水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用分析

刘然

在城市道路建设过程中，可能遇到软基问题，软基不可直接作为道路的地基，需采用有效技术措施加以处理。水泥搅拌桩施工简单，对地基的承载力较高，在城市道路施工中得到广泛应用，尤其是针对软基处理，常会应用这种技术手段，而要想保证水泥搅拌桩施工质量，有必要结合工程实际情况，深入分析和探讨相关施工技术。

一、工程概况

某城市道路工程软基处理设计采用水泥搅拌桩技术，其总长约200838m，此外还采用铺设砂砾垫层与土工格栅的方法，其中，前者工程量约11890m3，后者包括双向与单向土工格栅，工程量分别为35552m2、8992m2。对于水泥搅拌桩，其桩径为50cm，桩长以场地地质情况为依据确定，要求进入场地内软土层下部50cm。桩体布置形式为正三角形，桩距按照1.0～1.5m范围内控制，强度28d龄期强度需达到1.0MPa以上。

该工程地表大部分被第四系土层覆盖，少见基岩露头，段内地层从上到下依次为：人工填土，第四系海陆交互相沉积层、残积土，下伏基岩为震旦系花岗片麻岩，区域内地下水主要为第四系土层中的上层滞水、砂层中孔隙水与基岩风化裂隙水。该段路有很多结构物，因软土力学指标很低，且路堤绝大部分的填土都很高，单纯通过排水固结难以达到稳定要求，为尽可能减缓工后沉降，采用搅拌桩处理。

二、施工准备

（1）施工前先做后场地清理，借助挖掘机将包含树根草皮、表土和杂物等在内的部分清除干净，并做好排水工作，按照设计需求进行抽水与清理，同时注重把握时间，完成回填。若场地过软导致搅拌机不能行走，则要采用粗砂或细石进行垫层铺设，并做好平整压实，但要注意不可使用粗碎石进行铺填。当在土质较为松软的情况下进行施工时，要结合土质状况使用枕木或钢板进行铺垫。

场地清理开始前还要做好导线点的复测与固定，并按照要求对测量控制网进行布设，同时复测好线路，设置明显的标志，之后对各类构造物实施测量放样。施工前应结合图纸信息确定桩位，并按照图纸要求准确标出线路，能够清晰地体现中心与路基基底线，为每根装置实施标号，并标出具体的桩长。现场测量人员以设计图纸和布置图为依据实施测量放样，同时由监理人员做好审查签认。

（2）施工开始前组织相关技术人员认真熟悉图纸、相关技术规范及设计文件，做好施工图纸与各里程段的工程数量，根据现场环境条件与实际情况认真编制施组设计与相关作业计划，采纳一些保证的方法，并对技术要求开展全面的交底。

该标段平均处理深度在6.5～10.8m范围内，布桩形式为正三角形，桩径按50cm控制，桩间距结合现场地质条件确定。施工机械主要包括动机组、喷浆装置、搅拌轴和搅拌钻头，在施工过程中要对桩长进行自动记录，桩机型号为PH-5B，该桩机每天每台可以打设400延米，该工程拟采用8台桩机。

三、施工工艺

1.桩机布设

作业实施以前在场地上安排平整操作，并对桩位实施放线，再组装并架设好施工所用桩机，确定各部位连接状况是否良好，经检查确定喷浆系统每个部位的安装调试状况与管路连接状况满足要求后，开始后续施工，若发现异常，应立即排除，然后进行重复检查，确保安全后开始施工，从而保证施工质量。

2.材料选择

以现有的地质勘探资料为依据开展配合比试验工作，按设计规定，水泥掺入比采用15%，即单位桩长对应的水泥掺入量等于55kg，水泥的类型为32.5水泥，其质量和规格都要和设计规定完全相符，并且要出具各项质保单及试验成果，水泥一旦超过有效期则不可在施工中使用，此外如果水泥受潮或变质，也不可在施工中使用。

将水泥运输至现场后应做好抽样检验，经抽检确认合格后才能在施工中使用。

3.施工工艺流程

该工程水泥搅拌桩施工严格按照以下工艺流程进行：放线、定位→钻机调平→钻孔对位→钻进→制浆、送浆→钻进到设计要求的孔深→送浆→成桩→送浆、搅拌与提升→到达设计要求的桩顶标高→停浆与全桩长复喷→转入下一循环。

4.成桩试验

在正式施工开始前需做好工艺性试验，试验过程中的深度不能比设计要求的值小，以确定各项操作技术参数，并积累相关施工经验。进行成桩试验关键目的在于：确定和设计要求的水泥量完全相符的技术参数，并明确浆液的喷射将其搅拌能否达到均匀状态，以及在钻进与提升时受到的阻力，此外还要针对不同的特殊情况采取有效处理措施。试验需要在工程桩上实施，试验桩数需达到5根以上，试验内容以动力触探试验为主，以掌握成桩质量与桩基承载力。在试桩完成后将各项参数成果直接作为现场施工主要参考依据，若没有得到监理人员的指令，则不可随意修改。

5.施工工艺方法

（1）通过驱动液压步履装置使桩机向前后左右四个方向移动，确保钻头与桩位完全对准，并保持在垂直状态；确保钻机能够正常操作，做好调平，并应用水平尺检测调整水平度，同时用经纬仪随时检查和测定钻架实际垂直度，使成桩保持垂直。

（2）在钻机就位之后启动搅拌的电动头开始送浆和钻进。搅拌机必须配备灰浆泵，实际的钻孔深度采用深度计进行控制。钻进时可采用送气的方法使钻进能够顺利完成，避免钻头喷口被堵塞，在钻进持续进行的过程中，需在原位对土体实施连续搅动。

（3）钻头钻进到设计要求的深度后减慢钻进速度，在原位持续钻动1～2min的时间，然后向上提升钻杆和喷浆。浆池内加固料输送至送浆口会有时间延迟，对此不能在未喷浆时向上提升钻机。对于时间间隔，提升开始后可适当停留2～3s的时间。待加固料到达钻孔的底部后，按照适当速度进行反转提升。

（4）在提升至设计要求的停浆标高后，以较慢的速度在原地连续搅拌1～2min的时间，为确保软土搅拌保持均匀，需将钻头继续下沉至要求的深度，通过一段时间的搅拌后才能提升至地面。

（5）钻头到达和地面相距50cm后，关闭送浆器，结束成桩过程。

（6）施工中一旦发现实际的喷浆数量不足，应立即整桩复打，期间的实际喷浆数量不能少于设计数量，如果喷浆因故发生中断，则要及时复打，复打期间重叠段的实际长度要达到1m以上。

在以上成桩过程当中，首先要以地质条件为依据确定适宜的旋转和提升速度以及喷浆流量，确保喷浆达到均匀且搅拌达到充分，其次则要提高桩身强度，在全桩长度范围内进行复喷。

6.施工质量控制

（1）开工前做好桩位复核，并予以有效保护。

（2）施工过程中由技术主管为全体作业班组下发各项操作指令，同时做好监督执行。所有作业班组都要严格按照经试验确定的各项技术操作完成施工，在没有得到建设方与监理方人员的指令时不可随意修改。施工期间若对设备进行更换，则势必会对各项技术参数造成影响，尤其是电流表与喷浆计量仪，对此要立即通知建设方与监理方，并基于监理方人员实时监督进行试桩，确定每一项合格的技术参数，为之后的施工提供良好的参考指导。

（3）施工中记录好每一项参数，如压力、喷浆数量、钻进与提升时的速度。在施工记录时，要严格遵循每施工完成一桩就做好一桩的各项记录的原则，不允许提前记录或者是补充记录，更不允许随意修改，记录必须能真实反映出现场实际情况。

（4）在现场进行施工时要控制好每一项参数，当钻头从淤泥层中穿过到达下方持力层中至少50cm的深度后才可以终钻提升。

（5）喷浆施工不能中途停顿，否则必然影响到桩长。在达到设计标高前和未喷浆时均不可进行钻杆提升。若因停电或设备故障使喷浆发生中断，则要将钻机继续下钻至断浆点下方1m以上的部位，待供浆恢复后继续进行喷浆提升，如果中断时间超过6h，则应做好补桩。

（6）施工需按照设计要求的喷浆量进行喷浆，如果在施工过程中发现实际喷浆数量不足，则要立即在原桩位实施复钻复喷，无论何时复喷数量都不能比设计用量少，作业期间记录好各根桩具体水泥喷入数量，测定浆池内有多少水泥，再复核好每米的喷浆数量以及成桩结束后喷浆总数量多少。

（7）待喷浆口与设计标高持平后才能并提升终止，但仍要在当前位置保持搅拌，这样能促使桩头匀称，不至于松散；停浆面要比设计要求的桩顶标高高出0.5m，在基层施工过程中凿除多余的部分。

（8）经常对钻头叶片直径进行检查，通常每个班组至少检查1次，此外还要经常清理钻头表面附着的泥土，避免喷浆口发生堵塞。

（9）以现有地质资料为依据，对含水量存在明显差异的土质，需要对水泥喷浆量进行适当的调整。

7.施工质量标准

（1）桩距按照总量2%抽查，要求偏差不超过±10cm；（2）桩径按照总量2%抽查，要求不小于设计值；（3）桩长通过查施工记录检查，要求不小于设计值；（4）竖直度通过查施工记录检查，要求不小于设计值；（5）单桩喷浆量通过查施工记录检查，要求不小于设计值；（6）强度通过查施工记录检查，要求不小于设计值。

施工中必须经常对施工记录进行检查，以每根桩体水泥用量、外加剂用量和水泥浆液均匀程度为依据，根据各项喷浆技术参数与搅拌重复次数及持续时间做好质量综合评价，如果发现存在缺陷问题，则要以所处位置及具体影响程度为依据做好补桩，或制定其它有效的加强措施。

除此之外，对桥梁等关键工点而言，需要在成桩龄期达到28d后，于正式交付使用之前进行静载试验，以确定单桩承载力与复合地基整体承载力，确认与相关设计要求是否完全相符，具体的抽检比例和数量都要严格执行相关设计要求。

8.施工遇到的问题与对策

针对工程软基处理中出现的问题，如喷粉量不足，应及时检测水泥搅拌桩施工流程，有效处理，产生这一问题的原因包括：因机械发生故障导致浆液或粉体喷射过程中明显的停顿；人员误操作，比如在还没有喷射浆液或粉体的情况下就向上提升钻头；粉体由于受潮产生结块或浆液内部存在大量块状物，减小喷口直径，对喷射造成不利影响；另外，粉体内一旦存在杂质或浆液浓度较低也会造成该问题的发生。施工中可采取以下措施预防该问题的发生：各班组必须在开工前做好设备检查工作，尤其是要检查确定空压机实际运行状况，并确定输气管道是否密封，及时清理喷嘴；操作期间记录好每一项数据，比如压力高低、喷入量多少和提升速度的快慢等，还要进行相应的分析工作，倘若喷入的数量较少，则要在向下沉的同时进行复搅；检查好粉体质量好坏以及浆液的浓度水平，绝不能使用超出有效期限的材料；使用可以对喷入量进行自动记录的设备；作业期间相关操作人员务必连续作业，不能在还没有开始喷射时就对钻杆进行提升。倘若喷浆过程发生中断，则要采取复钻措施加以解决，此时要注意有1m以上的重叠部分。

四、结语

综上所述，水泥搅拌桩是城市建设中的常用技术，主要针对软基进行相关施工，针对水泥搅拌桩技术在道路软基处理中的具体应用进行了初步分析与总结，提出有效措施，根据实践结果可知，该工程软基处理水泥搅拌桩设计方案合理可行。