市政道路软土路基处理中水泥搅拌桩施工工艺及质量控制探究

李强

［中设工程咨询（重庆）股份有限公司，重庆 400000］

0 引言

从21世纪初开始，建筑业有了蓬勃发展的良好态势，人们对建筑质量的要求也在逐年上升。软土路基处理施工过程中，传统的市政道路地基施工方案面临很大的发展困境。如何走出困境，确保路基建设质量满足要求，逐渐成为社会广泛关注的一项重要内容。实践表明，水泥搅拌桩作为一种较为成熟的技术，具有施工速度快、成本低、质量稳定、适用性广、机械化程度高、安全隐患小等特点逐渐应用于市政道路软土路基处理中。水泥搅拌桩施工工艺的推广使用良好的弥补了传统施工工艺的不足，已逐渐成为市政道路软土路基处理的常用手段。本文将结合实际案例，探讨如何做好水泥搅拌桩的施工工艺施工及质量控制。

1 工程概况

本次研究工作选择的项目实例为某市政道路软基处理项目（图1）施工长度约为1500m。本项目除设计阶段的地质勘查外，施工前，参建各方对该区域的地质情况再次进行了核查。勘察结果显示，该区域软土层较厚，需要进行处理的面积也较大，采用水泥搅拌桩进行地基处理的方式可有效提升该区域地基强度，减少路基沉降量。

图1 市政道路软土路基处理

水泥搅拌桩是应采用专用机械对软土地基周边范围的软土体运用加固材料改良，从而使其与桩间软土构成复合地基。一般情况下，项目施工过程中会采用水泥当作加固料，经物理化学作用，然后在地基内会构成桩柱，这样一来可以降低地下土的含水量，提升地基强度，减少地基沉降量。水泥搅拌桩主要适用处理淤泥、淤泥质土、粉土以及含水量高地基承载力标准值不大于120kPa的黏性土等地基。

2 市政道路软土路基处理中水泥搅拌桩施工工艺

水泥搅拌桩施工工艺原理：运用搅拌桩机（图2）将地基土与水泥进行搅拌，形成固结性能较好，强度较高的稳定结构。在此过程中，地基土塑性明显下降，同时其力学性能与地基强度也得到了提高。

图2 水泥搅拌桩机

项目施工主要运用水泥搅拌桩施工工艺。具体施工过程如下：清理施工现场，确保施工现场平整、整洁。施工前做好最后的准备工作，确保施工所需的所有物品都已备齐。正式施工前准备好材料，确保桩位放样，提前准备好水泥浆，满足相应要求进行建筑施工。在目前的施工情况下，还应注意加固与检查，以确保施工质量符合一定的要求[1]。

2.1 平整场地与测定桩位

（1）施工现场要及时进行平整和清理。清除杂草、杂物（包括石头、树根、垃圾等）后，应使用黏土或砂垫层换填低洼区域，以满足桩基的承载力。

（2）在施工初期，要及时排出地表水，使路面保持硬化，确保路面通畅。确定洞口位置后，应严格遵守标准化设计规则，控制偏差在2cm以下，准确测量同时记录施工现场的高度，以保证混凝土喷射的高度满足施工要求。

（3）依据图纸设计要求，利用全站仪准确测量并布置混凝土桩，且混凝土桩所处的位置与桩身位置要依据有关标准进行合理布置，且还要明确说明桩的安装设置要求，在这个过程中施工人员必须对桩身进行检查复审。

2.2 试桩

为了拥有良好的地基加固效果，施工前要收集道路各项具体的数据。整修地层，并加强实验室测试，做好地基加固的设计，采用科学的施工工艺开展施工工程建设。项目建设应严格按照工艺设计和操作规程的要求进行科学控制。试桩用于确定最优水泥浆比、钻进速度、泵送污泥压力。水泥搅拌桩主要是水泥搅拌桩的混合时间以及单位时间的灌注量，这是对地基加固效果产生影响的重要因素。通过室内试验结果，可根据现场试验桩所具有的不同地质条件全面调整室内比例。根据实验室试验中选择的配合比，试验桩每延长或减少5kg，三种水泥的用量为每次试验的10~15倍，每个水泥桩核试验剂量为2根。依据试验结果，人们可以确定施工建设的混合比。通过测试桩，可以控制钻进速度，确定此时硬土层的大概位置，同时确定灰分泵的泵将压力；控制钻孔速度、打桩机的速度、打桩机的下沉情况、设计搅拌参数等。

2.3 整桩

精确定位后必须根据桩位合理布置水泥搅拌桩，同时对控制桩加以标记和定期检查。搅拌桩机就位后，负责人应进行现场定位，同时在移动闸板前密切观察现场的各项情况，以增加移动的安全性。同时，采用锤击法测量并调整钻杆与地面的垂直角度，并且要将垂直偏差合理控制在1%范围以内，然后在桩架上以米为单位画出长度标记，这样一来，就便于钻杆钻进地面后对钻孔深度进行观察与记录。依据施工要求，施工期间设计的停浆面应高于作业区0.5m。最后，在开挖过程中对施工质量较差的市政道路地段挖除，确保施工质量。

2.4 混合砂浆

严格控制水、水泥、外加剂等各种原材料的配比，确保配比的合理性与准确性。搅拌时间由工艺试验来确定，水泥浆与混合料搅拌均匀，不采用初始水泥浆，且每次污泥量都要略大于前一次。

2.5 机械安装与定位

组装钻机。电磁流量计、电流表、压力计、回声测深仪与打印机应做好校准工作。在施工过程中，要加强定期检查，尤其是钻头磨损的刃口应及时修复，以确保桩身的直径。平移钻头，准确钻孔，水平校正钻头，使钻杆轴线与钻孔中心垂直，施工过程的中断时间不得超过40min，否则要立即全面清理，以避免水泥在设备与管道中积聚，这会直接对施工产生很大影响[2]。

2.6 钻孔现场

水泥搅拌机在现场就位后，对钻孔位置做出适当调整，并对机械设备做全面测试，以确保机器的良好运行。为正确调整桩基，应确保机身处于平衡状态，找到复合桩的设置，以确保桩位精度符合项目施工建设要求，然后由施工人员开展下一步施工工作。

2.7 搅拌喷涂

当钻井开始工作，钻杆就会沿着导向架不断下沉，使泥浆泵开启，多层螺旋叶片同时搅拌，前后旋转到设计深度。为达到施工设计的深度，我们要使桩尖保持30s以上的时间。水泥浆标准水灰比通常控制在0.45~0.55之间。水泥浆搅拌、混合、过滤时间为5min左右。在特殊情况下，要添加适量添加剂以控制泵输出压力。依据具体情况选用对应的桩长，同时以相同的速度不断推进并处理污泥泥浆。

2.8 提升和搅拌

搅拌装置的目的是避免堵塞喷嘴，当叶片反向旋转且底部仍处于搅拌状态时容易堵塞喷嘴。上升、下降时，到桩顶部的喷雾量小于6~10L，搅拌时间不低于2min。关闭搅拌器并更换齿轮档。钻杆下沉前应确定好钻杆的运输量。启动发动机后，应适当松开钢丝绳。气源通过空气压缩机执行，由导轨位置运行到施工位置。确保钻孔速度满足施工要求，并依据钻井速度确定钻孔是否接触绝缘子，然后提起钻杆进行喷射并进行搅拌。该泵符合相关规定，以确保浆液处于喷头内，且搅拌与喷射速度相同。同时，不断增加浆液，以确保其所处位置可以达到目标高度[3]。

3 水泥搅拌桩施工质量控制措施

3.1 施工质量控制要点

（1）加强施工组织管理，合理安排施工先后顺序，确定构造物与路基间的衔接关系，对填方段较高的位置应优先安排施工，在施工当中重视施工组织建设，依据施工现场的具体情况，合理调配有关人员与设备，这是确保施工建设最重要的环节。

（2）原材料质量控制。对水泥搅拌桩施工过程中所需的水泥材料，要重视材料进场前的严格检查，确保水泥材料有合格证和其他质量检验合格文件，并对不同批次的水泥做抽样检查，不合格水泥材料严禁进入施工现场。在施工过程中，施工人员要依据设计要求，对灰浆进行合理配置。如果砂浆有了明显离析现象，则不可使用。砂浆倒入集料斗时，必须进行严格的过筛程序，防止浆料当中的块状物对泵体造成损坏。

（3）搅拌桩数量。桩间距的测量和放样，要严格依据项目设计要求，严格控制桩间距误差，确保达到验收要求。在实际施工时，应保持场地清洁整洁，并且测量放样用的桩位不得被有关物体所掩埋、遮盖。严格现场施工质量管理，以保证水泥混合桩数量合理，具有准确的位置。

（4）桩身长度。在市政道路项目施工过程中，必须在软土路基上充分体现水泥混合桩的加固作用，桩底必须深入承载层当中。对于完全风化的页岩或页岩，桩身伸长长度必须≥0.5m。当桩身进入基岩内部，钻机会出现电流增加、钻孔速度下降等变化，从而对桩底是否进到基岩层做出判断。

（5）桩身水泥用量。当水泥搅拌桩在项目施工建设中，桩身强度会受水泥用量的影响，当水泥用量过多会造成材料浪费；水泥用量过少，会使桩身强度降低。对水泥用量加以控制时，确保各水泥桩的泵浆压力、水灰比等施工参数同试验参数的一致。另外，每个桩体的水泥用量大约是50kg。在市政道路地基项目施工当中，必须反复计算水泥用量，以确保其可以达到规定的要求。

（6）喷浆中断。依据施工建设要求，水泥搅拌桩的施工必须是连续的。假如发生中断，当重新开始喷射泥浆，一定要将搅拌头下沉入停浆点0.5m处，等供浆恢复则继续喷浆搅拌提升。假如停机时间超出3h，那么要先拆卸输浆管并加以全面清洗。

3.2 特殊情况的处理措施

（1）钻机掘进过程有可能会发生卡管现象，此时应降低钻孔速度或提出钻头，然后适当调整钻头。假如钻孔位置不深，可对土层疏松然后重新钻进；假如钻杆处于提升阶段有卡钻情况，则必须做出暂时停止喷浆的处理，直至卡钻情况恢复正常，然后再继续喷浆。

（2）在喷浆当中有可能会出现堵塞现象，此时应检查砂浆泵的工作运行情况，并相应调整灌浆压力或将钻头提出，清洗喷嘴，清除固化物内部的大颗粒和块状杂物；如果喷浆不流畅，可反复开关喷浆阀，直至喷浆正常。混合水泥桩施工完成后，要进行质量检验，这时要委托有资质的检验单位进行。

（3）成桩28d。用便携式探头3D进行N10检验；经过28d再进行抽芯检验试验、单桩荷载试验和复合地基荷载试验。结果都符合规范和设计要求，合格率高达100 %[4]。

4 结语

综上所述，市政道路工程建设项目的质量要求非常严格，加上水泥搅拌桩的施工非常复杂，要想掌控整个过程较为困难，但由于其在加固软土路基方面有良好的效果，因而我们要重视水泥搅拌桩的施工，有必要加强对水泥搅拌桩施工相关的研究工作。通过加强市政道路软土路基处理中水泥搅拌桩施工工艺及质量控制的深入研究分析，从而推动水泥搅拌桩的广泛应用，促进市政道路软土路基施工质量水平的提升[5]。