水泥搅拌桩在软土路基加固工程中的应用

冯 园

（湖南路桥建设集团有限责任公司，湖南长沙 410011）

对于软土路基加固工程而言，通常都是因软土路基承载力无法满足设计要求，必须采用一定措施对路基进行加固处理。水泥搅拌桩是较理想的施工方式，其在现阶段已被广泛应用于软土路基加固工程中。近年来，我国在水泥搅拌桩的研究上进行了探索，例如钉型水泥土搅拌桩的扩大头桩可以有效承担上部荷载，采取加固措施后路基的沉降显著减小。此外，通过分析桩间距、填土高度以及桩径对路基沉降的影响规律，可以在差阐述路堤荷载传递规律的前提下，更好地采用水泥搅拌桩来提高加固软土地基的效果。水泥土搅拌桩可以增大路基的整体性，减少路堤裂缝，提高路堤边坡的稳定性。

1 工程概况

某公路工程标段全长11.305 km，建设区域处于平原地区，施工范围内的地势较为平坦，无大量的路基开挖工作。地质勘察结果显示，河道沿线有丰富的软土层，若直接于该处施工，易由于软基承载能力不足而影响路基、路面结构的稳定性。项目采用水泥搅拌桩技术予以处理，桩径0.6 m、桩长11.0 m、间距1.0 m，正方形布置。经加固施工后，得到承载力至少达150 kPa的复合地基。

2 水泥搅拌桩的应用特点以及适用性分析

2.1 水泥搅拌桩的应用特点

水泥搅拌桩技术充分应用到施工现场的原土，将该部分原土与掺入的固化剂均匀混合，得到完整且稳定的复合结构。在软土与固化剂搅拌过程中，地基土的稳定性得到有效控制，无明显侧向挤出现象，可防护周边现有的建（构）筑物，保证其稳定性。

此外，水泥搅拌桩施工期间无噪声污染问题，不会对周边居民的生产、生活造成干扰。经过软基加固处理后，复合地基的稳定性较好，无附加沉降。相比于钢筋混凝土桩基，水泥搅拌桩能够有效节省钢材，在材料方面的成本投入降低，经济效益优势突出[1]。

2.2 水泥搅拌桩的适用性分析

水泥搅拌桩有利于提高软基的承载力以及边坡的稳定性，经过处理后的软基无明显沉降，得益于多重特性，水泥搅拌桩在路基基层施工、地基加固等工程场景中均具有可行性。水泥搅拌桩还具有突出的抗渗性能，用于防渗墙或隔水帷幕，能够阻隔地下渗透水流。水泥是影响软基加固效果的关键材料，随水泥掺量的增加，加固土体的抗压强度提升，水泥掺入比通常为7%～15%，此时的加固效果较佳。

3 水泥搅拌桩施工工艺

施工工艺流程如图1所示。

图1 水泥搅拌桩施工工艺流程

3.1 施工准备

（1）场地准备。

①现场整理。

根据施工要求，确定水泥搅拌桩的施工范围，将该处的树根、块石等障碍物清理干净，并予以平整，为后续机械设备的进场以及施工创设良好的条件。

②基础设施配套。

取邻近搅拌桩施工部位，于该处搭建合适规模的临时水泥库，用于存储施工所需的水泥材料；设置搅拌桩拌浆后台；修筑集土坑，临时存放搅拌桩施工时产生的置换土体泥浆，将该部分在集土坑内临时存储，待其稍微干燥后再外运至指定场所。

（2）设备配套。

为掌握实际喷浆施工情况，在现场适配1台SJC型监测记录仪。机械设备有序进场，拼装成形后试运转，发现问题则处理，直至达到稳定运行状态为止。正式钻孔前，安排试机和调试，考虑输浆量、管道空气压力、搅拌提升速度、水泥用量等关键参数，判断其是否满足要求，若与设计值的误差超出合理范围，应予以调整，直至完全满足要求为止。

（3）材料准备。

水泥为关键材料，选用普通硅酸盐水泥；将材料交由具有资质的检测部门检验，生成报告，准确判断水泥的强度性能。在试验中确定合适的掺量以及水灰比控制标准，得到与水泥有关的工程数据，交监理工程师审核无误后投入使用。

3.2 测量放样

根据测量定位控制点，准确测放桩位，于该处设置短木桩，形成显眼且稳定的标记，在打桩区周边设控制桩，并制备适量的砂浆用于固定木桩。经过测量放样后，得到具有参照作用的标记，以便后续在指定点位有序施工[2]。

3.3 桩机就位

搅拌桩机就位，对中误差不超过20 mm；检查桩机是否平稳，若有不稳的情况则垫平或是采取其他调整措施，直至桩机具有稳定性为止。搅拌轴到达设计深度后，边搅拌边提升，要求垂直偏差不超过桩长的0.5%。为加强控制，以焊接的方法在桩机上设铁圈（半径5 cm），于10 m高度位置悬挂铅锤，施工中铅锤需要正好通过铁圈中心。

3.4 预搅下沉

搅拌头的冷却水循环达到稳定状态后，运行搅拌机，匀速放松卷扬机的钢丝绳，经此操作后搅拌机发生运动，沿着导向架切土下沉。电机配有电流监测表，可用于显示下沉状况，操作人员根据实际施工情况有效控制下沉速度。遇下沉速度较慢的情况时，向输浆系统补充清水，以便高效钻进。

3.5 水泥浆制备

以试验配合比为准，准确控制水泥的用量，结合施工现场的软土特性以及工程质量要求，按比例掺入适量的外加剂，改善水泥浆的性能。水泥浆液的水灰比以1.75～1.85为宜，浆液制备完成后，将其转至贮浆罐内，予以搅拌，以免浆液凝结，后续根据施工要求及时取用水泥浆液[3]。

3.6 下沉与提升

本次软土路基加固施工采用两喷四搅工艺，按流程推进施工进程。启动电动机，放松卷扬机，使搅拌头预搅下沉，期间密切关注钻头的位置，待其到达桩底标高处后，开始喷浆搅拌，向上提升；再次搅拌下沉，并重复喷浆至孔口。经过前述的阶段性操作后，结束一处桩位的施工，关闭搅拌机械，将其转移至下一作业点位，继续施工。

搅拌下沉速度0.5～1 m/min，提升速度1～2 m/min，速度的控制根据现场施工条件而定，邻近河道边时为减小扰动，适当降低搅拌下沉速度，即0.5～0.8 m/min，提升速度稳定在1 m/min以内。灰浆泵经过一段时间的运行后，纯水泥浆到达搅拌头处，此时根据前述所提的要求搅拌注浆并提升，严格控制搅拌头的运行速度，使水泥浆与原地基土均匀混合。随着提升量增加，提升至距离地面50 cm的位置关闭灰浆泵。

经过搅拌施工后，向集料斗注入清水，用于清理残留在管路中的泥浆，使其恢复洁净。清理应具有及时性，避免水泥浆易黏附在管路上，难以对其进行有效清理干净。

3.7 施工技术要点

（1）施工前，对现场进行清理、整平，消除施工范围内的障碍物，并使现场具有平整性，以便搅拌桩机稳定运行。测量放样时，桩位布置的偏差在50 mm内，桩径偏差在4%以内。

（2）打桩施工应具有连续性，若由于特殊原因而中断施工，则将搅拌轴下沉至停浆面以下50 mm的位置；有效处理问题，尽快恢复供浆，随后再继续喷浆提升，以免断桩。若由于意外事故而停机，且中途耽搁时间相对较长，应采用补桩的方法予以处理。

（3）水泥浆液的性能会对软土路基加固效果产生影响，水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥，掺入量18%，水灰比0.45～0.55；为使水泥浆与现场原状土（软土）均匀混合，搅拌时间至少为2～3 min；进行滤浆处理，随后将浆液倒入集料池内，继续搅拌[4]。

（4）加强对注浆施工参数的控制，注浆泵出口压力1.5～2.5 MPa，在外部压力作用下将浆液有效注入；搅拌头二次提升速度在1 m/min内，且尽可能保持匀速。

4 复合地基静荷载试验

本标段施工中，深层搅拌桩数量共530根，按顺序施工成型后，按0.5%抽测比例检验成桩施工质量。随机选取3根桩，采用堆载反力梁法组织复合地基荷载试验。操作中，用试块推加在反力梁上，提供反力；启用千斤顶，以分级的方法将压力施加到荷载板上，由此组织试验。经过试验与观测后，得到复合地基静载荷载试验结果，复合地基静载荷试验结果如表1所示。

表1 复合地基静载荷试验结果

分析发现，3个试验点的承载力基本值的极差在30%以内，取其均值155.7 kPa，作为复合地基承载力特征值。经过对比分析得知，该值满足要求。

5 结语

综上所述，软土路基加固是公路工程施工中的基础环节，水泥搅拌桩与可行性，具有操作便捷、质量可控、应用效果好等优势。本文从现场准备、测量放样、桩机施工、搅拌提升等方面展开分析，提出水泥搅拌桩的施工技术要点，为类似工程提供参考。