公路软基加固中水泥搅拌桩的应用与分析

张 茜

（河南中交路通监理咨询有限公司，河南 驻马店 463000）

近年来，随着基础建设规模的日益扩大，公路建设领域取得了令人瞩目的成绩。然而，在公路施工中难免会遇到孔隙比大、含水率高、抗剪强度差的软土质层，如果对此类软基处理不当，极有可能在施工过程中发生边坡失稳等多重危害,严重威胁工程施工过程中的质量和安全。因此，软土地基的工程性质、沉降预测、抗震性能等一直是国内外学者们的研究热点。目前，针对软土地基的处理有多种措施，而水泥搅拌桩法是最佳、最经济实用的措施。水泥搅拌桩法是在软基中注入水泥或石灰等浆液并进行强制搅拌，利用胶结固化的原理提高软基的强度、整体性以及地基承载。该方法具有施工难度低、应用范围广、工程成本较低等特点，在我国的软土地基处理中得到了广泛应用。

1 水泥搅拌桩的加固原理

作为公路软基处理的一项重要措施，水泥搅拌桩满足软基处理需要，在公路施工中应用具有良好效果，其应用也变得越来越广泛。水泥搅拌桩是软土地基处理的重要技术措施，在软基处理和加固中，它以软土本身为材料，将水泥、水的配制液作为固化剂，然后用搅拌钻机喷入软土地基并进行搅拌，让固化剂与软土发生物理与化学反应，并黏结成强度较高的水泥加固土，从而增强土体强度，提高土体承载力，有效满足工程建设需要。该方法适用于淤泥、淤泥质土、素填土、黄土、砂砾土等的处理，但不适用于障碍物较多且不易清除的杂填土处理。根据具体处理工艺不同，水泥搅拌桩可以分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，方便复搅，水泥土硬化时间长。干法以水泥干粉为主，水泥土硬化时间短，能提升桩间强度，但搅拌均匀性差，也难以实现全过程复搅。具体应用中，应该结合现场施工基本情况，采用合适的处理工艺。

2 工程概况

某公路工程属于冲湖积平原，地貌类型较为单一。自然地面标高为1.20～2.60m。据现场勘查可见，本路段存在较为深厚的淤泥质软土，软土路基的含水量大、承载力低，不能满足施工需要，有必要采取处理措施。目前在公路工程软土路基处理过程中，主要的技术措施包括换填法、排水固结法、强夯法、水泥搅拌桩法等。这些处理方法各有自己的特点和优势，能有效满足软土路基处理需要，其应用效果也比较明显。本文以水泥搅拌桩为例，通过正三角形布设水泥搅拌桩加固软土地基。

3 公路软基加固中水泥搅拌桩的应用要点

1）施工准备工作。（1）施工材料准备。提高对施工材料质量控制的重视程度，采购质量合格的原材料，保证质量合格，使其有效满足水泥搅拌桩施工需要。构建好水泥库，合理确定水泥库的面积和水泥库存量，为提升施工效果奠定基础。水泥搅拌桩一般使用级配为32.5号的普通硅酸盐水泥施工，施工前安排专业人员开展试验、检测和质量验收。一般送往中心试验室或送给监理工程师，由他们开展试验检测，保证质量合格，进而有利于提高软土路基处理效果。（2）机械设备选择。选用综合性能良好的施工机械设备开展施工，做好设备质量检测和验收工作，促进其综合性能得以最佳发挥，为提高水泥搅拌桩处理效果和软土路基施工质量奠定基础。目前常用PH-5和PH-7两种桩机，最大施工深度约18m。施工前开展机械设备质量检测，做好设备调试工作，为提升软土路基处理效果创造便利。（3）施工场地平整。软土路基处理前，需要平整施工场地，将垃圾、杂物、碎石等及时清理干净。并在路基一侧开挖排水沟，确保雨季施工过程中不出现积水现象，也为水泥搅拌桩施工创造良好条件。如果是场地低洼的地方应回填黏土，每层厚度在30cm左右为宜。通过整平施工场地，能够为软土路基处理和工程质量提升提供良好条件。

2）施工工艺流程。第一，施工控制及轴线布设。检查、复核所有坐标控制点、水准点，待确定无误之后，在整个施工范围内通过全站仪测设基桩轴线控制点，并记录好工程定位情况。要求必须在允许偏差内控制好各点位位置，避免影响后期施工质量。第二，设备安装及调试。搅拌桩机进场之后，需安装好设备，并做好工前调试工作，保证各个设备运行正常，避免施工中出现设备故障，影响施工进度。第三，机械就位。安装、调试完桩机，需及时就位，调整好平整度，并做好固定支撑工作，保证在施工过程中不会出现倾斜、位移等问题。第四，切土预拌。施工中，需先将搅拌机电机开启，随后把卷扬机内钢丝绳放松，沿导向架方向让搅拌机持续搅拌、下沉，但需严格控制下沉速率。为避免钻头和排水板碰撞，第一次下沉要达到设计深度。第五，喷浆搅拌提升。在搅拌机预搅下沉的过程中，可通过后台进行固化剂浆液的拌制，在浆桶内搅拌浆液的时间需控制在90s以上，一般可选择慢速搅动电机在储浆桶内连续不断地匀速、缓慢地搅拌，避免浆液沉淀，影响使用质量。当搅拌机下沉到指定位置之后，需及时将灰浆泵启动，当浆液注满之后，可同时进行喷浆及搅拌机提升工作，但需合理控制提升速度，以每分钟50cm以内为准。第六，重复搅拌。搅拌机喷浆提升位置达到设计顶面标高的情况下，需及时将灰浆泵关闭，且排空集料斗内的浆液。此时，为保证软土内均匀拌和浆液，需重新放下搅拌机，进行下沉、搅拌施工，随后向设计标高以上50cm处提升，并做再次搅拌施工，以此增强桩身承载力。第七，移位清洗记录。完成上述施工作业之后，即可进行下一桩施工。要求成桩之后，清理干净输浆管路，避免水泥结块。并定期将灰浆泵拆开进行清理。在整个施工过程中，必须指派专人做好记录工作，保证桩深、时间记录无误。

3）质量控制措施。（1）做好成桩试验。在水泥搅拌桩软基处理施工中，要重视施工前成桩试验工作的有效开展，应在掌握水泥搅拌桩施工工艺及流程的基础地上，做好成桩试验，通过有效地成桩试验，以此获得相关的施工技术参数，从而为后续施工奠定良好的基础。这需要施工单位组织专业的人员进行成桩试验检测，在获取详细的数理指标后做好工程质量的评估工作，及时发现可能存在的质量缺陷，并及时修复和完善，从而保证成桩质量，进而提升软土地基处理的效果。（2）加强水泥质量控制。水泥质量是保证水泥搅拌桩施工质量的关键，施工单位应重视水泥质量的控制，严格按照施工标准及要求对进场的水泥质量进行抽样检验，及时将质量不合格的水泥剔除，保证施工质量。（3）加强搅拌桩强度控制。为确保水泥搅拌桩施工质量，要重视搅拌桩强度的控制。为避免出现搅拌桩强度不均匀的情况，在施工中既要保证各类机械设备正常运行，也要控制钻头提升的速度，应保证其处于匀速状态。同时，要充分了解和掌握软土地基各层的密度情况，并严格控制施工材料质量及浆液浓度，从而提升水泥搅拌桩的强度。另外，为了避免出现断桩的问题，质量不合格的施工材料应严禁使用，且需要根据成桩试验结果及实际情况，加强各项技术参数的控制，为保证施工质量，也需要定期对钻头进行检查，如果发现有磨损情况，应及时更换钻头，同时在具体的操作过程中严格控制钻头钻进的速度和提升速度。

4 结束语

综上所述，随着社会经济的不断发展，公路工程已经成为我国基础建设中一项重要内容，软土地基之上修筑公路工程极易引发路基失稳，影响行车安全。为此，相关部门及施工企业必须重视软基处理措施，根据施工现场的具体情况及自然条件等，在选择与之相适应的加固技术。水泥搅拌桩技术作为软基加固的主要技术之一，因其优异的性能，在公路施工中得到了大量应用与推广。