水泥搅拌桩处理道路软土地基施工实例分析思路构建

周宇宽

（江苏海通建设工程有限公司，江苏 连云港 222000）

工程的天然地基条件如果不能够满足建筑物对其地基施工的要求，那么，就需要采取相应措施对天然地基进行处理，进而形成能够满足建筑物对地基施工要求的人工地基，进一步确保建筑物的建造安全以及使用安全。采用水泥搅拌桩处理技术，能够有效地使软土地基增加其硬度，同时也能够更好地适应上部结构对地基的各种需求，进而充分地满足上部结构对地基的所有要求。

1 工程概况

在沿海地区的某道路工程中，由于沿海地区的地形地貌比较单一，并且，地貌类型主要成滨海漫滩的形式，从整体上看，其地势比较平缓开阔。由本工程的施工区域、土质条件、地质调查以及实地勘探可以看出，本次工程的地层主要分为人工填土层、第四系海相沉积层、冲洪积层以及残积层，其中，由于天然的地质条件不能够满足建筑物对地基施工的要求，而需要人工干预的底层为人工填土层以及第四海相沉积层。施工现场的人工填筑土的厚度大于1m，小于7.2m，同时，海相沉积的淤泥层厚度大约1.2m，小于7.2m。本工程的软土地基表面上有一定的差异，并且土质变化也比较大，本次工程具有由河道冲击或者是人工填土而形成的浅层以及深层的原土层分布不均匀，淤泥层厚度太高，有机物以及含水量差异也比较大等特点。水泥搅拌桩是一种具有压缩性的半刚性桩，在工程中，采用水泥搅拌桩技术进行实际的施工工作，会受到底层的土质以及地下水等各种各样的不确定因素的影响，进而使得施工的质量无法得到有效控制，并且水泥搅拌桩的桩身压缩变形大，同时，抗震性以及抗剪切能力也比较差。基于此，如何才能采取有效措施解决在工程中出现的各种问题，进而确保在这样复杂条件下的，软土地基施工的施工质量能够符合相应条件，成为工程建造中的主要侧重点。

2 软基处理设计

2.1 搅拌桩设计

该工程中的软基处理设计主要采用了抛石挤淤加强夯法以及水泥搅拌桩两种，在人工填筑土、淤泥等软土层以及薄土层中，对于含有有机物质的沙粒路段，要通过充分地结合水泥搅拌桩技术对其进行有效的处理，进而形成人工干预的复合地基，然后，再根据人工干预的复合地基的实际承载力以及沉降来计算相应指标并进行具体的设计。

设计的水泥搅拌桩径为550mm，在机动车道下的搅拌桩中心间距设计为1.2m，对人行道下的中心间距设计为1.5m，而在工程中的不同水泥搅拌桩的长度，按照不同路段的地质条件以及土质条件来决定，在持力层的搅拌桩长度一般不小于1m，在通常情况下，为5～10m，并且桩身采用425号普通硅酸盐水泥，其中，对水泥搅拌桩的地基承载力也具有一定的要求，要求其不小于100kPa。

2.2 搅拌桩作用机理

水泥搅拌桩处理技术对原土地基进行处理的时候，简单的说，就是将水泥浆作为软土地基的固化剂，然后，利用深层搅拌机将位于原位置的原土与水泥进行搅拌压缩，并且使其吸收周围的水分，最后，经过一系列的操作，形成一种具有高强度、不易变形、以水稳性高等特征的混合柱状体。这样的混合柱状体能够有效地提高软土地基的承载力，同时，也能够减少地基的沉降，确保填土路的地基稳定。由于水泥搅拌桩是一种具有压缩性的半刚性桩，所以其钢硬度以及抗压强度都小于刚性桩，并且大于柔性装，所以当水泥搅拌桩处于一种垂直核载作用下，就会发生一定程度的变形，在水泥搅拌桩压缩变形的时候，其周围的软土也会分担一部分的力，进而形成柔性复合地基。当水泥搅拌桩的顶部土质没有经过人工干预，那么，其承载力的数值就会大于水泥搅拌桩周围土质的承载力的平均值，这时就可以取0.1～0.4，当两者之间的差距较大的时候，就可以选择较低值；而当水泥搅拌桩上端的土质没有经过人工干预，但是，其承载力小于或者是等于水泥搅拌桩周围土质的承载力平均值的时候，就可以取0.5～0.9，在两者之间的差距较大，或者是设置了褥垫层的时候，就要取数值较大的。由此可见，地质条件在确定时，水泥搅拌桩的复合地基承载力大小与水泥搅拌桩的竖向承载力以及面积置换率有一定的关系。当水泥搅拌桩的桩身强度以及面积置换率一定时，水泥搅拌桩的竖向承载力就决定了复合地基的整体承载力，水泥搅拌桩的承载力与复合地基的承载力呈现正向关系；当水泥搅拌桩的桩身强度以及桩身长度一定时，地基的承载力就由面积置换率来决定，并且面积置换率与地基的承载力也呈正向关系。

3 搅拌桩质量问题以及质量控制

3.1 全方位控制

由于水泥搅拌桩技术通常利用在地下隐蔽工程中，所以容易受到施工材料、施工设备、施工工艺以及施工人员等多种不确定因素的影响，所以对搅拌桩的质量控制要贯穿工程的全过程，并且要从全方位来控制施工的质量。

3.2 质量控制的具体措施

在实际的施工过程中，相关的管理人员一定要随时检查水泥浆的用量、水泥搅拌桩的长度以及强度还有自动计量装置有没有出现异常的情况，如果出现了异常情况，那么，就一定要将具体的情况及时记录并采取有效的措施予以解决。为了使水泥搅拌桩的桩身施工质量能够得到保障，在施工的过程中，需要对水泥搅拌桩的质量进行有效的控制。首先，要对地基的土质不同特点，做好相应的质量控制。水泥搅拌桩的质量控制主要体现在其自身的强度上，不但与人工钻入的固化剂质量以及施工技术有关，同时，还与地基的原始土质条件有关。根据实验可以得出，在含有较多有机物质的土质中，土质的水容量以及可塑性比较大，同时，还伴有较大的膨胀性以及低渗透性，这些特性的存在，严重地阻碍了水泥进行化学反应，如果在其中只是单一的采用水泥加固，那么得到的效果并不能达到预期的要求，所以对这样的原图，就要人工地参与一些生石膏外加剂来提高土质的实际加固效果，在此过程中，还可以在一定程度上减少水泥的实际用量。在本项工程中，由于地基的软土中含有较多的有机物质，所以在对地基土质进行水泥加固实验的时候得出，采用的水泥掺入量为65kg/m，并且要采用42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥浆和水灰的参数量比为1:2。其次，水泥搅拌桩的桩土置换率以及水泥掺入量对复合地基承载力的影响。在对水泥搅拌桩进行设计运算的时候，通常运用能够符合要求的，复合地基承载力设计的搅拌桩承载力以及天然地基的承载力来计算出水泥搅拌桩的装土置换率，并计算出水泥搅拌桩的个数以及布置的位置，然后，再经过验算来得到具体的结果。根据实践的结果可以看出，如果置换率太低，小于10%，那么就达不到设计的要求。例如，某高速公路采用了水泥搅拌桩技术进行地基的处理，其置换率为6.5%，所以，当对陆地的填土超过了标准后，就会出现裂缝，进而不得不需要进行重新处理。由此可见，当复合地基的桩土置换率大于标准值后，那么复合地基就不能起到其应有的作用。与此同时，对地基的水泥掺入量也需要进行有效的控制，使其能够一直处于标准值内。只有在实际的施工中确保水泥搅拌桩的质量以及水泥搅拌桩的长度能够进入持力，才能够在一定程度上使水泥搅拌桩的桩身强度以及复合地基的承载力得到保障，并且在一定程度上减少路基的沉降。除此之外，在实际的施工中，还要确保地基的土质性质能够与实际条件相符，进而确保桩土置换率能够达到实际的设计要求，同时，布置的水泥搅拌桩的个数以及确定的位置也得当，以此使复合地基的承载力得到保障。最后，保证搅拌施工的均匀性。根据大量的工程施工能够得出，搅拌施工的均匀以及不均匀呈现的质量是不一样的。搅拌施工的均匀性主要体现在水泥浆与软土是否能够得到充分的接触，进而产生一定的化学反应，并使水泥与软土充分地结合在一起，进而形成良好的桩体。因此，在实际的施工中，为了能够确保搅拌施工的均匀性，就要做到：当搅拌机预缴下沉的时候，应该将图体搅碎，在遇到比较硬的土质的时候，搅拌机的下沉速度就会变慢，这时就可以采用冲水下沉的方式，但是，需要注意的是，在喷浆提升前，要将输浆管里边的存水排出去。与此同时，要严格地控制水泥浆的喷出量以及搅拌速度有关的相应参数，进而确保在加固深度范围内的每一寸都能得到充分的搅拌。

4 质量检测

4.1 质量检测方法

对水泥搅拌桩的质量进行检测的方法主要有浅部开挖、轻型动力触探法、钻孔取芯法、静试验法以及动测法。

（1）浅部开挖。这种质量检测方法是主要属于自检方法。通过施工人员对水泥搅拌桩的质量进行随时的检查，并及时发现其中存在的问题，采取有效措施进行解决。浅部开挖主要是对水泥搅拌桩的桩头部分进行检查，再根据桩头的质量来判断水泥搅拌桩整体的质量情况。

（2）轻型动力触探法。轻型动力触探法主要用于3d的水泥搅拌桩桩身质量检测中。由于在检测的时候，每次的落锤能量比较小，所以触探的深度一般都不大于4m，因此，对于深层的水泥搅拌桩质量就无法进行判断，所以采用轻型动力触探法，在一些水泥搅拌桩深度较高的工程中，其测定的结果是不具有代表性的。

（3）钻孔取芯法。钻孔取芯法主要是通过利用地质钻机对水泥搅拌桩进行钻孔取芯，这种方法在现如今的工程中，对水泥搅拌桩的质量进行检测时普遍使用的一种方法。因为这种方法的测定结果能够很好地反映水泥搅拌桩的整体质量，但是，这种方法也具有一定的不足，其检测的时间比较长，而且费用也比较高，同时，对于水泥搅拌桩的质量进行实时的动态控制也存在一定的难度。

（4）静载试验法。静载试验法能够根据水泥搅拌桩的承受能力来确定水泥搅拌桩的整体质量，但是，由于这种检测方法的成本比较高，所以，在实际的工程中通常采用随机抽取的方法抽取少量的水泥搅拌桩进行质量检测。

（5）动测法。动测法的主要工作原理就是一维波动理论，主要通过利用弹性波的传播规律来判断水泥搅拌桩的整体质量。采用这种方法，在进行水泥搅拌桩质量检测时，不仅速度快，而且操作比较简单。但是，在实际的测量过程中，由于水泥搅拌桩桩身强度以及波速之间缺少一定的关系，所以，动测法的主要作用不能充分地发挥出来，进而影响对水泥搅拌桩整体质量的检测。

4.2 本项工程的水泥搅拌桩质量检测

首先，对水泥搅拌桩进行外观检测，将已经成桩7d后的水泥搅拌桩的桩头0.3～0.5m的表层水泥土除去，然后，再进行外观的检测。检测的主要内容有水泥土的密实度、搅拌的均匀性以及外观是否符合规定，还需要测量水泥搅拌桩的直径。经过实际的检测后，得出施工的质量满足设计的要求。其次，采用轻型动力触探法，对成桩3d后的水泥搅拌桩进行整体的质量检测。在本次工程中，检测的水泥搅拌桩桩数占总桩数的1.2%，经过实际的检测，水泥搅拌桩的质量能够满足设计要求。再次，对已经成桩28d后并对通过轻型动力触探法检测的质量持有怀疑的水泥搅拌桩进行抗压强度的试验，试验的水泥搅拌桩数量占总桩数的0.8%，经过实际的检测后，水泥搅拌桩的抗压强度满足设计的要求。然后，对复合基地进行载荷试验，通过对各个压板点的复合地基承载力进行检测得出，其承载力的数值达到了100kPa，满足设计的要求。最后，本项工程通过委托具有一定资质的质量检测部门，对水泥搅拌桩的质量进行检测。检测的方法主要采用轻型动力触探法、钻孔取芯法以及复合地基载荷试验，经此得出的结果为，水泥搅拌桩的桩身比较完整，而且抗压强度也符合规定，复合地基的承载力也能够满足设计的要求。

5 结语

在本项工程中通过采用轻型动力触探法以及复合地基的抗压强度试验对水泥搅拌桩的质量进行检测，同时，委托具有相应资质的质量检测部门对水泥搅拌桩的质量进行检测，得出的结果均为水泥搅拌桩的质量符合设计的要求。这项工程投入使用已经过去很长时间，都未曾出现过路基沉陷的情况，也没有出现，由于路基建造质量的问题而造成的路面开裂现象，由此可见，本项工程的软土地基施工方案具有一定的可行性。基于此，在进行道路软土地基的施工时，根据实际的施工情况，选用合适的施工技术，并且在科学的管理方式下，开展一切施工工作，那么就可以在很大程度上避免由于对道路软土地基处理不当而造成的施工质量问题，从而实现对道路软土地基施工的高质量处理。