浅谈水泥搅拌桩复合地基的设计及施工要点

孙志强

摘 要：水泥搅拌桩是一种常见的地基处理措施，可以用于提高地基承载力、降低地基沉降等。本文叙述了水泥搅拌桩的适用范围和加固原理，并对水泥搅拌桩的设计步骤、施工要点进行了介绍，为水泥搅拌桩在公路软基处理中的设计和施工提供参考。

关键词：水泥搅拌桩;复合地基;设计;施工

1 概述

（1）水泥搅拌桩的定义。通过特定的搅拌机器，将水泥与软土进行搅拌，利用水泥的胶凝固化作用，与软土发生物理化学作用，这种物理化学作用使得软土逐渐成为一个整体，并具有一定的强度，这种水泥与软土形成的固结体被称为水泥搅拌桩。

（2）水泥搅拌桩的适用范围。水泥搅拌桩自引入我国以来，逐渐被广泛应用于公路、铁路等建设领域的地基处理中。在地基处理中，水泥搅拌桩主要用于提高地基的承载力，降低地基的沉降量，增強路堤或者边坡的稳定性等。

水泥搅拌桩适宜用于加固饱和的软质黏土，具体为抗剪强度（十字板）超过10 kPa，有机物质的含量超过10%的软土地基。当软土地基中的有机物质的含量水平超过5%，或者塑性指数大于25，或者含有腐蚀性地下水时，在使用前应通过现场试验来判断是否能使用。

在公路路基工程中，若将水泥搅拌桩用于软土地基处理时，其适用于填土高度小于8 m的软基路段。如果该路段的含水率较高（超过70%）时，其适用的路基高度应适当降低。

（3）水泥搅拌桩的加固原理。水泥搅拌桩的加固机理是水泥、水、土这三者之间发生的一系列复杂的物理化学反应。这些物理化学反应主要有以下三个反应过程：水泥的水化反应、土与水泥水化产物之间的作用，以及水泥水化产物的碳酸化作用。通过这些物理化学作用，软土中的水分、土颗粒、水泥共同组成一种复杂的立体的相互关联的产物，组成一个整体。

2 水泥搅拌桩的设计要点

采用水泥搅拌桩进行软土地基处理时，水泥搅拌桩在进行设计计算之初，应先在不进行处理的条件下，验算现状地基的承载力和沉降是否能满足规范要求。通过这一步的验算，来明确后面水泥搅拌桩设计的目的。如果现状地基的承载能力不足，则后面进行水泥搅拌桩时，应围绕着提高地基承载力的方面来进行设计。如果现状地基的沉降不能满足要求，则后面应围绕着降低沉降量的方面来进行设计。

如果采用水泥搅拌桩来提高地基的承载力时，应先明确地基所需的复合地基承载力，进而结合工程经验、地勘资料，初拟水泥搅拌桩的桩径、桩间距和桩长，通过理正岩土或者其他计算软件来验算是否能满足规范要求。通过反复取值验算，得到最优的水泥搅拌桩的桩径、桩间距和桩长。

如果采用水泥搅拌桩来减小地基沉降时，结合工程经验、地勘资料，初拟水泥搅拌桩的桩径、桩间距和桩长，通过理正岩土或者其他计算软件来验算采用这一取值条件下的水泥搅拌桩复合地基的沉降是否能满足规范要求。后面重复这一步骤，得到既满足规范要求，又最具经济性的水泥搅拌桩设计参数。

3 水泥搅拌桩的施工要点

（1）施工前的准备。施工前应做好以下准备工作：把施工现场清理出来，让施工机械和相应工人进场，进行桩的位置的测量，现场按桩位平面布置图进行放点。给桩基的施工人员做好技术交接工作，保证搅拌桩的位置、桩顶高程、试桩得到的参数正确。施工前，应对施工现场进行详细地勘察，采用静力触探来进行地质初步的勘察，查明即将施工的场地区域中的软土分布情况、以及性质。如果发现现场测得的地质条件，与设计图纸中的勘察资料，有较大的差异时，要及时通知设计单位，让设计单位对原图纸进行修改。购买的水泥，在使用之前，应由监理对其要进行抽样检测，保证其质量满足要求。

（2）施工工艺。水泥搅拌桩在正式实施之前，应先进行试桩，根据现场的施工机具、土质、含水率等情况，来获取所用的设备运行时的正常参数，从而在后期施工中按照这些参数来操作时可以取得良好的效果。试桩的根数一般取5～7根，试桩工作要求有以下内容：

1）得到满足设计图纸中要求的喷浆量时所需要的各类参数，如机械下钻速率、套管向上提升的速率、机械搅拌的速率、喷浆时所用的压力值等。2）了解桩机向下钻进、向上提升时的受阻情况，结合工程经验作出判断，并采取相应的有效的解决措施。3）观察现场施工时水泥搅拌桩的成桩效果，来判断通过室内试验得出的配合比是否合适，是否需要进行优化调整。4）成型后水泥搅拌桩是否满足设计图纸要求的桩身强度。

在进行完试桩后，根据试桩得到的参数，进行大规模的水泥搅拌桩施工。其具体施工步骤一般为：清除表层土，平整场地;桩机运送到施工现场后，先进行组装，并试运行一下，等到各类设备运行指标达到正常水平后，再行进至指定

的工作位置;将桩机的搅拌头放置到指定的桩位处，启动机器，等到搅拌头的旋转速率正常后，开始向下钻进，直至达到设计深度;从底面开始逐渐向上，一边喷射水泥浆体，一边不断搅拌，一边向上提升，直至到达距离地面50 cm的位置，再重新向下钻进，同时一边喷浆，一边搅拌，直至回到原设计桩底位置，这时到达桩底后，持续喷浆、搅拌1分钟，然后再缓慢提升，回到地面;最后关闭设备的电源，将机械移动到下一个施工位置，继续上述操作步骤。

（3）施工注意事项。在实施过程中，为了使水泥搅拌桩取得良好的质量， 应当注意以下的事项：

1）在进行水泥搅拌桩施工之前，用水将桩机的套管清洗干净，使其没有杂物堵塞。2）水泥搅拌桩在施工过程中，应该装置有记录设备和显示设备，随时可以观察到搅拌桩实施的长度、水泥用量等。同时，每天的记录文件需打印出来，提交给监理单位进行核查。3）监理应该在施工现场监督，时刻关注施工过程，做到对施工质量的全过程掌握，并按相关规范和设计图纸的要求，对打设的桩体进行检验。4）监理应该注意随时抽查施工过程中的水泥浆含量是否满足要求。5）水泥搅拌桩施工完成后，现场应注意在桩体硬化之前，在桩顶位置处标注记号，方便后面抽芯，检测桩体的强度。6）水泥搅拌桩在搅拌和喷浆时，每次输送水泥浆液、或者停止供应浆液时，应及时通知施工操作人员，使其及时知道情况，进而采取正确的操作。

4 结束语

水泥搅拌桩作为一种常见的地基处理措施，适用于加固饱和的软质黏土，有助于提高地基承载力和降低沉降。在设计中，应先根据现状地基的承载力和沉降验算结果来明确后面水泥搅拌桩的设计目的，进而进行水泥搅拌桩的设计。在施工中，应做好施工前的主备，并进行工艺性试桩，进而进行大规模的水泥搅拌桩施工，以保证水泥搅拌桩的施工质量。

参考文献：

[1]王肇森，刘润有.水泥搅拌桩复合地基设计计算[J].天津建设科技，2003（6）：24-26.

[2]孙洁.水泥搅拌桩设计与施工要点分析[J].湖南交通科技，2017，43（1）：58-62+66.

[3]欧阳志峰.水泥搅拌桩在软土地基中的设计与施工[J].山西建筑，2010，36（18）：92-93.