高速公路软土路基水泥搅拌桩施工技术及质量检测

冯亮

（张家口路缘公路工程有限责任公司，河北 张家口 075000）

0 引言

高速公路路基施工过程中经常遇到不良地质路段，如软土、膨胀土、黄土、红黏土等，若不采取有效处理措施，会导致路基不均匀沉降、坍塌等危害。水泥搅拌桩技术因其施工噪声小、成本低且稳定性好，现阶段常使用该技术加固软土路基。水泥搅拌桩成桩首先将道路软土地基中的软土、淤泥、砂质黏性土等不良土样搅拌松软，再加入以水泥为主的外加剂混合料，将水泥混合料利用机械与软土地基不良土样均匀混合，最后凝聚形成桩体[1]。本文依托实际工程，优选水泥、矿粉等原材料，使用不同桩体长度和桩体间距的水泥搅拌桩在试验路段路基进行施工，施工结束后在试验路段进行质量检测。

1 原材料

1.1 水泥

水泥作为水泥搅拌桩最重要的原材料，其品质将直接决定软土地基处治效果，故本文优选水泥，使用标号为42.5的普通硅酸盐水泥，并对其各项性能指标进行检测。

1.2 矿粉

矿粉作为最常用的外加剂，其成本较低、容易获取，可以降低工程成本，还具有环保作用。故本文选用某公司生产的矿粉，并对其物理性能进行试验检测。

2 工程概况

某高速公路位于平原地区，设计全长154.5km，起点桩号为K542+000，终点桩号为K696+500，设计车速100km/h，路基宽24m，路面宽12m。该段道路已使用20年，经过勘测发现该地区下部土层主要为细沙，中部存在淤泥和黏性土，地质条件较为恶劣，若不进行处理易发生不均匀沉降。对项目道路K589+509—K594+504河流冲积平原段进行勘测，发现其主要由淤泥、粉质黏土以及粉土构成。经研究，使用水泥搅拌桩技术进行加固处理。

3 工程实践

3.1 施工工艺

3.1.1 清理地面与放孔位

高压旋喷桩施工前应保证地面干净整洁，避免地面杂质对施工干扰。依据实际工程施工要求，大型施工设备停放在空旷平整地段，正式使用前需要对机械设备进行调整并检测其性能，对设备搅拌速度等参数进行校正，保证施工前设备正常运行。并在搅拌桩附近搭建临时储存水泥、矿粉等施工材料的场所。

3.1.2 放样

根据现场土质情况勘测结果确定桩体间距。正式钻孔前，需要确定桩体位置点并使用油漆或木桩制作一处明显记号，便于进行钻孔施工。为研究水泥搅拌桩桩体间距对工程质量的影响，本文在试验路段选用3种不同桩体间距，试验路段A、B、C桩体间距分别为1.0m、1.3m、1.6m。

3.1.3 下沉桩机

搅拌桩机进入施工现场，首先进行调平，搅拌轴按照设计要求到达指定深度，深度偏差不超过0.6%，下降垂直度偏差不超过0.4%。为研究水泥搅拌桩桩体长度对工程质量的影响，本文在试验路段选用3种不同桩体长度，试验路段D、E、F桩体长度分别为12m、14m、16m。检查桩机电流表状态，结果正常后下放导向绳，同时钻井机开始工作，沿着导向架匀速下沉，直至到达指定深度。工作人员密切关注搅拌桩机电流表，控制下沉速度[2]。

3.1.4 制备水泥浆液

本文对所用硅酸盐水泥、矿粉等原材料性能进行检验，满足要求后才能制备水泥浆液。确定配比，严格控制水泥用量，并根据现场土质情况微调水灰比。根据实际工程每个桩位需要水泥量制备水泥浆液，严禁使用终凝时间过短或拌和不均匀的水泥浆液。制备完成后应打开拌和桩底部阀门，防止水泥浆液堵塞喷嘴[3]。

3.1.5 注浆

对搅拌桩机灰浆泵进行预热，直至水泥浆液到达桩机搅拌头处，桩机搅拌头下沉速度为0.6～1m/min，桩机搅拌头上升速度为0.5～0.8m/min，严格控制搅拌头的运行速度，使水泥浆液与道路软土地基不良土层均匀混合[4]。

3.2 质量检测

3.2.1 桩体间距

为研究水泥搅拌桩桩体间距对工程质量的影响，本文在试验路段选用1.0m、1.3m、1.6m三种不同桩体间距进行水泥搅拌桩施工。施工完成后，在试验路段检测路堤顶面沉降量差异值。试验路段路堤顶面沉降量差异值结果见表1，桩体间距与路堤顶面沉降量差异值关系见图1。

表1 不同桩体间距下路堤顶面沉降量差异值

图1 桩体间距与路堤顶面沉降量差异值关系

由图1可知，试验路段路堤顶面沉降量差异值随桩体间距增加而逐渐增大，试验路段A桩体间距为1.0m，路堤顶面沉降量差异值为11.5mm；试验路段B桩体间距为1.3m，路堤顶面沉降量差异值为12.3mm；试验路段C桩体间距为1.6m，路堤顶面沉降量差异值为12.9mm，试验路段C路堤顶面沉降量差异值最大，这是因为桩体间距越大，路基加固范围减小，路基沉降量将增加。对桩体间距与路堤顶面沉降量差异值进行线性分析：y=0.7x+10.833,R2=0.9932，路堤顶面沉降量差异值随桩体间距增加而逐渐增大。

3.2.2 桩体长度

为研究水泥搅拌桩桩体长度对工程质量的影响，本文在试验路段选用12m、14m、16m三种不同桩体长度进行水泥搅拌桩施工。施工完成后，在试验路段检测路堤顶面沉降量差异值。试验路段路堤顶面沉降量差异值结果如表2所示，桩体长度与路堤顶面沉降量差异值关系见图2。

表2 不同桩体长度下路堤顶面沉降量差异值

图2 桩体长度与路堤顶面沉降量差异值关系

由图2可知，试验路段路堤顶面沉降量差异值随桩体长度增加而逐渐减小。试验路段D桩体长度为12m，路堤顶面沉降量差异值为16.2mm；试验路段E桩体长度为14m，路堤顶面沉降量差异值为13.1mm；试验路段F桩体长度为16m，路堤顶面沉降量差异值为11.5mm，试验路段F路堤顶面沉降量差异值最小，这是因为水泥搅拌桩通过桩体与土层摩擦力承受荷载，桩体长度增加，与土层摩擦面积也随之增加，路基承载能力增加，最终沉降量下降。对桩体长度与路堤顶面沉降量差异值进行线性分析：y=-2.35x+18.3,R2=0.9672，试验路段路堤顶面沉降量差异值随桩体长度增加而逐渐减小。因此水泥搅拌桩处治软土路基施工中可以适当增加水泥搅拌桩桩体长度。

4 结语

水泥搅拌桩具有施工噪音小、成本低且稳定性好等优点，现阶段常使用水泥搅拌桩施工技术加固软土路基。本文依托实际工程，采用不同水泥搅拌桩桩体长度和桩体间距，在试验路段进行施工并对质量进行检测分析。结果表明：软土路基处治施工中可以适当增加水泥搅拌桩桩体长度和减小水泥搅拌桩桩体间距。