水泥搅拌桩加固SH高速公路软弱地基

【摘要】用水泥浆与原状软土强制拌和，利用水泥的水化凝结和硬化及与土的化学反应，形成承载力较高的钙化粘土的工艺方法，称为水泥拌和法。本文结合工程实例，分析水泥搅拌桩的施工原理，介绍了水泥搅拌桩的优缺点及质量检测，着重介绍了水泥搅拌桩的试桩及其参数确定、工艺流程、施工控制，提出施工中应注意的问题。

【关键词】水泥搅拌桩；软弱地基；施工工艺；控制

SH高速公路X合同段，桥涵构造物的地基土质松软，地下水位高，在荷载作用下，很容易产生变形，发生不均匀沉降。因此，要保证桥涵的稳定，必须对地基进行加固处理。经地质分析研究，决定采取水泥搅拌桩加固地基。

1、水泥搅拌桩加固软弱地基施工原理

水泥搅拌桩是利用钻机把带有射口的钻头钻至预定深度后，在钻杆钻头向上提升过程中，把经空压机（或泥浆泵）加压的水泥干粉（或水泥浆）通过灰（浆）系统与钻机相连的高压胶管、钻杆、钻头喷射到土体中，使水泥干粉（或水泥浆）、地下水与土粒经钻头搅拌、碾压凝固后在土层中形成一个圆柱状固结体，构成复合地基，从而提高地基承载能力，减少地基沉降变形。

水泥搅拌桩依据所掺人的水泥形态可分为湿法和干法。它适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、钻性土等地基。

2、水泥搅拌桩的优点及其局限性

（1）能有效地减少总沉降量。

（2）沉降分布有明显的变化，桩身范围内的沉降减少很多。

（3）侧向位移很小，有利于保护桥台的桩基免受过大的侧压力。

（4）能适应快速加荷的施工条件而不致引起急剧的沉降。

（5）土中孔隙压力较低，固结慢，如桩体打人软土层，桩尖下留有软土层，将会留下隐患，加之排水不畅，土体变形很难稳定。

3、试桩

在K3+018.5、K9+484.6，K20+780.1三处试桩6根，其中干法4根，湿法2根，并当场开挖检测。在K9+484.6处对试桩4（干法）下挖至1.2m，并剖开一半桩体发现地下桩体松散，用硬物轻易剥落，说明上部含水量偏低；而试桩5（湿法）也下挖1.0m，剖开发现桩体坚实，没有松散现象。在K20+780.1处试桩下挖4.3m，桩长露出3.7m，外观规则，桩体竖直，桩身坚硬；挖断桩体，发现桩体密实坚硬，水泥搅拌均匀，中心松散部分直径约巧cm ；在更换钻头重新试桩后，桩中心松散部分明显减少（小于10cm）。

4、施工方法及参数确定

依据试桩情况，K3+018.5与K20+780.1情况相近，地层含水量大，下钻及提升顺畅，干法试桩效果良好，故采用干法工艺。K9+484.6处上部含水量偏低，提升6m左右，就有干粉翻到地面，采用干法很难保证桩体质量，因此采用湿法工艺。

依据试桩情况确定水泥用量，干法按15%水泥计算，每延米桩需掺人水泥约55kg；湿法依据试桩情况，水灰比为1：2，每延米桩掺入水泥70kg左右。

5、施工工艺

（1）整平原地面，清除地面和底下的一切障碍物。

（2）测量放样，确保定位准确。

（3）搅拌机械就位、调平。

（4）搅拌机械预搅下沉。

（5）到位后，送水泥，提升钻搅拌。

（6）搅拌机械重复搅拌下沉。

（7）搅拌提升至预定的停浆（粉）面，关闭搅拌机械。

（8）提钻出孔。

（9）钻机移位对孔，按上述步骤进行下一根桩的施工。

水泥搅拌桩施工工艺流程图见图1。

6、施工控制

6.1 施工前控制

正式施工前，先测量放样控制桩位，桩位定位要准确；再控制桩长，要在钻机架上作出标记；最后根据地层的具体情况，结合试桩结果确定喷浆（粉）工艺。

6.2 施工过程控制

6.2.1 下钻

下钻目的是切土，将土搅碎。其间要通风以免堵塞灰孔（湿拌则下钻同时送浆）。下钻时根据地质情况和以往经验控制下钻速度，一般下钻时速度稍快。

6.2.2 搅拌

钻头下钻到位前（即桩底50cm），提前泵送水泥预喷，以确保水泥桩的桩长。下钻到位后，边提升钻头，边送水泥边搅拌，送水泥的速度与钻速要匹配，前后台（机手与送灰人员）要互相配合，及时调整钻速与送灰速度。水泥搅拌桩质量关键控制是提钻的速度必须与送灰量相匹配，提到地面应埋灰20cm，以避免水泥喷到地面造成水泥浪费和地面污染。因此钻进深度比设计桩长多20cm。

6.2.3 复搅

重复搅拌的长度为桩长的三分之一，目的是保证桩上部密实。根据荷载的扩散及传递规律，有必要加强水泥搅拌桩上部的密实度。复搅的速度应稍快，应在水泥搅拌桩上部形成强度之前完成。

7、施工中应注意的问题

（1）施工时因故停浆，易将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复输浆后再喷浆提升。若停机超过3h，为防止水泥浆硬结堵管，应拆下输浆管进行清洗。

（2）搅拌机提升至地面以下1m时宜慢速，喷浆口即将出地面时，应停止提升，继续搅拌30s以保证桩头均匀密实。

（3）水泥用量及其搅拌均匀性是保证水泥搅拌桩质量的关键，水泥用量必须用足，控制在士8%；必须保证桩体搅拌均匀，否则会影响水泥搅拌桩的密实度。

（4）要经常检查钻头直径，发现磨损较大时应及时焊补，确保直径误差不大于1cm。

（5）应保证下钻到位，下钻深度可按深度表结合钻架上的标记控制。

（6）垂度影响桩的承载力，应控制桩的倾斜不大于1%。

8、结语

水泥搅拌桩在SH高速公路X合同段加固地基施工中效果明显，有效地减少了软弱地基下沉，提高了地基的整体承载能力。水泥土搅拌桩作为软弱地基的处理方法，目前在高等级公路建设中已被广泛使用，尽管积累有许多成功的经验，但桩的施工质量仍是令人关注的重点问题，因为它与软弱地基处理的效果直接相关。因此在施工中，对每根成桩须随时进行检查，对不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况，分别采取补桩或加强附近工程桩等措施。

参考文献：

[1]TB 10113-96 粉体喷搅法加固软弱土层技术规范[S].

[2]交通部第二公路勘察设计院.路基[M]，第2版.人民交通出版社.1996.

[3]交通部第一公路勘察设计院.JTJ 017—96公路软土地基路堤设计