水泥搅拌桩在软土路基中的施工工艺

王文昌

(中铁二十局集团第四工程公司，山东 青岛 266000)

1 工程概况

某高速公路第三标段所在区域为江汉河湖冲洪积平原区，地势平坦，海拔高度22 m～30 m 不等。岩性为淤泥及淤泥质土，软塑～流塑状态，饱和，均匀性差，局部夹粉土、粉砂及粘性土薄层，呈厚层状、多层或透镜体状分布。属北亚热带季风湿润气候区，全年平均降水量992.9 mm～1 331.1 mm。地表河网密布，沟渠纵横，主要接受降雨和长江补给，地下水发育，水位高。植被发育，主要以水稻等农作物为主，鱼塘为辅。该辖区路基基本处于软基上，为保证路基稳定，需要对软基底层进行改良。

2 施工方法的选择

2.1 塑料排水板

塑料排水板适用于淤泥、淤质土、冲填土等饱和粘性及杂填土垂直排水固结法。其机理是采用插板机把塑料排水板插入软土地基，在上部预压荷载作用下，软土地基中空隙水由塑料排水板排到上部铺垫的砂层或水平塑料排水管中排出，加速软基固结。其施工工序繁杂，而且要把水从下部挤压后排到上部，再通过上部砂层排出，该地区低洼，雨水多，容易浸泡，不易排出，而且要预压使其固结稳定，时间长，不宜采用。

2.2 CFG 桩

CFG 桩适用于软土深度大于15 m 的粘性土、粉土、砂土等地基，以及对噪声及泥浆污染要求严格的场地。其机理是采用长螺旋钻孔、管内泵压拌制好的水泥粉煤灰碎石混合料成桩。现场需要搅拌场，噪声大、泥浆污染严重、成本高。

2.3 水泥搅拌桩

水泥搅拌桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质，通过搅拌钻机把压入土层的水泥浆均匀搅拌形成水泥桩，使饱和软粘土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。其机理:通过螺旋钻机正循环钻至设计深度，反循环匀速提钻压浆，反复循环多次，使水泥浆与土层混合均匀，固结，形成一个稳定的承载体。该方法操作简单，污染小，占地少，成本低，流水作业，效率高。

3 施工工艺

3.1 总体施工方法

本段水泥搅拌桩设计桩径0.5 m，设计桩间距1.5 m，设计桩长6.0 m，三角形布置，共有1 877 根，11 262 延米。使用双向搅拌钻机喷浆法施工，采用“二喷四搅”工艺，搅拌钻机动力应大于45 kW。场地使用装载机和推土机整平压实，施工机械便于施工即可，然后从一头开始按顺序施工，龄期28 d，检验合格后就可以进行下道工序，形成流水作业。

3.2 施工工艺

3.2.1 施工流程

场地平整准备→测量放线→钻机就位→检查钻杆竖直度和对位误差→喷浆、切土下沉至设计深度→提升、搅拌→复喷、切土下沉至设计深度→复搅上提→成桩结束→钻机移位。

3.2.2 施工作业

1)施工准备。

施工场地整平，清除地面上的一切障碍物(包括树根和垃圾等)，低洼或水塘地段应先排水清淤后再回填砂(不得回填杂填土)至整平高程(基准面)，准确地进行桩位放样。

2)浆液的配制与输送。

a.配合比:依设计和规范，经过试桩确定，备好满足设计要求的水泥，并按规定频率进行抽检试验。一般选用的是普通硅酸盐42.5 水泥。依据土的性质和设计单桩承载力要求，确定水泥比例。水泥浆的配制要严控水灰比，一般情况为0.45～0.55，比重为1.65～1.7，有较好的和易性、流动性。现场备好泥浆比重计来控制水泥浆稠度，同时供监理随时抽检。b.配制与输送:灰浆搅拌前，先加水，然后投料，每次搅拌时间不得少于4 min，充分拌匀。水泥浆倒入集料斗时必须通过筛分过滤，剔出水泥硬块。要求集料斗的容量要保证一根桩的用量并有一定的余量，保证桩的质量。

3)操作步骤:施工准备→测量放线→钻机就位→喷浆、切土下沉→提升、搅拌→喷浆、切土下沉→提升搅拌→结束。

a.钻机移位并对中，调直钻杆并垂直。b.喷浆切土下沉:启动机器向下切土，同时打开输浆泵，向土体喷水泥浆。两组叶片采取正、反向旋转切土、拌土，直至设计深度，并在桩端持续喷浆10 s 以上。c.上升搅拌:关闭输浆泵，提升钻杆，叶片旋转搅拌水泥土，直到规定标高位置。d.切土下沉:重复步骤b.。e.上升搅拌:重复步骤c.单桩施工完成。

3.2.3 质量控制和检验

1)质量控制。

a.压浆所需的原材料必须符合设计和规范要求并现场检验合格后方可使用。b.施工前应先做工艺性和适应试桩，掌握对该场地的成桩经验及各种操作技术参数，通过试验确定制桩工艺和参数，经检测各项指标合格后方可进行。c.严格控制钻进深度、喷浆长度和停浆面，确保水泥浆液喷入量和喷浆长度满足设计要求。d.确保水泥土搅拌桩的垂直度和桩位偏差，垂直度偏差不大于1%，桩位偏差不大于5%。e.为确保搅拌桩的质量，水泥浆必须按试验配合比进行拌制，不得离析、不得搁置时间过长(一般不超过2 h);浆液储存量不少于1 根桩并有所富余;倒入浆液时应加筛过滤，以防注浆管道堵塞及损坏泵体;每根桩所需的浆液需1 次拌制完成，1 次用完。保证连续喷浆。f.桩基施工时，应先喷浆，保证管道通畅后方能钻进，以减少阻力，避免注浆管扭断，造成断桩。g.桩机操作手与搅浆施工员应保持密切联系，保证搅拌桩机喷浆时连续供浆。因故需暂停时，应及时通知钻机操作手，为避免出现断桩，等恢复供浆时应在断浆面上下喷浆重复搭接0.5 m。h.施工中若发现喷浆量不足，应在旁边补桩1 根，补桩桩长和喷浆量不得小于设计值。i.现场施工人员应真实填写施工原始记录，以备查询。

2)质量检验。

a.轻便触探法。成桩7 d 后可采用轻便触探法检验桩体质量，其检验深度一般不大于4 m。b.钻芯取样法。成桩28 d 后用钻芯取样的方法检查桩体完整性、搅拌均匀程度、桩体无侧限抗压强度。钻芯取样频率为1%～1.5%。取芯位置宜在桩径2/5处，芯样28 d 龄期无侧限抗压强度不低于1.4 MPa，90 d 龄期无侧限抗压强度不低于1.4 MPa。c.载荷试验。成桩28 d 后进行单桩承载力和复合地基承载力试验，为总桩数的0.2%～0.5%，且不少于3 处，测定承载力应满足设计要求。

4 水泥搅拌桩的施工常见问题及处理措施

1)喷浆中断。原因可能是管道堵塞或水泥受潮结块或制浆池滤网破损或者是清浆不彻底。处理措施:a.水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并疏通管道，待水排尽后方可下钻。b.改善现场水泥存储环境，防止受潮结块。c.及时清渣并经常检查滤网的破损状况。2)喷浆量不够。原因可能是压力不够。处理措施:应及时检查、维护管道并选择适当的位置开挖制浆池，喷浆压力不小于0.4 MPa，当场地条件不具备时，可适当增加泵送压力。3)钻进受阻。原因可能是地下存有尚未清除的孤石、树根或其他。处理措施:应停机排除障碍或征得设计和监理的同意后移位。4)钻进速度不稳。原因可能是设备自身问题或机组人员操作不规范、不熟练。处理措施:a.不合要求的设备不得进场。b.施工设备要定期不定期检查维护，保证设备完好。c.机械操作员必须持证上岗，对上岗人员必须做好岗前培训。d.制定完善明确的责任制。

5 结语

施工过程中各工序环环相扣，突发的不可意料的问题都有可能发生，需要具体情况具体对待，妥善安全地解决问题，加强现场管理，科学合理布置，减少事故，提高施工质量。通过该高速公路软基地层采用水泥搅拌桩的处理，从施工组织、质量控制、工期、经济价值上分析和比较是成功的，为类似软基地层施工提供了参考。

［1］JGJ 79—2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］张留俊.高速公路软土地基处理技术［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［3］黄熙龄.地基基础的设计与计算［M］.北京:中国建筑工业出版社，1981.