水泥搅拌桩技术在道路软土路基处理中的应用

陈晨

（石家庄市公路桥梁建设集团，石家庄 050000）

1 水泥搅拌桩的作用机理

软土地基处理过程中多采用复合地基法，在软土中建造承载能力及强度较大的构造物，以提高原有地基的承载力。水泥搅拌桩就是软土地基处理中常用的构造物，采用深层搅拌机将水泥或水泥砂浆与土体强制拌和在一起，最终凝结成水泥构造物。这种构造物具有良好的水稳定性能，且整体性、强度高的优势，可提高软土地基的承载能力，减少地基沉降。具体而言，水泥搅拌桩的作用主要体现在以下几个方面：

首先，集中应力及降低沉降。相比周围的土体，水泥搅拌桩的强度、刚度要远远大于土体，因此，在地基中加入水泥搅拌桩可以大大提高地基的承载能力；并且在路基填筑荷载及外部荷载的作用下，复合地基中的应力按模量大小分布，在应力集中的作用下绝大部分荷载都作用于水泥搅拌桩桩体上，周围土体受到的应力作用就大大减少了，有效降低地基的沉降量。其次，垫层作用【1】。水泥搅拌桩施工是利用深层搅拌机向地基深层喷射水泥浆，在搅拌机的作用下水泥浆与路基土地体均匀融合在一起，最终取代原有地基成为新的路基垫层，在地基深处形成一个高刚度、高强度的复合地基层，从而提高地基的承载能力。最后，加筋作用。水泥搅拌桩竖立于软土地基，其强度及刚度都比较大，所以能够提高地基的抗剪切强度，路基土的水平位移也会下降，最终提高软土路基的稳定性。

2 水泥搅拌桩施工技术要点分析

2.1 施工准备

施工前要整平施工场地，清除桩位处的障碍物，包括地面上的石块、生活垃圾、地下的树根、草根等；如场地低洼需要回填黏土，严禁回填杂土；采用合格的水泥材料，使用前要将水泥样品送至中心试验室进行检验；施工前要配置电脑记录仪、打印设备等，随时了解水泥浆的用量及喷浆均匀度。保证施工机械设备的性能良好、稳定，需经监理工程师检验合格后再开钻施工。

2.2 材料选择

水泥搅拌桩通常采用强度等级42.5 级普通硅酸盐水泥，成桩的水泥土28d 无侧限抗压强度至少在0.6MPa 以上，水泥浆水灰比为0.45～0.55，水泥掺量可参考表1 选定。

表1 水泥掺量参考值

成桩4 周后再进行取样检查，无侧限抗压强度试验平均值至少在0.6MPa，喷浆单桩承载力至少在70kN 以上，复合地基承载力至少在 100kPa【2】。

2.3 施工方法

首先，进行施工放样，用全站仪放出水泥搅拌桩施工边线，确定施工范围，用石灰标出施工边线，并用水准仪测量场平标高。根据设计图纸合理布置桩位。其次，进行搅拌与喷浆，钻机启动后钻杆持续、匀速下沉，并在下沉的同时进行搅拌，开启送浆泵边进行旋转、搅拌，边将浆液与土体喷射融合在一起，直至下沉深度符合施工要求，设备保持30s 以上的持续喷浆状态，保证土体与水泥浆充分搅拌均匀【3】。最后，提升与搅拌。提升搅拌机能够防止喷浆口堵塞，并且能够保证持续、均匀的搅拌，搅拌机提升至桩体顶部时保持2min 的搅拌时间，保证搅拌充分再关闭搅拌机，并移位。

2.4 施工质量控制

首先，控制材料质量，加大进场控制力度，抽检每个批次的水泥，并要求进场水泥具备合格证书、相关质量证明文件；如果灰浆发生离析要禁止使用；灰浆倒入集料斗之前要提前过筛，避免浆液中存在块状物。其次，严格控制搅拌桩数量，控制好间距误差，保证桩间距与验收标准相符。再次，保证桩身长度符合施工要求。桩底必须深入软土路基的持力层才能保证其加固作用，针对全风化页岩、风岩，桩身伸入长度至少在0.5m 以上。最后，合理控制桩身水泥用量。水泥用量会对桩身的强度产生直接影响，用量不足会降低桩身强度，用量过多则会增加工程造价，因此要合理控制水泥用量，水灰比、送浆压力等参数要严格按照试验参数设置，且在施工过程中需要对水泥用量进行反复计算，确保其符合规定要求。水泥搅拌桩施工完成后要对其进行测试，主要参数包括桩间距、桩位、桩数，检测桩身的完整性，包括有效桩长、桩身截面变化、桩身连续性、搅拌的均匀性、桩身强度；此外，还要检测单桩承载力、复合地基承载力等。水泥搅拌桩质量检测方法包括目测法、轻便动力触探法、静力触探法、钻探取芯法、应力波反射法等【4】。

3 水泥搅拌桩施工常见问题处理

水泥搅拌桩施工过程比较复杂，因此，该技术在实际操作时具有一定难度，无论哪个阶段出现差错，都有可能直接影响公路工程的建设质量及施工进度，因此，总结水泥搅拌桩施工中的常见问题十分必要。水泥搅拌桩施工最常见的问题之一就是喷浆中断，主要原因包括管道堵塞、水泥受潮结块、制浆池滤网破损、清浆不彻底等。为避免出现喷浆中断的问题，在开钻前要保证整个管道是通顺的，排尽水后再下钻；并做好施工现场水泥的存储管理，避免受潮、结块；及时清理钻头喷嘴，清理固化料中的杂物、大颗粒等。除此之外，喷浆问题还包括投料不准确、喷浆未到设计桩面、灰浆泵磨损漏浆等，碰到这些问题需要检修灰浆泵，并重新标定投料量及灰浆输浆量，调整喷浆压力。若是输浆管内存在水泥结块、喷浆球阀间隙太小的问题，则要立即将输浆管拆洗干净，调整喷浆门球阀间隙，避免输浆管由于堵塞而发生爆裂【5】。此外，钻进受阻的问题也比较常见，主要原因是由于地下杂物未清除干净所致。针对这种情况，需要停机进行障碍排除，或征得监理同意后移位。