软土地基加固中水泥搅拌桩技术的探讨

刘长杰　宋魁

摘 要： 随着水泥搅拌桩法在地基处理中的推广应用，水泥搅拌桩作为一种扰动相对较小、施工简单迅速、造价较低、见效较快的软弱地基处理方法，得到了国内外岩土界的极大关注，人们开始重视对水泥搅拌桩技术的研究。为此，本文在充分掌握水泥搅拌桩法基本原理的基础上，对软基加固中水泥搅拌桩施工准备、施工工艺进行了分析与探究。

关键词： 公路工程；水泥搅拌桩；施工工艺

一、水泥搅拌桩法基本原理

自上个世纪70年代以后，水泥搅拌桩在我国软土地基处理中得到了广泛应用，且软土加固效果良好。目前，常见的水泥搅拌桩法可分为两类，如浆喷法与粉喷法。浆喷法中水泥的状态为液体，是向软土内拌入水泥浆的水泥搅拌法；粉喷法则需利用专业粉体搅拌机械进行施工，水泥通过压缩空气向所需加固软土地基内均匀喷入，通过钻头均匀搅拌水泥和软土，以此构成水泥搅拌桩。一般情况下，水泥搅拌桩的处理深度不超过15m，在软土沉积厚度、含水量较大的路段使用。其作用原理为通过固化剂利用深层搅拌机在地基底部均匀拌和土与固化剂（浆状、粉状），保证两者拌和充分。通过固化剂将软土性能改善，以此形成复合地基，提高水稳定性及地基承载力。

二、软基加固中水泥搅拌桩施工准备

1、设计审核

在接到设计文件后开始组织审核工作，要充分了解设计目标，核对工程的地质以及土工试验报告、水泥土搅拌桩的桩位设计图、考察施工场地的地形等，如果发现问题，要及时反馈给设计人员，由其修改。

2、施工机械准备

目前水泥搅拌桩在农村公路软基处理中最常用的施工机械主要有钻机、粉浆机及压缩机。水泥搅拌桩成桩的主要机械就是钻机，这种机械的主要应用功能为动力大、操作方便、能在速度不同的情况下进行均匀地正向钻进或反向提升，同时还可以全方位地自行移动。作为浆体材料定量发送的主要机械设备，喷浆设备的组成部分分别为储灰罐、发送装置及计量控制装置等，这些部件都是公路软基处理的关键性施工设备。压缩机可以提供一定压力气源给水泥搅拌桩进行有效施工，促使水泥浆液突破喷浆口土体阻力向软土内进行喷洒。

3、材料准备

水泥搅拌桩的重要原材料之一就是水泥，水泥的质量是直接关系到施工质量的重要因素，因此，在工程施工中，必须保证水泥有质量合格证书，只有检测合格的水泥方可用于水泥搅拌桩的施工。在施工场地，还应设置水泥存放区域，水泥存放区必须保证场地平整，防雨，只有这样，才会有利于妥善保存水泥。水泥的堆放必须做到下铺上盖，以防止水泥受潮、结块、变质。

4、施工场地

在进行水泥搅拌桩加固软基施工之前，应先保证施工场地的平整。水泥搅拌桩所在的位置一定要保证地上、地下所有的障碍物（包括生活垃圾、地表杂草、杂物、地下石块、树根）已被清除。场地低洼处要用粘土填平，避免回填杂土。施工前，安装临时排水设备，确保地面无积水。然后，采用GPS精准控制和安装水泥搅拌桩的位置，根据设计桩位图进行安装。

三、软土地基加固中水泥搅拌桩施工工艺

1、试桩

为提高软基施工的质量，必须做好施工准备工作。搅拌灰土通常用土体中任一点经钻头搅拌次数N和单位时间内的喷出量来表征，它是影响地基加固效果的重要因素。

根据室内配合比试验结果，应对不同的地质条件，进行现场工艺性试桩，宜在室内配合比试验28d强度确定的进行。根据室内试验选定的配合比用量，每延米增减5kg进行工艺性试桩，3种水泥用量各试打10-15根并对每种水泥用量的桩取2根进行取芯检测，根据检测结果确定施工用配合比，工艺性试桩的目的量；通过试桩应掌握下钻及提升的困难程度，确定钻头进入硬土层电流变化程度，确定合适的输灰泵输灰量；掌握水泥干粉经输灰泵到达搅拌桩喷灰的时间，掌握预搅下钻速度，粉体搅拌桩机提升速度，搅拌下沉，复搅提升等施工参数。

2、施工放样

将施工路面的表层杂草、杂物等进行彻底清理，选用黏性土将低洼地段进行回填及夯实，进而增加机械运行时的路基荷载承受能力。在水田路段进行软基处理施工时，必须先进行排水疏干在进行路面表层清理，必须将其清理厚度控制在0.3米到0.5米的范围内，并把原路面设置成4%的横坡，在路基两边进行边沟开挖施工，选用标示等防护方式对施工现场路基下面的管线进行有效保护。依据图纸选用全站仪进行控制桩的准确放出后，再依据桩位布置进行具体桩位的放出，设置明显标志在控制桩上，同时奥注意进行定时复核。

3、拌制水泥浆

施工企业必須严格遵循设计配合比进行水泥浆的准确配制，为确保配合比的准确性，必须对水泥、外加剂及掺合料等施工材料的用量进行严格控制。利用试桩试验对搅拌时间进行确定，在水泥浆的施工过程中，施工企业必须做到同时进行搅拌、应用，必须确保搅拌的均匀性，才能不出现块状、团状等现象，施工过程中不能采用出现初凝情况的水泥浆。在成桩施工中，必须将水泥浆每次搅拌的量控制在一根桩用量以上。

4、水泥搅拌机械安装、就位

在施工场场将钻机进行准确拼装并就位。在机械设备第一次到施工场地进行施工时，必须标定桩机的电流表、管道压力表、电磁流量表、深度测量仪及电脑打印机。在施工过程中要定期进行复查，尤其是钻头叶片常常会出现磨损现象，当磨损程度超过一定额度时必须马上进行补焊，只有这样才能确保桩体直径的准确性。

5、搅拌及提升搅拌

钻机开始施工时，沿导向架的方向钻杆不断匀速下沉进行切土搅拌，于此同时，要将送浆泵开启并将水泥浆向土体喷洒，这个时候双轴上的多层叶片可以一起进行正、反向旋转搅拌直到设计深度。当已经符合设计深度之后，还要就地在桩端不断进行喷浆搅拌作业，并将其时间控制在大于30s的范围，这样桩端水泥浆可以实现均匀搅拌的作用。提升搅拌机，进行喷浆作业的根本目的就是防止堵塞喷浆口现象的产生，在提升施工中其喷浆量应控制在总喷浆量的5%到10%之间或小于5%。当提升位置达到桩顶时，其搅拌时间应控制在2min以上。最后将搅拌机械关闭并驶离施工路面。

6、检测

水泥搅拌桩成桩七天左右，将桩头浅开挖约1.5米，对搅拌桩的质量进行检测，同时采用触探仪对桩体直径进行测量及质量进行检测。水泥搅拌桩成桩三周左右时，芯样位置控制在桩径1/4处及桩长范围内，并对桩体的完整性等进行有效检验，芯样的无侧限抗压强度要与设计要求相符合。将芯样取出后采用水泥砂浆灌注将孔洞进行封闭。

四、结束语

综上所述，路基作为公路工程的重要构成部分，对其使用性能有直接影响，必须根据实际地质条件选取相应施工技术，确保工程质量满足车辆通行需求。水泥搅拌桩技术在软土路基处理中得到广泛应用，具有良好的单桩承载能力，提升路基的稳定性，必须严格遵循施工规范规定，加强质量控制措施，构建完善的质量管理体系，尽量减少人为操作失误。

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