浅析水泥搅拌桩在道路软土地基加固中的应用

【摘要】：水泥搅拌桩是进行软基处理的一种有效方法，由于工艺独特、施工方便、无噪音、无振动，因此在周边有密集建筑物条件限制的市政道路软基处理中被广泛应用。本文结合具体工程实例，对水泥搅拌桩处理软基的施工工艺、质量控制措施及施工技术进行了分析。

【关键词】：水泥搅拌桩 软土地基 加固 应用

1 引言

水泥搅拌桩地基处理是软土地基处理的一项较新技术，特别适用于加固饱和软粘土地基。它是利用水泥、石灰等作为固化剂通过与软土强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，最终使软土硬结成抗压强度比原状土高得多，并具有整体性、水稳性和一定强度的优质复合地基。具有施工简单、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、对周围建筑物无影响、加固效果好等优点。

2 工程概况

福建某市政道路建设长度1070m，道路红线宽24m，工程地貌为海陆交替沉积相平原地貌单元，沿线大部分为农田，道路南侧紧靠民房，地层从上而下分别为粉质粘土、淤泥、卵石、残积砂质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩。道路沿线地质状况较差，软土较为发育，表层土长期侵泡软化，分布有5.1-6m的淤泥或淤泥质土，工程地质性能差。其中K0+020-K0+240区段填方高度3.0-6.5m，为确保工程质量，设计采用长度9m，间距1. 2 m正方形布置的φ500mm水泥搅拌桩进行软土路基处理。

3 水泥搅拌桩施工技术分析

3.1 施工试验

3.1.1浆液配合比试验

使用前，先将水泥的样品送试验室检验，检验合格后方可使用。根据设计要求进行室内和现场的水泥掺入量，水灰比试验，并将试验成果报送监理人审批。水泥掺入量，水灰比试验和现场抽样检验的结果应满足设计要求。

水泥掺入量、水灰比试验测试内容包括浆液拌制时间，浆液密度、浆液流动性，浆液的沉淀速度和沉淀稳定性，浆液的凝结时间（初凝和终凝）以及浆液固结体密度、强度、弹性模量和透水性等。

3.1.2现场水泥土搅拌桩注浆试验

在现场水泥土搅拌桩作业开始前，选择地质条件具有代表性的区段，并按室内试验选定的配合比进行搅拌喷浆的工艺试验，以确定搅拌头下沉与提升速度，喷浆压力等工艺系数。

3.1.3、试桩

深层搅拌桩施工是搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也越高。但是搅拌次数太多，施工时间太长，工效也可能降低。试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

3.2水泥搅拌桩施工

3.2.1 工艺流程

桩位放样钻机就位检验、调整钻机正循环钻进至设计深度打开高压注浆泵反循环提钻并喷水泥浆至工作基准面以下0.3m重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度反循环提钻至地表成桩结束施工下一根桩。

3.2.2 施工工艺

（1）首先进行放样定位，其轴线定位偏差不得大于50mm。

（2）起吊机架就位后，应进行机架调平和主轴调整，桩架水平误差不超过2°，立杆倾斜度前后左右不超过1.5%。

3.2.3 浆液制备

（1）灌浆用水泥必须符合质量标准，并按批量收集出厂合格证和抽样检验，未经复检水泥不得使用，不合格水泥不得进场，不得使用受潮结块的水泥，严格做好贮存防潮工作，以严密及时的供货计划来保证正常施工和缩短存放时间。

（2）制浆材料必须称量，误差不大于5%。水泥等固定材料采用重量称量法。浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。施工中随时对现场水泥进行计量，严格按配合比制浆。

（3）水泥浆液的搅拌时间不少于3min，浆液在使用前过筛，自制备至用完的时间少于2h。

（4）制浆站严格按配合比配制水泥浆，并及时泵送至第二拌和站备用，输送浆液流速为1.4-2.0m/s，制浆站每盘测定浆液比重一次，并对制浆量及比重作详细记录。

3.2.4 钻孔搅拌

（1）就位调平

台车就位，桩位偏差不得大于30mm，垂直轴线方向偏差用台车前后标杆与施工轴线导向桩拉线间距离测量，沿轴线方向偏差用台车上线锤与预先固定的标尺（标准移位尺）测量，台车机身调平采用已固定于机架上的三根水平连通管控制，垂直度偏差不得大于1‰，就位偏差及垂直偏差由机手做好记录。桩深必须达到设计要求，桩深达设计要求后应经监理人员复查确认。

（2）搅拌

启动供浆泵开始供浆，同时开启搅拌桩机搅拌下沉至设计深度后提升，深度偏差不得大于50mm，施工前应在钻杆及浓度转盘上做好标记。搅拌过程中，应根据地层情况选择合适钻进档位，并与供浆泵密切配合，提升过程中应保证孔口微微返浆，供浆标准为既能满足按钻进提升档位相匹配的水泥渗入量，又能保证下部局部不密实区吃浆量大的要求，确保水泥搅拌桩连续密实完整。

（3）重复上、下搅拌（即：二喷四搅工艺）

深层搅拌桩提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面，即二喷四搅施工工艺。每次下钻和上提的喷浆量应经试验确定，一般第一次下钻浆量应大，第二次下钻浆量次大，第一、二次上提浆量应小。

（4）检测

水泥搅拌桩成桩28d后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做（3个一组）28d龄期的无侧限抗压强度试验，留1组试件做3个月龄期的无侧限抗压实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%～1.5%。 对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。

3.2.5 清孔

向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。

3.2.6 资料收集和整理

现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：施工桩编号、施工时间、天气情况、设计喷浆深度、实际喷浆深度、停浆标高及灰浆泵压力、管道压力钻机转速钻进速度、提升速度浆液流量每米喷浆量和复搅深度和次数。

4 结语

该路段软土地基处理后，按要求对水泥搅拌桩进行了静载荷试验和钻探取芯检测。检测结果表明，桩身强度、桩端持力层均满足设计要求，该段路基加固取得了很好的效果。且利用水泥搅拌桩加固软土地基，在省时、减耗的同时，也保证了施工环保。实践表明水泥搅拌桩复合地基是一种较好的软基处理方法，值得研究和推广。

参考文献：

[1]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012

[2]水泥搅拌桩施工工艺及质量验收标准（QBBY_10301-2003）

作者简介：何健（1981-），男，工程师，土木工程专业，从事工程施工管理工作。