市政道路工程水泥搅拌桩软基处理技术分析

徐友华

（海曜建工集团有限公司，福建 三明 365400）

0 引言

水泥搅拌桩在市政道路建设中的应用日益广泛，其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。最终固化软土，提高地基结构强度，达到加固地基的目的。水泥搅拌桩是软土地基处理常用的一种施工技术，具有施工效率高、施工成本低、对施工区域周围土体及建筑影响小等优势，但该技术比较依赖施工方的技术经验及管理能力。目前，在市政道路软土路基处理中水泥搅拌桩技术的应用日益广泛，有必要深入研究水泥搅拌桩技术要点、施工工艺及质量控制等，以有效保障市政道路工程质量[1]。

1 软土地基处理意义及典型措施

地质条件的优劣关乎道路工程质量，加固软土地基，改善地质条件可有效提高施工质量，同时确保后期的道路使用安全。也就是说，软土地基处理的意义在于可使道路路基长期承受载荷而不发生沉降等质量病害，提高路用性能。

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。浅软弱地基回填较浅，只需换填即可实现加固目的，先清除软土再换填强度更高的填料并整平压实。深软弱地基多通过补强法进行加固处理，即在软土层设置高强度支护体系，如搅拌桩、灌注桩等。

2 工程概况

某市政道路全长3.45km，最大宽度29m，施工区域最初为丘陵地貌，多空地，受山体、池塘、湖泊等地质环境影响，地势起伏明显。根据施工勘测资料可知该市政工程项目施工区域地层分布从上到下依次为第四系人工碎石填土层（Q4m）l、表层种植土(Q4ml)、下伏基岩为加里东期奥陶纪中世二长花岗岩（O2ηγ），各地层地质情况如表1所示。

表1 各类土层地质情况表

3 水泥搅拌桩设计方案

3.1 软基处理设计方案

该市政道路软土路基采用水泥搅拌桩进行加固处理，桩直径Φ600mm，间距1.5m，布局为梅花型。且桩需贯穿软土层，水灰比为0.55～0.60，水泥选用P·O 42.5，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

3.2 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，水灰比分别取0.55、0.60，计算得出水泥掺加比例分别为14%、15%、16%，分别基于三种水泥掺加比例开展对照试验，主要实验参数包括提升速度、每米水泥用量、水掺加量，具体结果如表3所示。

表3 配合比实验参数

4 水泥搅拌桩施工

4.1 施工参数选择

需重点考虑的施工技术参数包括：

（1）钻进速率V钻，m/min，取值0.48、0.49；

（2）提升速率V升，m/min，取值0.48、0.49；

（3）搅拌速率P，取值38r/min；

（4）灌浆压力P：0.30MPa＜P＜0.38MPa。

4.2 施工准备

4.2.1 施工技术准备

施工图纸会审：总工召集各施工技术人员、施工管理人员参与图纸会审，针对图纸中的问题进行分析并及时解决，明确施工中需注意的重难点环节，结合施工设计图纸明确施工变更方案，并提交给建设单位、监理单位审核。

施工技术交底：项目总工召集项目施工人员共同商讨并制定施工计划，会同施工监理单位、施工单位、各施工班组认真做好施工技术交底，主要交底内容为项目施工工艺、施工质量控制以及安全措施、施工管理方案、施工进度规划等，同时需向现场工人详细说明施工内容和施工技术要求[2]。

4.2.2 施工材料准备

为保障施工所用水泥质量，应选择信誉良好、实力雄厚的供应商采购，水泥掺加比例初定为18%～20%，消耗量不低于100kg/m3，同时需按照施工设计要求选用外加剂。使用材料前都必须先进行施工现场试验，设置堆放水泥的专用场所，并采取必要的防水防潮措施。

4.3 施工工艺流程

（1）放样测量：先复测工程建设方给出的测控点坐标，确认位置无误后，施工测量员布设测量控制网，按照施工图完成桩位放样，并清晰标示；

（2）钻机就位：使用钻机前需确保其运行状态正常，钻机就位时避免破坏桩位放样。安装好钻机后应校正垂直度，确保垂直度误差不超过1%；

（3）浆料制备：根据施工现场试验确定水泥浆料性能参数，确保制备好的水泥浆料流动性好。在钻机开始工作前需现场制备水泥浆料，经充分搅拌后过筛，不能事先预制，避免长时间闲置，如超过2h禁止使用。灌浆前需不断搅拌，防止出现离析、硬结；

（4）搅拌下沉：搅拌机开始运行前需先确认冷却系统是否正常运转，确认正常后才能运行搅拌机，开钻时需灌注空气，待钻头钻入土层500mm后开始空气灌注。钻进过程中应合理控制下沉速度，应根据事先勘测的地下管网分布采取有效措施合理控制下沉速度和深度，以避免损坏管网；

（5）提升喷浆搅拌：当钻机钻进至规定标高后应将钻头留在孔内30s以上，不应立即灌浆或提升，再结合施工现场情况提升钻头并注浆，钻头提升至设计桩位高程时，停止注浆；

（6）复搅（喷）：完成上述施工步骤后应重复操作一遍，进行复搅、复喷，后续搅拌施工都要进行复搅、复喷。

4.4 施工验收标准

（1）桩身强度检验：通过钻芯取样进行检验，取桩总数的0.5%作为样本，不低于3根，验收标准为强度不低于1.0MPa。

（2）单桩复合地基荷载试验：采用复合地基载荷试验方案，测点数取桩总数的0.5%，不低于3个，验收标准为地基承载力不低于110kPa。

（3）单桩竖向抗压静载试验：采用单桩竖向抗压静载试验方案，测点数取桩总数的0.5%，不低于3个，验收标准为地基承载力特征值150kPa。

4.5 成桩质量检测

桩龄期达28d后可由第三方权威监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表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桩多处水泥含量不达标；1-b22桩芯样呈柱状，整体胶结良好、结构坚固[3]。

表4 钻芯取样试验结果评价

（2）复合地基载荷试验：载荷试验结果见表5所示。

表5 复合地基平板载荷试验检测结果

根据表5可知：①1-b15测点：荷载最大时，沉降量最大达到4.92mm，残余沉降量为1.34mm，整体沉降较小，桩承载力为110kPa，满足施工设计要求；②1-b18测点：当试验荷载最大时，沉降量最大达到12.32mm，残余沉降量为8.62mm，表明复合地基沉降不明显，试验承载力为110kPa，符合复合地基设计承载力要求；③1-b23测点：试验荷载最大时，复合地基沉降量最大为14.94mm，残余沉降量为10.55mm，整体沉降不明显，试验承载力为110kPa，满足施工设计要求。

（3）单桩竖向抗压静载试验：静载试验结果如表6所示。

表6 单桩竖向抗压静载试验结果

根据表6可知：①1-b9测点：残余沉降量为5.88mm，整体沉降较小，桩极限承载力为300kN，满足施工设计要求；②1-b22测点：残余沉降量为7.01mm，表明复合地基沉降不明显，桩极限承载力为300kN，符合复合地基设计承载力要求；③1-b36测点：残余沉降量为7.62mm，整体沉降不明显，桩极限承载力为300kN，满足施工设计要求[4]。

5 结束语

综上所述，不同道路的路基处理方法有所不同，对于结构松软的软土路基，路基沉降控制难度大，在车辆载荷作用下易发生沉降，引发路基结构失稳。而水泥搅拌桩是当前应用广泛的路基处理技术，该技术施工操作简便，施工成本较低、施工效率高，能适应多种地质条件的道路，如市政道路、高速公路软弱路基的处理，可有效提高软土路基结构稳定性。本文所总结的市政道路软土路基处理中的水泥搅拌桩技术应用要点，可为市政道路工程建设提供借鉴。