水泥搅拌桩技术在天眉乐高速公路软基路段中的应用

摘要 在公路建设过程中，软土地基处理是较常见的工程问题，水泥搅拌桩技术作为软基处理的一种有效方式，逐渐成为公路软基处理的高频方法。文章基于对水泥搅拌桩技术的概括介绍，结合实际工程案例论述了水泥搅拌桩在公路软基处理中的相关应用，通过对水泥搅拌桩技术的施工准备、技术工艺、具体应用以及施工质量控制等方面进行分析探讨，研究成果可为同类工程施工提供一定的参考和借鉴。

关键词 水泥搅拌桩；软土路基；天眉乐高速公路；施工工艺；质量控制

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号 2096-8949（2024）18-0123-03

0 引言

随着国内高速公路建设的快速发展，软基路段的处理已经成为高速公路建设施工中的一项重要挑战，特别是在地质条件复杂、软土分布广泛的地区，软基加固技术的选择与应用显得尤为重要。水泥搅拌桩技术是一种非常有效的软基加固技术，通过特制的搅拌机械将水泥与软土进行强制混合搅拌，具有加固深度大、施工效率高、成本相对较低等方面优点，特别适用于地质条件复杂、软土厚度较大的高速公路路段[1]。在国内外相关研究中，水泥搅拌桩技术已经取得了显著的成果，然而在实际应用中，仍然存在一些技术难题和施工质量问题，例如搅拌均匀性、固化剂掺量控制等。因此，文章结合天眉乐高速公路软基路段工程的实际施工案例，分析了水泥搅拌桩技术的加固效果及存在的问题并提出相应的改进措施，通过分析其加固机理、施工工艺及实际效果，旨在为类似工程提供有益的参考。

1 工程概况

天眉乐高速公路项目起于成都市双AHk2bA6iQyPSEQfA5EYCcA==流区正新街道（天府新区范围），经成都市天府新区和成都市双流区边缘布设，经眉山市仁寿县至东坡区，之后进入青神县境内，接乐山绕城高速。路线全长约94.496 km，共设置1处平面分离式路线，工程项目无纵面分离式路线设置，其中整体式长98.746 km，分离式左线线长4.750 km。

2 水泥搅拌桩技术软土路基中的应用分析

2.1 水泥搅拌桩技术种类

搅拌桩技术是一种常见的地基处理方法，其通过在地下注浆的同时旋转搅拌，将原土与水泥混合，形成坚固的地基结构，根据不同的施工方式和应用领域，搅拌桩技术可以划分为以下种类：

（1）根据搅拌方式的不同，搅拌桩可以分为旋挖搅拌桩、振动搅拌桩和压力搅拌桩。旋挖搅拌桩采用旋挖机械进行搅拌，适用于较小直径和浅层桩基；振动搅拌桩利用振动设备进行桩体搅拌，通常用于改良柔软土壤，主要适用于深层桩基[2]。

（2）根据应用领域的不同，搅拌桩技术用于道路和桥梁建设、建筑领域以及水利工程中。在道路和桥梁建设中，搅拌桩用于增强基础的地基承载能力；在建筑领域，用于处理承重墙、基础和地下结构的地基。

（3）根据搅拌桩的结构不同，可以分为单一搅拌桩和连续壁搅拌桩。其中，单一搅拌桩是独立的桩体，主要用于增强单个区域的地基承载力；而连续壁搅拌桩则是多根搅拌桩组成一个连续的壁体，适用于大面积的地基改良和挡土墙的构建[3]。

2.2 搅拌桩技术工艺及要求

搅拌桩施工工艺的核心包括准备工作、搅拌过程、注浆以及完成后的处理。在施工过程中，搅拌桩设备必须精确放样并就位，确保桩的准确性和稳定性，此外制浆和注浆的过程要严格控制，确保水泥浆料充分均匀地与原土混合，以提高地基的强度和稳定性。在深层搅拌施工完成后，要对施工现场进行处理，确保工程的安全和环境保护。

2.3 搅拌桩技术强度与变形特性

搅拌桩技术通过混合原土与水泥浆料，形成坚实的地基结构，显著提高地基强度，能够应对不同荷载条件。搅拌桩施工过程中，桩体会形成垂直的均匀结构，桩体的形成增加了地基的整体刚度，能够有效抵抗水平荷载和地震力，也减小了沉陷和变形的风险[4]。搅拌桩可以根据具体工程要求的深度和直径进行调整，以满足特定的地基改良需求，实现对地基变形特性的有效控制，有助于适应不同地质条件下的工程要求，提高了软基处理的可行性，水泥搅拌桩施工技术参数要求如表1所示。

3 水泥搅拌桩技术施工方法

3.1 施工方法

首先进行桩位放样，根据设计平面图确定每个桩位，然后使钻机定位，钻头要正对桩位中心，确保桩机主轴倾斜度符合要求。要根据设计要求布置桩的位置和间距，启动钻机钻至设计深度，同时启动喷浆泵，使水泥浆喷入被搅动的土中，以便进行充分拌和，再采用二喷四搅的工艺方法重复搅拌和提升至桩顶，完成后关闭喷浆泵，桩体即浇筑完成[5]。在搅拌过程中，要记录读数表的变化情况，确定持力层必须准确，桩体进入持力层的深度要适中，避免过深导致的问题，如底部压力过大、水泥浆无法渗入、底部无法成桩等。施工开始之前，要做好施工场地的临时截、排水设施的配备，对施工场地范围内的管线进行整理，施工过程中，打桩位应高于定位水泥搅拌桩的位置和桩的高程，设置导向架以用于引导搅拌桩进入土层，安装扭力头到钻杆上，调整其转速和扭矩以满足施工要求，搅拌桩机的钻头中心要对准桩位标记，偏差不得大于2 cm。

3.2 工艺要求

水泥搅拌桩施工工艺主要用于改善软弱土地基的承载力和减少沉降，其工艺要求主要包括几个方面：（1）要根据地质勘察报告和设计要求，确定搅拌桩的布置、直径、长度和水泥掺量，并准备相应的施工设备，比如搅拌桩机、水泥供应系统、测量设备等。（2）要根据设计图纸进行搅拌桩的精确定位，使用专用的搅拌桩机进行钻孔，钻孔速度应根据土质情况调整。（3）要按照设计要求配制水泥浆，确定浆液配置水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号为42.5级。（4）要严格控制水灰比，要求浆液不离析、泵送连续，使配制的水泥浆发生凝稠状态时再更换，严防水泥浆结块，确保浆体的均匀性和稳定性[6]。

在搅拌桩机的搅拌下，将水泥浆注入土中，同时搅拌桩机边旋转边提升，使水泥浆与土充分混合，搅拌桩机在提升过程中应继续搅拌，直至达到设计标高。施工过程中，应定期检查搅拌桩的位置、直径、长度等参数，对水泥浆的浆体比重和浓度应开展适时检测，确保浆体质量。施工完成后，还应对搅拌桩的均匀性和强度等进行检测，要详细记录施工过程中的各项参数，包括钻孔深度、水泥浆用量、搅拌时间等，以便于后期对施工质量的分析和评估，具体施工时还需结合工程的实际情况和当地的规范要求进行调整。

4 水泥搅拌桩技术施工质量控制及问题处理

水泥搅拌桩质量控制要点包括水泥质量、桩位及垂直度、水灰比、桩长以及搅拌速度及每米水泥用量。

4.1 水泥搅拌桩技术施工质量控制

水泥搅拌桩成桩工艺一般为四搅两喷，按照15 m桩长进行设置，每根桩成桩时间大概为90 min（搅拌桩的打入速度控制在1 m/min，喷浆速度在0.5 m/min，桩顶0.5 m进行复搅）。按照规定的施工配合比加注施工用水，标定上水位线（水位线可采用在搅拌桶内壁焊接钢筋块的方式标定），以便每次加水量清晰可控。按照施工水灰比加注水泥，制浆完成后用比重计测量水泥浆比重，水泥搅拌桩机对应技术放点并确定桩位编号，检查钻机桩位的偏差小于50 mm，水泥搅拌桩桩机所使用的钻头直径不得小于设计桩径，施工质量控制常见问题及处理方法如表2所示。

4.2 水泥搅拌桩技术施工常见问题与处理

（1）喷浆阻塞：浆液的黏度过高或过低，都会影响其流动性，如果管道内的浆液无法顺畅传输，最终会导致堵塞。如果浆液中存在颗粒物质过大，例如未被充分分散的水泥颗粒，它们在管道内会聚集，形成堵塞点，使喷浆无法均匀喷洒，管道内部的杂质和残留的混凝土块也是潜在的堵塞因素。机械故障或设备磨损也可能诱发喷浆系统的运行异常，加剧了阻塞问题的发生，设备部件的损坏或不正常运行，如泵的失效或搅拌机的故障，导致浆液不能被有效传送，进而引发管道的堵塞。

（2）喷浆不足：不适当的浆液配比或浆液供应系统的不稳定性导致浆液供应不足，容易引发喷浆不均匀，设备故障或泵的性能下降导致浆液输送不足，机械设备的失效或不正常运行限制了浆液的供应，从而降低了施工效率。

（3）进尺受阻：复杂的地质条件，如坚硬的地层或岩石层，可能导致搅拌桩难以深入，从而限制进尺。设备性能限制是一个关键因素，如搅拌机功率不足或钻头强度不够，都会导致进尺受阻，操作不当，如不合理的操作顺序或施工速度过快，也对进尺产生负面影响。

（4）速度失稳：在深层搅拌施工中，速度失稳通常涉及不适当的操作、设备性能问题和地质条件的挑战。操作不当，包括不合理的施工速度和操作顺序，导致深层搅拌过程的不稳定性；设备性能问题，如不稳定的搅拌机性能或泵系统压力波动，导致施工速度失稳；地质条件的变化，如遇到坚硬的地层或岩石，对深层搅拌速度产生负面影响。

5 施工质量检测

水泥搅拌桩施工质量的检测是一个重要的环节，以确保桩体的施工质量和安全性，目前采取的检测方法主要有三种：（1）钻芯取样检测法，通过钻孔取芯来检查桩身长度、桩身各部位水泥含量、水泥土的搅拌均匀程度以及桩身的抗压强度等，以便直观了解桩体的内部结构和材料分布。（2）静载试验检测法，通过压板加载测试地基承载力，能直接检测出单桩或复合地基的承载力。（3）应力波反射检测法，其以弹性体内的应力波传播理论为依据，主要检测水泥土搅拌桩的桩身质量是否符合设计标准和要求[7]。

在质量检测过程中，施工员应密切关注施工中的各项指标参数，比如喷粉量、复搅深度等，可以通过观察群桩桩顶的平齐度、间距均匀性以及桩体的圆匀度来判断施工质量，随机抽查的桩数应不少于桩数的0.2%，且不得少于3根，以保证检测结果具有广泛代表性，水泥搅拌桩施工质量检测标准如表3所示。

6 结语

综上所述，文章阐述了水泥搅拌桩技术在高速公路软基路段的应用背景、技术原理和施工要点，通过在天眉乐高速公路软基路段实际工程案例中的应用效果，说明了该技术在提高软基路段承载力、减少沉降、缩短工期等方面具备的优势。随着科技的不断进步和工程实践的深入，水泥搅拌桩技术有望在材料性能、施工工艺、智能化等方面取得新的突破，在高速公路、铁路、桥梁等工程领域的应用前景将更加广阔，深入开展对水泥搅拌桩技术在公路软基路段的应用研究，可以为该技术的进一步发展和应用提供有益参考。

参考文献

[1]刘斌.水泥搅拌桩处理加宽段软土路基的施工工艺比选[J].福建建材，2023（12）：86-88.

[2]郭昌龙.高速公路软土路基处理措施研究[J].工程技术研究，2023（23）：61-63.

[3]莫增江.水泥搅拌桩联合堆载预压处理软土地基方法分析[J].交通世界，2023（30）：37-40+55.

[4]白国华.公路软土路基沉降分析与处理对策研究[J].工程技术研究，2023（20）：33-35.

[5]李超.软土地基水泥搅拌桩承载力试验及数值模拟研究[J].长春工程学院学报（自然科学版），2023（3）：40-44.

[6]王松.水泥搅拌桩各参数对软弱路基沉降的影响分析[J].交通科技与管理，2023（14）：84-86.

[7]刘磊，李湘华，毛智伟.硚孝高速公路水泥搅拌桩地基处理施工技术研究[J].价值工程，2023（18）：91-94.