论水泥搅拌桩处理软土路基技术

论水泥搅拌桩处理软土路基技术

李桥峰

广东金辉华集团有限公司广东江门529000

摘要：在市政道路工程建设过程中，难免会遇到软土路基的情况，而在软土路基处理上应用最为广泛的即是水泥搅拌桩。由于其施工速度快、抗侧向变形能力强、能够承受较大的加荷速率，所以在软土地路基中得以广泛应用。本文结合江门市滨江新区篁庄考场环湖路及天沙河桥工程实例，首先分析了水泥搅拌桩处理软土路基作用机理，然后详细阐述了水泥搅拌桩处理市政软土路基技术要点，最后探讨了水泥搅拌桩施工控制要点及特殊情况的处理。

关键词：水泥搅拌桩；软土路基；试桩；喷浆；搅拌

一、水泥搅拌桩处理软土路基作用机理

在软弱地基上进行施工时，最好的方法就是对软土地基进行加固，最大限度的利用原状土的承载力或其他力学性能，水泥搅拌桩既是这种原位的加固方法。具体加固机理如下：

（一）水泥的水解和水化反应

水泥加固土的物理化学反应过程，是通过专用机械设备——深层搅拌机械将固化剂（水泥）灌入需处理的软土地层内，并在灌注过程中充分搅拌，使水泥与土发生化学反应，形成凝胶体，将土颗粒凝结在一起形成一种稳定的结构整体，这就是水泥骨架作用，同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用，生成稳定的钙离子，从而进一步提高土体的强度，达到提高其复合地基承载力的目的。

（二）粘土颗粒与水泥水化物的作用

水泥的各种水化物生成后与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生化学反应。这些新生成的化合物在水中和空气中逐渐硬化，而增大了水泥的强度。由于其结构较致密，水分难于侵入，从而使水泥土具有足够的水稳定性。

二、水泥搅拌桩处理市政软土路基技术要点

（一）工程概况

江门市滨江新区篁庄考场环湖路及天沙河桥工程位于滨江新区内，针对本工程中对沉降要求较高的环湖路K0+520～K1+137.026桩号段路基，由于淤泥深度及路基填土高度较大，因此采用水泥搅拌桩软土地基加固设计。采用单头搅拌桩，设计桩径为Φ500，搅拌桩水泥用量为60㎏/m，水泥采用P.O42.5级的普通硅酸盐水泥，水灰比为1：0:55，采用“4喷4搅”施工工艺。

（二）施工准备

1、施工机械准备

目前水泥搅拌桩在市政软基处理中最常用的施工机械主要有钻机、粉浆机及压缩机。水泥搅拌桩成桩的主要机械就是钻机，这种机械的主要应用功能为动力大、操作方便、能在速度不同的情况下进行均匀地正向钻进或反向提升，同时还可以全方位地自行移动。作为浆体材料定量发送的主要机械设备，喷浆设备的组成部分分别为储灰罐、发送装置及计量控制装置等，这些部件都是市政软基处理的关键性施工设备。压缩机可以提供一定压力气源给水泥搅拌桩进行有效施工，促使水泥浆液突破喷浆口土体阻力向软土内进行喷洒。

2、施工设备及材料检测

在公路软基处理施工中每台桩机一定要配置相应的记录器，其主要功能为对每米桩身喷浆量进行记录及有效控制，在记录器上必须自动准确地对操作时间、深度、喷浆量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数进行详细记录。必须标定桩机上的气压表、转速表、电流表、电子称等，当发现仪表不符合施工规定及质量不合格是可以更换仪表，只有这样才能确保施工的质量。分别把两个0.5kg的吊线锤设置在桩机钻架两个垂直的面上，同时将垂直线画上。将钻进刻度线画在每台桩机的钻架上，明确标明其深度。水泥搅拌桩所使用的施工材料主要就是水泥，在施工前必须在试验室对施工采用的水泥进行抽样检测。确保其符合施工要求时，才能施工。在水泥等施工原料的选择中，施工企业必须选择产量多、质量稳定的大规模水泥生产厂家。在存放水泥过程中，必须确保存在地点与防雨、防潮等施工要求相符合，杜绝在施工中使用过期、受潮等质量不合格的水泥。

3、水泥搅拌桩设计

（1）强度控制标准。设计要求施工完后，水泥搅拌桩桩身28天后的无侧限抗压强度不小于1.0MPa，90天复合地基承载力标准值不少于120KPa。

（2）水泥搅拌桩孔位布置。水泥搅拌桩孔位按等边三角形布置，桩直径为50cm，桩间距为1.5m。

（3）水泥搅拌桩桩深设计。根据钻孔地质资料，设计暂定桩长9.5m，实际桩长以打到砂砾持力层为准。实际施工中，桩长在8.2m～11.3m之间，以9m左右最多。

（三）试桩

在进行大规模施工前需要进行试桩，通过试桩可以对搅拌桩施工过程中的各项最佳参数进行确定，对大规模施工具有较强的指导作用。对于需要进行试桩的数量则需要按照设计要求来进行确定，试验完成后要对地基土进行实验，而且需要桩身在28小时内侧向抗压强度小于设计要求，当试验检验合格后才说明试桩成功，才可以进入水泥搅拌桩的大规模施工阶段。因此，现场安排9根桩进行试桩，取得如下施工参数：钻进速度V≤1.5m/min；提升速度V≤0.8m/min；搅拌转速V＝30r/min；喷浆管道压力0.4MPa～0.7MPa；钻进复搅与提升时管道压力0.1MPa≤P≤0.2MPa；搅拌钻头穿越淤泥层时电流表读数为15A～25A，进入砂砾层时，突变为50A～75A。

（四）水泥搅拌机械安装、就位

现场拼装钻机、就位，对于首次进入施工现场时，则需要对桩机的各种仪表、测量仪和打印机进行标定，而且施工过程中要进行反复的检查施工过程中要特别注意钻头叶片磨损的程度，对于磨损超过规定限度的要对其进行及时补焊，从而使桩体的桩径得到保证，在移动钻机过程中，要确保孔位的正确，保持钻杆轴线和钻孔中心位置垂直，倾斜度不允许超过规定值。

（五）搅拌、喷浆

钻机启动后，钻杆则需要保持匀速、持续的下沉状态，在下沉过程中进行的搅拌切土，同时还要开启送浆泵，这样就边旋转搅拌边向土体内喷浆，直到设计的深度，而到达这个深度后则需要在这个位置停留三十秒以上，使其持续喷浆，从而确保水泥浆和土体能够充分的进行搅拌。

（六）提升搅拌

利用搅拌机提升，不仅可以有效的避免喷浆口出现被堵塞的情况，而且可以达到继续的混凝土水泥土的目的，而到搅拌机提升到桩顶时，需要在原位的搅拌二分钟以上。

（七）检测

水泥搅拌桩成桩七天左右，将桩头浅开挖约1.5m，对搅拌桩的质量进行检测，同时采用触探仪对桩体直径进行测量及质量进行检测。水泥搅拌桩成桩三周左右时，芯样位置控制在桩径1/4处及桩长范围内，并对桩体的完整性等进行有效检验，芯样的无侧限抗压强度要与设计要求相符合。将芯样取出后采用水泥砂浆灌注将孔洞进行封闭。

三、水泥搅拌桩质量的控制

（一）制浆质量的控制

1、对于浆液的质量控制是很严格的，一定要按照事先设计好的比例进行拌制，拌制好的浆液不能够静止停放，应该进行不停的搅拌操作，以保

证浆液的均匀。在浆液的停置时间上不宜过长也不可以有离析的现象，如果是超过两个小时以上的话，那么在使用的时候就要对标号进行降低；在将浆液倾倒在集料的过程中，要进行过滤程序，以此来避免浆液内出现结块的现象，导致泵体的损坏。

2、在对浆液进行输送前，一定要保证输送管路潮湿，这样的话，才可以进行顺畅的输送。在对浆液进行泵送的过程中，泵一定要保证有足够的压力和很强的稳定性，以此来保证供浆的连续性，并且拌合的时候一定要均匀。如果在泵送的过程中，遇到浆液中有硬块堵住了管道，那么立即停止工作，将管道进行拆卸清洗，干净之后再进行工作。

（二）确保桩位措施

严格按照图纸定出搅拌桩的内外边线，并将内外线引到施工桩位两侧地面钉桩固定，并经常反复校正。搅拌桩的内外边线经监理工程师验收合格后方可进行搅拌桩施工。施工前，于沟槽施工范围内按设计桩间距插一根小木桩，按设计图布置好孔位，并于沟槽边拉一根带刻度的测绳，为桩机移位定孔复核。桩机移位，间距尺寸，需专人复测孔位，确保桩间搭接按设计要求，不得多移。

（三）保证桩顶标高、桩底标高措施

1、桩顶标高：根据设计图纸要求，采用水准仪将标高引测到机台木即可，推算出机台木距桩顶的距离，即可控制桩顶标高。

2、桩底标高控制：量出搅拌机搅拌轴长度，桩长加上桩顶距机台木顶面的距离，用红漆在搅拌轴上作好标志，再次施工控制好搅拌轴段的长度，即可控制桩长与桩底标高；施工时经常复测机台木顶面标高，若有变化，随时调整。

3、在施工中遇到特殊情况及时向业主、监理工程师和设计单位反映，以利施工正常进行。

（四）使加固土体强度均匀保证措施

压浆阶段时不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。若发生断桩，则在向下钻进50cm再喷降提升。相邻桩的施工间隔时间不能超过12小时，否则喷浆时要适当多喷一些水泥浆，以保证桩间搭接强度。如超过24小时，则在第二根桩施工时增加注浆量20%，同时减慢提升速度。如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接，则在设计认可下采取局部补桩或注浆措施。预搅时，软土应安全搅拌切碎，以利于与水泥浆的均匀搅拌。水泥浆要严格按设计水灰比进行配料，水泥浆拌好后，在倒入集料斗之前，要用筛网清除水泥中的结块和杂物，为使水泥浆不发生离析，只能在压浆前倒入集料斗中。

四、结语

总之，水泥搅拌桩软基处理，其质量好坏直接影响到路面结构的质量，因此不仅要求我们严格按照施工工艺流程的步骤去做，还需要对整个施工过程进行科学的管理，严格各施工参数、施工工艺及施工工序，保证桩的质量，解决软基问题。

参考文献：

[1]李睿，张海霞.水泥土搅拌桩在高速公路软基处理中的应用[J].露天采矿技术.2016，(6)

[2]盛碧磊.浅谈水泥搅拌桩软基处理的施工质量控制[J].世界家苑.2012,(8)

[3]宁坤.浅谈水泥搅拌桩技术在公路软基施工中的应用[J].军民两用技术与产品,2015(10)