水泥搅拌桩在公路软土路基处理中的应用

李涛 张锋 岳虎

摘 要：在公路软基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土搅拌桩。

关键词：水泥搅拌桩软土地基喷浆配合比

在公路施工中，经常遇到软弱地基，如不进行人工加固，必然会危害工程质量，造成重大损失，软土地基有许多处理方法，而水泥搅拌桩具有施工简单，快速，震动小挤土效应弱、无公害等特点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少和控制沉降量。在邯大（邯郸—大名）高速公路S5合同施工中，由于地下水位高，存在大量复杂的软土地基，为达到加快施工速度，提高地基承载力，增加地基稳定性及减少工后沉降等目的，对原路基进行了水泥搅拌桩加固处理。

1、 施工工艺

1.1配合比试验：取现场原状土和扰动土样，在室内进行配合比试验，根据土样含水量、孔隙率以及有机质含量不同，确定水灰比、最佳外加剂和水泥掺入量。试验设备采用土工试验和砂浆混凝土实验仪器，室内制作试件尺寸70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体，放入标准养护室，分别进行各龄期的养护。抗压强度采用控制应力试验方法。每组试件不少于3个，同时要考虑室内配合比与现场施工条件的偏差。

1.2成桩工艺性试验：工艺性试验应选择有代表性的地段进行现场成桩，试桩数量要求不少于3根，工艺性试验成桩后在试验桩竖向全长钻芯取样，检查桩身水泥土密实度、强度。根据试验情况最终确定固化剂掺入比、钻进速度、提升速度、喷浆压力、单位时间喷入量及搅拌次数等工艺参数。工艺试验结束后，各种数据报经监理确认后方可正式施工。

1.3工艺流程及操作要点

水泥搅拌桩工艺流程图

场地平整 施工放样 定桩位桩机对位调整喷浆下沉喷浆搅拌提升停止喷浆清洗移位 成桩检测

1.3.1平整场地

清除地表杂草、杂物（包括石块、树根、垃圾等），低洼地段，采用回填黏性土并进行夯实，以满足桩机行走时的地基承载力。对于水田地段，排水疏干后清表0.3—0.5m，将原地面做成4%的横坡，并在路基两侧开挖边沟，对于施工场地下的管线采取标示等保护措施。

1.3.2测量放样

用全站仪按图纸准确放出控制桩后，根据桩位布置放出具体桩位，对控制桩要设明显标志，并定期复核。

1.3.3拌制水泥浆

水泥浆严格按照设计配合比配制，水泥、外加剂、掺合料等各种原材料严格计量，确保配合比准确。搅拌时间通过工艺性试验确定，水泥浆随拌随用，要搅拌均匀无团块，出现初凝的水泥浆不得使用。每次搅的水泥浆量应稍多于一根桩的用量。

1.3.4水泥搅拌机械安装、就位。

现场拼装钻机、就位。首次进场施工时，应对桩机的电流表、管道压力表、电磁流量表、深度测量仪、电脑打印机进行标定。正常施工时要经常复查，特别是钻头叶片磨损超限应及时补焊，以保证桩体的桩径。移动钻机、准确对孔，水平校正钻机，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，施工时倾斜度不得大于1%。

1.3.5搅拌、喷浆

启动钻机，使其钻杆沿导向架向下匀速、持续下沉搅拌切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，此时双轴上的多层叶片同时正、反向旋转搅拌直到设计深度。达到设计深度后，在桩端就地持续喷浆搅拌30秒以上，使桩端水泥浆充分搅拌均匀。（下沉喷浆为总浆量的90~95%以上）

1.3.6提升搅拌

搅拌机提升，此时喷浆的目的是为了避免喷浆口被堵塞，同时搅拌桩机钻杆上叶片正、反向旋转，继续搅拌水泥土。提升过程中喷浆量为总量的5~10%以下。提升到桩顶后，原位搅拌不少于2分钟。

1.3.7关闭搅拌机械，移位。

1.3.8检测

成桩7d内，浅开挖桩头1.5m左右，目测检查搅拌桩的均匀性，测量成桩直径，用轻便触探仪检查桩的质量。成桩28d后，在桩径1/4处，桩长范围内取芯，检验桩的完整性、均匀性及施工长度，检验频率为总桩数的2%，同时进行单桩地基静载试验，检查频率为0.2%，且不少于3根。芯样的无侧限抗压强度要满足设计要求。取芯后的孔洞用水泥砂浆灌注封闭。

2、施工要点及质量控制

2.1根据加固深度选择合适的搅拌桩机、浆液发送器及配套设备，严禁没有计量装置的机械投入使用。材料应具有质量合格证，不得使用受潮结块、过期变质的加固料。使用的固化剂和外加剂的品种、规格及性能要满足设计要求。

2.2搅拌桩的施工顺序宜从中间向外围进行，或以由一边推向另一边的方式施工。

2.3泵送浆液前，管道应保持湿润，以利于输浆，现场拌制浆液，应有专人记录每根桩水泥用量，并记录送浆开始、结束时间。供浆必须连续，拌合必须均匀，一旦因故障停浆，为防止断桩和缺浆，应使搅拌机下沉到浆面以下1m，待恢复供浆后再喷浆上升。如因故停浆超过3小时，为防止浆液硬结堵管，应先拆除输浆管路清洗后备用，并记录中断深度，在12h内进行补喷，补喷接桩时，其重叠段应大于1m，超过12h时，应进行补桩。

2.4施工中如发现喷浆量不足，应按要求整桩复搅，浆液用量不少于设计用量。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留10S，使浆液完全到达桩端。

2.5当搅拌桩桩顶接近设计高程时，要注意在桩顶1~1.5m范围内增加喷浆搅拌，搅拌桩机提升出地面时，应减速，当喷浆口至桩顶高程时，宜停止提升，搅拌10~20s，以保证桩头密实均匀。

2.6当输浆管有弯折、外压或漏浆情况时，要及时检查、理顺管道，清除外压，漏浆点要及时补漏，严重时要停机换管。如输浆管道过长、沿程压力损失增大时，可使注浆池布置靠近桩位，缩短输浆管道。如机具下沉搅拌中遇有土阻力较大时，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，边搅拌边钻进。

2.7施工中要始终保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的垂直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%，桩位偏差不大于50mm。严格按照设计的桩位、桩长、桩数、喷浆量及试验确定的参数施工。施工时施工人员要认真填写原始记录，包括：桩号、日期、天气、喷浆深度、停浆高程、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、外掺剂用量、复搅深度等。

2.8搅拌桩路基段应注意尽量安排提前施工，并观测其沉降。

3、常见问题及处理方法

3.1当遇有下沉困难、电流值高、电机跳闸等情况时，其原因是电压低、土质硬，阻力大或遇有石块等障碍物。此时采取调高电压、适量冲水和挖除障碍物等方法处理。

3.2当土质粘性大、搅拌机自重不够时，往往会导致搅拌机下沉不到设计深度，此时要增加搅拌机自重或设加压装置。

3.3当投料不准确、灰浆泵磨损漏浆、灰浆泵输浆量偏差大时，会导致喷浆还未到设计高程时浆液已排空，针对这种情况要重新标定投料量、检修灰浆泵、重新标定灰浆泵的输浆量。

3.4当搅拌加水过量或输浆管部分堵塞时，会导致剩浆过多，此时要采取重新标定用水量和清洗输浆管的措施来解决。

3.5当输浆管内有水泥结块或喷浆口球阀间隙过小时，会导致输浆管堵塞爆裂，此时要拆洗输浆管并适当调节喷浆口球阀。

3.6当灰浆浓度过大或搅拌桩叶片角度不合适的时候，易导致钻头和混合土同时旋转，这时应该重新标定水灰比并更换钻头或调整叶片角度。

4、结束语

水泥搅拌桩适用于加固、处理各种成因的饱和软黏土、淤泥、淤泥质土、黏土、亚黏土等地质情况，施工时与桩周土体一起组成复合地基，从而达到提高地基承载力，减少地基沉降的目的，且对周围土体无扰动、无振动，对周围环境噪声污染较小，具有广阔的应用前景。

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