水泥搅拌桩在岩溶地区高速公路建设中的应用

摘要：岩溶地区也被称为某地貌地区，该地区的岩石在流水的侵蚀作用下形成了奇特的地貌，同时也形成了复杂的地质条件，集中表现为土层土质构成复杂，“上软下硬”和经常会出现暗河、裂隙和溶蚀洼地，这种复杂的地质条件对岩溶地区高速公路建设的地基处理造成了很大的障碍。自20世纪70年代我国引进了水泥搅拌桩复合地基处理办法并加以不断改善之后，水泥搅拌地基处理办法在岩溶地区高速公路的建设中被广泛应用，但是由于多方面因素的限制，比如地质条件、工程技术条件、工程管理水平等等，水泥搅拌桩地基处理办法在岩溶地区高速公路建设的应用中，依然存在一些隐形或者显性的困难和风险。本文尝试通过对以往岩溶地区实施工程施工经验的参考，归结出水泥搅拌桩在岩溶地区工程中的应用难点，并提出相应的解决措施。

关键词：水泥搅拌桩 岩溶地区 应用难点 解决措施

中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：

水泥搅拌桩复合地基处理办法自20世纪70年代被引进国内之后，经过了40年的发展和完善，现在已经成为道路建设处理地基的一种常用措施。但是由于岩溶地区复杂地质条件的限制，水泥搅拌桩地基处理办法在岩溶地区高速公路建设的应用中依然存在障碍和难点。在分析总结水泥搅拌桩在岩溶地区高速公路建设中的应用难点之前，我们应该对岩溶地区的地质条件进行分析。

1、岩溶地区地质条件分析

岩溶地貌也称为某地貌，是指可溶性岩石（以石灰岩、大理岩、泥灰岩和盐岩层以代表）在水的溶蚀作用、冲蚀作用、潜蚀作用和其他侵蚀作用下所形成的溶沟、溶斗、溶蚀洼地、干谷、盲谷、裂隙、暗河和石林等地表和地下地貌形态的概称。岩溶地区地质条件较复杂，且现在的探测技术难以完全了解具体的地质状况，这也就增加了该地区高速公路施工的难度。首先，该地貌地区土层土质构成复杂，“上软下硬”。表层土质一般为粉质粘土，土质最为松散，韧性最弱；第二层为软土层，一般由粉质粘土和淤泥质土构成，土质比较松散，韧性比较差；第三层为次生红粘土，土质比较坚硬，韧性较强；第四层为灰岩层，岩质坚硬，岩层韧性最强，但是此处该作用强烈，经常存在裂隙和溶洞。具体指标见表1.其次，岩溶地貌在流水侵蚀的作用下，地表以及地下经常出现暗河、裂隙和溶蚀洼地，且地下水丰富。

表1.土层物理力学指标

2、岩溶地区高速公路建设采用水泥搅拌桩的原因分析

水泥搅拌桩是这样一种圆柱体，它用水泥作为固化剂的主要成分，并在搅拌机的作用下与土体发生一些物理化学变化而熔合成为一种水泥土桩体，这种方式有效的增强了粘结性和基础强度。正如前面分析的那样，岩溶地区的土质比较复杂，包含粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、圆砾、沙土和碎石土，在水泥搅拌桩复合地基处理办法被引进到国内之前，这些复杂的土质构成对岩溶地区高速公路建设的地基处理造成了很大的障碍，也是当时岩溶地区土建工程的一项难题。

自从40年前，我国引进了这种地基处理办法并加以不断改善之后，水泥搅拌地基处理办法在高速公路的建设中被广泛应用，但主要是在沿海地区的工程中。经济的发展需求与交通的完善两者之间有着紧密的关系，经济发展的需求客观上要求良好的交通环境作为保证，而经济增长的同时也为交通的完善发达提供物质基础——交通的发达扩大的经济交易的范围，延伸了经济交易的时间。经济的增长反过来也促进了建筑工程技术的发展。20世纪末21世纪初我国东中西区域间的经济差距不断扩大，这种扩大的差距产生了一系列不稳定的因素，因此国家开始在政策上倾斜中西部，重视中西部的发展，因此也赢来了西部交通发展的春天，高速公路建设的增长尤为突出。但是由于多方面因素的限制，比如地质条件、工程技术条件、工程管理水平等等，水泥搅拌桩地基处理办法在岩溶地区高速公路建设的应用中，依然存在一些隐形或者显性的困难和风险。

3、水泥搅拌桩在岩溶地区高速公路工程中的应用难点和解决措施

水泥搅拌桩复合地基处理办法，经过这几十年的不断应用与发展中已经形成了一种较为成熟的固定工艺流程（见图1）：在施工前应该先对施工场地进行平整处理，然后进行施工放线，在施工放线这一程序中同时要把设备放到场地中，设备到位后，开始定桩位并对桩基进行调整，在这一流程完成之后进行的程序是预搅喷浆下沉（伴随着对浆液的配制）和提升对喷浆的搅拌，值得注意的是搅拌这一程序是要不断进行重复的，最后进行清洗和移位这两个步骤。

图1 水泥搅拌桩施工流程

岩溶地区地质条件较复杂：土层土质构成复杂，“上软下硬”；岩石在水的溶蚀作用、冲蚀作用、潜蚀作用和其他侵蚀作用下容易形成溶沟、溶斗、溶蚀洼地、干谷、盲谷、裂隙和暗河。这些都加大了水泥搅拌桩复合地基处理办法在岩溶地区高速公路建设的应用难度。通过对以往岩溶地区实施工程施工经验的总结，将水泥搅拌桩在岩溶地区工程中的应用难点归结为一下三点：

3.1水泥搅拌桩桩长不易确定

沿海地区大多处于平原、河流三角洲地带，地势平坦，地质条件不复杂，土层土质构成简单且相对均匀稳定，因此工程中如果用到水泥搅拌桩复合地基处理办法时，水泥搅拌桩桩长的确定是比较容易的，这个长度的确定一般在对地质进行勘察之后的设计阶段就可以确定。但是由于岩溶地区地质条件复杂，土层土质构成复杂，一定区域内土层不规则且变化差异很大，而且在流水侵蚀的作用下经常出现暗河、溶蚀洼地等地貌形态，再加上现有的地质勘探技术的限制，都给水泥搅拌桩桩长的确定带来了困难。水泥搅拌桩桩长的难以确定，不利于施工前水泥搅拌桩数量、质量等工程量的安排确定以及工程预算的估计。防治措施：这是地质原因造成的障碍，属于不可抗力的因素，我们必须在施工过程中，对每一个装置水泥搅拌桩的地点具体勘察，具体确定每一根水泥搅拌桩的桩长。

3.2漏浆

岩溶地区在流水的侵蚀作用下，岩石完整程度差；岩层溶洞较多且相互融通，大部分都无填充物或处于半填充形态；裂隙发育较发达，裂隙地带经常发育暗河，因此地下水丰富。岩溶地区施工过程中的漏浆一般发生在石灰岩施工阶段，当水泥搅拌桩在石灰岩或者微风化石灰岩上作用时，脆弱岩石或者裂隙在高压力的作用下散开，泥浆面会慢慢下滑、泥浆慢慢溜走或者泥浆急速的从裂隙中漏到钻孔的底部，致使水泥搅拌桩还没有硬化定型便塌陷，还会进一步围堵裂隙，给下一次重新施工带来了更大的不便。防治措施：首先，我们应该防患于未然采取必要的防护措施，比如说建造可以储备足够泥浆的储浆池；派专人监察水泥搅拌桩成桩过程，一旦发现漏浆前兆立马采取措施。其次，当漏浆真的发生后，也应该有充足的措施来应对，比如说漏浆发生后及时增补泥浆（漏浆量少以及漏浆发生初期）、填入粘土（漏浆量稍多以及漏浆发生中期）或者石块与粘土搅拌物（漏浆量很大时）。

3.3塌孔

塌孔一般发生在溶洞漏浆之后。漏浆如果没有得到及时的处理，浆体流入裂缝且还未完全硬化之前，又受到附近水泥搅拌桩成桩施工的影响，水泥搅拌桩会继续下陷，就造成了坍塌和垮塌和塌陷。具体分析，塌孔的成因主要有以下两点：岩溶地区土层土质构成复杂，“上软下硬”，上层土质主要由粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、圆砾、沙土和碎石土构成，而水泥搅拌桩成桩施工时会对土层施加强大的冲击力，这会使得该土层更加的松散；保护措施比如钢护筒和人工挖孔护壁没有到位，溶洞漏浆一旦发生，再加上地下水的流逝，补浆量远远不够弥补缺失的量，也就会发生塌孔。防治措施：当塌孔范围较小时，可采取与防治漏浆类同的措施，比如填充泥浆、粘土或者石块与粘土搅拌物；当孔坍塌严重时，除了要填充泥浆、粘土或者石块与粘土搅拌物，还要将填充物压实并增设钢护筒和人工挖孔护壁，方可继续进行施工作业。

参考文献

[1]董志良，郑新亮．高速公路软基处理方法[J]．北京：清华大学出版社,2010.