水泥搅拌桩加固坡体在深厚软土基坑中的应用研究

水泥搅拌桩加固坡体在深厚软土基坑中的应用研究

陶建红

伊犁天山水泥有限责任公司， 新疆 伊犁 835000

摘要：深厚软土地区放坡结合坡面加固支护形式，由于其具有施工方便，工期短，造价低等优势而得到很好的运用。目前，针对此简易支护形式的研究和工程实践均较少。本文就水泥搅拌桩加固坡体的应用展开了探究。

关键词：水泥搅拌桩；加固坡体；深厚软土基坑

1水泥搅拌桩概述

1.1作用机理

工程中如遇特殊土质或较厚土层，如淤泥土、素填土、耕表土等，都会使用水泥搅拌桩来作业。以下为水泥搅拌桩常用参数：（1）采用单头搅拌桩，设计桩径550mm，间距1.2m，正三角形布置。（2）搅拌桩水泥用量为66kg/m，水泥采用32.5级矿渣硅酸盐水泥，水灰比为0.45～0.5，采用四搅两（或四）喷施工工艺。（3）水泥土90d桩身水泥土无侧限抗压强度超过1.5MPa。（4）单桩承载力特征值不小于130kN，道路机动车道路基复合地基承载力特征值不小于140kPa，人行道及自行车道路基复合地基承载力特征值不小于120kPa。水泥搅拌桩是一种软基加固法，主要用来改变软粘土的状态，通常由水泥加其它化学成分先成浆然后凝固而成。一般会在所需路基中加入凝固好的固化剂，使用专业搅拌钻机将其融入一体搅拌均匀，二者产生一定的反应，最终改变软粘土状态，使其更加坚固，成为达标使用的水泥桩体，最终成为满足施工需求的复合地基。

1.2水泥搅拌桩加固原理

在处理地基时，通常都会用到水泥搅拌桩的形式，其原理是借助特殊设备将固化剂与软土拌匀，以得到高强度的水泥搅拌桩，从而在某一区域内借助水泥搅拌桩与其他软土强效地基。具体来说，当压力作用于地面，地面传导压力至地基后，水泥搅拌桩与软土一起分担压力，而水泥搅拌桩则相当于路基中的增强体，其他软土相当于路基基体，二者互相补充，一同承担来自路面及车辆的压力。由于水泥搅拌桩强度比软土大，因此，在受到外界压力时，水泥搅拌桩将分担大部分压力，随时间的推移，其在一定程度上也会沉陷。这时原本由水泥搅拌桩承受的压力中的一部分将由桩间软土承担，软土应力会随之变大。对此，因桩间软土易变形，可以很好地发挥其承载能力，所以将其与水泥搅拌桩配合使用，可以最终达到避免路基沉降变形的目的。

2软土路基成因及特点

软土指的是沉积于河水、湖滩等地的细软沙土软土，其具有湿度大、含水量高、土壤空隙大、承载力小，受外力易变形等特点。因其渗透能力很差，固定速度较慢，会阻碍公路沉降控制工作的进行。而路基作为整个公路工程建设当中最为基础的一部分，必须具备足够的能力承担来自路面的巨大压力。因此，其不仅必须具备超强的承载能力，而且要具备持久、稳定的特点^[1]。然而，软土路基的含水量高，承载能力很难符合要求，在公路建设后期和使用阶段都会为工程带来不良影响，若不及时加固软土路基，则会在施工时极有可能出现路堤塌陷等不良后果，损坏路基，耽误工期，还会为施工带来安全隐患。

3水泥搅拌桩加固坡体在深厚软土基坑中的应用

3.1准备工作

将施工所需设备和器械，例如碾压机、拌和机、制浆机等准备完全，并在正式施工作业开始前调试好上述设备，准备足够量的水泥浆，并配备专门地点储存。在操作时，相关人员要注意科学控制制浆台与桩基之间的水平距离，并在确保距离在60m以内的同时，确保注浆压力在极限值以下。一般来说，开始施工之前，相关工作负责人应结合施工要求与取样实验结果确定最佳水泥配比，确保工程施工效率、质量不受影响。合理安排高程控制点，落实各项任务，确定好施工流程，确保路基加固工作顺利进行。

3.2场地清理及放样

水泥搅拌桩施工对于场地要求较高，地面最好进行硬化处理，在工作开展前检查场地是否已经清理，确保地面足够平整且无积水。钻孔定位一定要按照设计图纸来执行，将位置偏差控制在2cm之内。确保场地高程无误，便于统计确认喷浆标高与停浆标高。放样测量以设计要求为基础，必须做到精益求精，可使用全站仪来辅助计量，准确布设桩位并设置明显标志，相关工作者定时检查。

3.3试桩

一般根据施工设计要求以及场地的实际情况开展三次配合比测试，三次用于测试的土质应从场地的不同地方选取。如试件达标切忌存放在室外，应在室内维护成型。根据建设要求对试件进行强度测试，最终试验配置出最优配合比。

3.4桩基就位

搅拌桩机运达指定位置后，必须由专业施工人员操作，操作前先侦查现场环境，给桩机的移动提供便利性，并保证施工安全性。检验其垂直度是否达标，误差应控制在允许的范围内，可用电锤检查，如发现差值超出1%及时调整。及时在桩机架上做好标记，以便展开后续的观测工作。搅拌桩的长度也要控制得当，一般不能短于设计要求桩长。

3.5钻孔定位

根据水泥搅拌桩钻机和后台拌合水泥搅拌机的需求摆放钻机的摆放位置。确定位置后仍要例行检测设备，确保机械没有任何性能问题方可继续正常作业

^[2]。此外，要在保证机身稳定的前提下与桩位相对，并且满足施工设计对垂直度的要求。以上工作全部达标后再开展后续工作。

3.6制浆与送浆

一定要严格按照设计标准配置制浆。配置水泥浆液时遵照特定的比例，搅拌时间不应太短，一般需持续5分钟左右，完成后过滤，如若需要可按要求填充一定量的外加剂。送浆时把握好泵口的压力，根据施工现场的具体情况选择与之相适应的桩长，并选用相同的速度开始提升与输浆作业。

3.7搅拌

钻杆下沉和提升的速度不能过快或过慢，应符合施工要求，同时认真观测感应，以钻速来确定碰触到的土层。喷浆施工和搅拌作业按照要求开展，在匀速的同时保证泵出的浆液处于不断提高的状态，最终达到要求的标高。搅拌时间保持在在2分钟以上，之后切断电源停止搅拌机工作^[3]。在停灰口位置关闭灰浆泵，将搅拌机再次下沉到施工要求位置，随后提升搅拌，复搅3次成桩。复搅完毕后及时把钻头复位；然后检查相关电机，核实是否有电源遗漏等问题，整个作业完成后将桩基运往其他孔位。操作人详细记录工作流程以及施工中出现的问题，并填写工作表。搅拌桩作业完毕后进行垫层作业，其厚度和密实度要达到设计标准，厚度一般为50cm，为了满足密实度的要求通常会继续碾压直到符合要求。

3.8成桩环节

送浆泵将向土壤内灌溉水泥浆，钻机的两组叶片沿正、反两个方向对土体进行切割搅拌土体，直至材料深度达到预期。材料深度达到预期后，应喷浆搅拌一分钟以上，以确保桩端水泥浆搅拌均匀^[4]。在提升作业过程中，应将注浆量限制在总量的10%以内，甚至低于5%。当提升至桩顶时，应加长搅拌时间至2min以上，在结束作业后第一时间关闭搅拌机，在检查其状态后将其运离施工现场。

结束语：

综上所述，要想高效高质完成道路建设工程，在施工中离不开运用水泥搅拌桩作业方式，其应用范围广、施工方便，而且成本低、推广快，还能有效减少能耗。在工程建造中相关建造者和责任人在注重速度效率的基础上也要关注环保节能要求，最终使我国的道路工程在量的基础上有质的飞跃。

参考文献：

[1]陈俊华.水泥搅拌桩加固堤防工程的设计及优化研究[J].四川水泥,2020(07):26-27.

[2]胡其志,杨萌,郭勇,王华.水泥搅拌桩加固桥头软基段工程应用研究[J].建材世界,2020,41(03):64-68.

[3]滕娟,刘颖,吴泽昊.水泥搅拌桩加固堤防工程的设计及优化研究[J].科技创新与应用,2020(07):96-97.

[4]陈页开,艾建文,周捡平,徐俊豪.土工格栅和水泥搅拌桩加固软基数值分析研究[J].广西大学学报(自然科学版),2017,42(04):1422-1430.