土主要产生水泥的水解水化、粘土颗粒与水泥水化物的作用以及碳酸化作用。

2 水泥加固土体影响因素分析

影响水泥土抗压强度的因素很多，主要有如下几种：

（1）水泥掺入比

水泥掺入比通常指水泥重量与被加固土体天然湿重之比（%）。水泥掺入比越大，其后期强度越大，在实际工程中，水泥掺入比以7%～15%為宜，过低不能满足工程要求，过高加固费用较大。

（2）龄期的影响

水泥土的强度随龄期的增加而增加，一般早期强度增加速率较快，30天可达90天龄期强度的60%一75%。90天后水泥土的强度还会继续增加。

（3）土质的影响

不同的土类，其随水泥掺入比的增加其强度的增加速率不同。一般粉性土增加较快，粘性土次之，而淤泥质土较慢。

（4）土的含水量

一般在其他条件相同时，水泥土的强度会随含水率的增加而降低。

（5）土的化学性质

酸性大的土加固后的强度较碱性土差，且PH值越小，强度越低。

（6）水泥的品种与标号

不同等级的水泥，在其他条件都相同的前提下，水泥的强度等级越高，其形成的水泥土强度也越高。

（7）外掺剂对强度的影响

不同的外掺剂对水泥加固土的强度有着不同的影响，选择合适的组合配比的外掺剂可提高水泥加固土的强度或节约用量。

3 工程应用

3.1 工程概况

某城市道路上跨某规划河道，桥头填方最大超过6m。

通过地质勘查发现，工程所在区域具体可分为4个工程地质层。

第一层为素填土，上部含厚度约0.2～0.9米左右杂填土，下部为灰褐色素填土，成分以软塑黏性土为主，松散，局部稍密，含少量石灰、碎砖块、碎石子、砂粒等，土质不均。

第二层为淤泥质黏土，灰色，流塑，含有机质及腐殖物，土质欠均匀，平均天然含水率为33.6%。层顶埋深1.00～2.00m、平均1.36m；揭露厚度2.10～10.10m。土层具高压缩性，工程地质性能差。

第三层为粉质黏土，黄褐色，可塑～硬塑，含铁锰质结核及其氧化物、夹高岭土条纹，土质较均匀，平均天然含水率为26.6%。

第四层为粉质黏土，该层可塑，土质欠均匀，底部粉粒含量较高，未揭穿。

淤泥质黏土层含水率较高，土体性能差，需进行特殊处理。经方案比选，采用水泥搅拌桩进行加固处理。

3.2 软土处理设计

水泥搅拌桩在垂直荷载作用下，其承载力取决于桩身水泥土强度和土对桩的支承力。水泥土桩桩身强度与加固时使用的水泥标号、水泥用量、被加固土的性质和含水量，以及养护龄期等因素有关。土对桩的支承力是由桩侧摩阻力和桩端阻力所组成。

（1）设计参数

地基处理后，要求复合地基承载力≥120kPa。根据地质条件，粉喷桩有效桩长为12m，设计粉喷桩直径为0.5m。淤泥质粘土承载力容许值为80kPa，粉质粘土承载力容许值为160kPa。

（2）计算单桩承载力

根据公式 计算单桩承载力。搅拌桩钻透淤泥质黏土层，达到粉质黏土层，只计算淤泥质黏土层的桩周阻力和桩端阻力。素填土层也按照淤泥质黏土层计算。计算得到单桩承载力Ra=200.18 kN。

（3）桩机必须配置喷入计量装置，须定期标定（每生产1万米搅拌桩后重新标定），严禁无喷入计量装置的桩机投入使用，并记录瞬时喷浆量和累计喷浆量。浆液罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg，当上述重量不足时，不得开始下一根桩的施工。

（4）严格控制喷浆标高和停浆标高，不得中断喷浆，确保桩体长度；严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。

（5）施工中若发现喷浆量不足，由监理选择在该桩位的附近位置进行补桩。

（6）桩体施工时，应采用中-低速档钻进和提升，切勿采用高速档快速钻进和提升。

（7）施工记录应有专人负责，必须详细记录搅拌机每米下沉或提升的时间以及来浆与停浆的时间，记录时深度误差不得大于5cm，时间误差不得大于5s。施工中发生的问题及处理情况均应在备注栏中注明。

（8）施工中出现异常情况，不得擅自处理，须立即报告现场负责人员，提出处理方案后方可进行施工。

（9）成桩后保护好桩头。

4 施工控制

1）选择合理的位置开挖配制水泥浆用的灰浆池，并用水泥砂浆抹面进行防水处理；测量放线布桩时要重点对控制性轴线、桩位进行复查，满足要求后方可开钻。

2）桩长、桩位、桩径的控制：桩长的控制不仅要看表，而且要在钻机搭架上做出明显的标记，在设计桩长深度位置、没进钻的钻顶的位置贴上明显标记并写上数字，其他刻度用较小的标记；桩位控制时测量放样后应钉小桩，然后钻白灰点，垂直度是桩位控制的关键，因为垂直度影响桩的承载力。最好用吊锤球的方法控制垂直度；桩径控制要求不小于设计直径，要经常检查钻头，发现磨损超限时及时焊补。

3）水泥剂量的控制：为确保桩体水泥每米掺入量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪，同时现场应用比重计控制水泥浆稠度。最好做到一樁一配浆，一桩一清池。

4）确保搅拌桩施工的均匀性：如遇到硬土，搅拌机下沉速度过慢时，对于喷浆搅拌可采用冲水下沉，但在喷浆提升前必须将输管中的存水排净。其次水泥的供应量必须连续；一旦因故中断，必须将搅拌头下沉到停浆面以下0.5m处，待恢复供浆后再搅拌提升，防止断桩。还应控制重复搅拌时的下沉速度和提升速度，以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。

5）水泥搅拌桩桩头复搅的控制：当钻机反循环提钻并喷浆升至工作基准面以下30cm～50cm时，持喷30s水泥浆，目的是保证桩的上部密实度和强度，根据荷载的扩散及传递原理，有必要加强水泥桩上部的密度和强度。

6）喷浆时间的控制：每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。

5 结语

水泥搅拌桩在国内城市道路的施工中已经取得非常成功，但也存在不少问题。该方法特别适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和天然含水量大于30% 的地基加固，对超软土效果更为显著。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性。在使用该法之前应对该法的可行性进行详细的地质勘察。

参考文献：

[1] 向世国，水泥搅拌桩在市政道路软土地基加固中的应用[J]21世纪建筑材料，

[2]中华人民共和国行业标准 建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002） 中华人民共和国建设部发布

[3] 范利频 深层搅拌法在软土地区工程中应用 天津大学工程硕士学位论文 2010年6月

[4]何帅 陈龙 黄玲玉 浅谈市政道路工程中软土地基的处理方法 山西建筑 第37卷 第8期