论某公路项目水泥搅拌桩软基处理技术

李洪运

（贵州联建土木工程质量检测监控中心有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

水泥搅拌桩方案是道路工程软弱路基处理的常见方案，以水泥为主要固化剂，通过特殊的机械，将水泥等固化剂注入土壤中，然后经过一定的搅拌，从而产生一系列的物理化学反应，达到固结软基的效果，以增强软土的承载力[1-3]。与其他软弱地基处理方法相比，水泥搅拌桩施工成本低，施工进度快，对环境污染较少，可满足软弱路基施工质量要求。

1 软基处理重要性及措施

1.1 软基处理重要性

施工现场地质环境好坏，直接影响到公路工程的质量，对软弱地基进行加固，对其进行地质条件的改良，可以有效提高路基安全性[4]。因此，对软弱地基进行加固，其关键是保证公路路基能够长期承受荷载，同时又不会产生不稳定的沉降等质量病害，从而改善路面的使用性能。

1.2 软基处理措施

根据深度区别可将软弱地基划分为深软弱地基、浅软弱地基两类[5]。浅软弱地基回填较浅，只需换填即可实现加固目的，深软弱地基多通过补强法进行加固处理。软基处理常见方案包括换填土层法、排水固结法、加固土桩法等[6]。

（1）换填土层法：指路基填筑区域地表以下，对不能满足工程需求的原有地基进行开挖，换填强度、质地、稳定性等指标均达到设计要求的普通土或山石渣、碎石等物料，按施工计划进行分层夯实。该方法适用于软弱地基厚度不超过3 m 的场区，如鱼塘、水田等淤泥质路段。

（2）排水固结法：即在含水量大的自然软黏土地基上，通过自重和预压加载等方法，将土体中的孔隙水排出，使其逐渐固化，并逐渐增加其强度，直到达到设计要求为止。通常以塑料排水管板为垂直排水通道，适用于软弱、饱和的土壤[7]。

（3）加固土桩法：指在自然基础不满足设计要求的情况下，采用特殊的机械装置，将水泥、石灰等加固物质，注入原有的土壤中，并利用其与加固材料的物理、化学作用使其硬化，从而形成具有一定直径、深度和强度的桩身。水泥搅拌桩、粉喷桩、高压旋喷桩是目前较为普遍的施工方式，适用于淤泥质土壤和高含水量的黏性土[8]。

2 水泥搅拌桩施工技术

2.1 工程概况

某公路施工项目，总里程为3.45 km，最大宽度29 m，工程场地原为山地，多为空旷地带，由于受山体、池塘、湖等地质条件的制约，地质条件变化十分显著。通过现场勘测，得出该工程的主要地层是由四系人工砂砾层、表层种植土（Q4ml）、加里东期奥陶系中世二长花岗岩（O2ηγ），各层的地质状况如表1 所示。

表1 各类土层地质情况表

2.2 水泥搅拌桩设计方案

2.2.1 水泥搅拌桩简介

水泥搅拌桩是一种广泛应用于软弱地基的施工技术，其施工效率高，施工成本低，对周边的土壤和建筑物的影响也不大，但其施工工艺主要依靠施工人员的技术和管理水平。水泥搅拌桩技术已越来越多地用于公路软弱地基的治理，并取得了明显的效果[9]。为此，对混凝土搅拌桩施工的技术要点、施工工艺和施工质量的控制进行了深入的探讨，以便更好地保证公路施工的质量。

2.2.2 软基处理设计方案

该公路软土路基采用水泥搅拌桩进行加固处理，桩直径Φ580 mm，间距1.5 m，布局为梅花形。且桩需贯穿软土层，水灰比为0.55～0.6，水泥选用P.O C42.5，根据天然含水量、孔隙比可以确定相应的水泥掺量，具体情况见表2。

表2 水泥掺量参考情况表

2.3 水泥浆配合比实验

结合该道路工程施工现场实况及施工设计要求，分别基于以下三种配合比开展对照试验，试验水灰比分别为0.55 与0.60。经过计算，水泥搅拌桩的水泥用量采用14%、15%、16%三个级别。不同水泥掺量配比实验参数见表3。

表3 配合比实验参数

3 水泥搅拌桩施工

3.1 施工参数选择

水泥搅拌桩基本施工参数为：1）钻进速率V=0.48 m/min、0.49 m/min；2）提升速率V=0.48 m/min、0.49 m/min；3）搅拌速率，P=38 转/min；4）灌浆压力：0.30 MPa ＜P ＜0.38 MPa。

3.2 施工准备

3.2.1 施工技术准备

施工图纸审查：工程技术人员、施工管理人员参加图纸审查，分析和解决施工过程中需要注意的重点环节，并根据施工图纸确定施工变更方案，提交有关部门复核[10]。

马克思基于对“现实的人”的思考，通过对“现实的人”的本质的揭示，确立了关于人的解放的理论。“现实的人”是马克思人的解放理论的逻辑起点。我们只有通过厘清“现实的人”的科学内涵，才能从整体上把握马克思人的解放理论。

施工技术交底：由总工负责组织施工技术人员对施工方案进行审查，并进行技术交底。

3.2.2 施工材料准备

使用材料前，应进行工地试验，并设立存放水泥的仓库，并认真做好防水、防潮等工作。水泥掺加比例初定为18%～20%，消耗量不低于100 kg/m。

3.3 施工工艺

（1）施工工艺流程：基本原理是先通过钻机扰动地层，强制搅拌水泥、软土，以水泥作为固化剂，利用水泥、软土之间的化学反应使二者融为一体，最终达到加固路基的目的。基本工艺流程为：①桩基定位→②机械钻进→③灌浆→④原位钻进→⑤提升，具体水泥搅拌桩施工工艺流程见图1。

图1 水泥搅拌桩施工工艺图

（2）放样：首先对施工单位提供的测控点进行复测，确定其位置正确后，由施工人员在现场布设测控网络，根据施工图进行桩位放样。

（3）钻机定位：在使用之前，必须保证其工作状况良好，钻机在钻孔位置就位阶段，不能损坏钻孔位置的放样。钻具安装后，必须对竖直度进行调整，保证垂直偏差小于1%。

（4）泥浆配制：按现场测试确定水泥浆的各项性能指标，以保证所制得的水泥浆具有良好的流动性。在起动之前，必须在现场准备好水泥浆，充分搅拌后进行筛分，无需预先预制，以免长期闲置；水泥浆如果已闲置2 h 以上则禁用。在注浆之前，必须对水泥浆料进行连续的搅拌，以防止浆料的离析和硬化。

（6）提升喷射搅拌：钻孔深度达到设计高度后，不要立即进行灌浆、起重，将钻头在钻孔中停留30 s 左右，然后根据现场条件将钻头抬起，再进行灌浆，直到钻头达到设计高度。

（7）复搅（喷）：在以上施工工序完成后，应进行一遍复搅、复喷，后续搅拌施工都要进行复搅、复喷。

3.4 成桩质量检测

待水泥搅拌桩龄期达到28 d 可委托第三方权威检测机构开展水泥搅拌桩强度检测（钻芯取样）及地基承载力检测（载荷试验），具体检测结果如下：

（1）水泥搅拌桩强度检测：桩身强度检测结果如4所示，桩身完整性、强度均满足相关施工设计要求；1-b16桩、1-b21 桩多处芯样松散或水泥含量低，1-b22 桩芯样主要为柱状、短柱状，大部分芯样胶结良好、结构坚固。

（2）复合地基载荷试验：载荷试验结果见表5。

分析复合地基平板载荷试验的测试结果，由表5 得出：1）1-b15 测点，在试验达到最大荷载作用时，最大沉降量是4.92 mm，残余沉降量1.34 mm，整体沉降小，桩承载力达110 kPa，符合设计要求；2）1-b18 测点，在试验达到最大荷载作用时，最大沉降量是12.32 mm，残余沉降量8.62 mm，总体沉降率小，实测桩身承载能力为110 kPa，符合设计规范；3）1-b23 测点，在试验达到最大荷载作用时，最大沉降量是14.94 mm，残余沉降量10.55 mm，总体沉降比较低，实测桩身承载能力为110 kPa，符合设计规范。

表4 钻芯取样试验结论评价

表5 复合地基平板载荷试验检测结果汇总表

4 结论

综上，不同地质情况的路基，其填筑工艺存在差异，而软弱地基处理阶段，路基沉降控制是施工关键技术。在汽车荷载作用下，软地基路段更容易出现沉降，引起路基失稳。水泥搅拌桩是目前较为普遍的软弱路基处理技术，具有施工简单、造价低、施工效率高、适用于城市道路、高速公路等特点，可以有效地改善软弱地基的稳定性。该文论述了水泥搅拌桩在公路工程软地基处理中的应用，具体包括软基处理施工方案设计、施工参数选择技术、施工操作要点、成桩质量检测方法等，为同行业者提供一定技术层面的参考。