水泥土搅拌桩在高速公路软基处理施工中的应用

白朋飞

【摘 要】依据高速公路工程实例，本文主要介绍了水泥土配合比的设计和水泥土搅拌桩的施工工艺。从水泥土配合比强度结果可见，增加水泥用量有助于提升水泥土的强度。水泥浆液的质量直接决定了桩体质量的好坏，通过工艺性试桩来确定技术参数是施工的必备条件。本文依据实践总结了水泥土搅拌桩在高速公路软基处理中的一些经验，以期能够对类似的施工过程起到一定的借鉴作用。

【关键词】水泥土配合比 水泥土搅拌桩 软基处理

1 水泥土搅拌桩

水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土低地基的一种方法，主要采用水泥作为固化剂，通过使用专业的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂进行强制搅拌，使其产生物理化学反应，硬结成具有整体稳定性和一定强度的优质地基。

软土地基的处理要在达到强度的前提下对沉降进行控制，依据土质条件、固化剂掺量、试验参数等对施工进行调整，并根据单桩承载力确定有效桩长，从而满足地基承载能力的要求。

2 工程实践分析

本文主要结合芜铜高速公路施工的工程实例进行分析，该工程在铜陵北互通段为淤泥质土类型，该土呈饱和、流塑状态，具有天然含水率较高，孔隙率大，强度低，渗透系数小等特点，这对路基构造物的承载力产生了不良影响。工程设计方对该段的地质环境、施工工艺及工程造价等多方面进行综合考虑后，决定使用水泥土搅拌桩法进行地基加固处理。

2.1 水泥土搅拌桩的配合比设计

2.1.1 试验目的

水泥土配合比试验的目的是通过对水泥土试件进行抗压强度测定，来确定掺和料的品种和用量，从而使桩体的强度达到设计要求。

2.1.2 试验用原材料

①水泥：铜陵海螺P.C 32.5；

②水：地下水；

③土：铜陵北互通深层灰黑色淤泥质粉质粘土；

④外加剂：江苏博特JM-PCA（1）聚羧酸系高性能减水剂。

2.1.3 水泥土配合比设计

根据合福铁路铜陵长江公铁大桥公路接线技术交底报告和《两阶段施工图设计文件》的要求，按照《水泥土配合比设计规程》进行试验室配合比设计。

（1）在软土地基范围内选取代表性土样，用密封容器包装以保证土的天然含水量。根据所取土样的天然密度计算桩体单位深度天然土的重量：

G=ρ×V=1.96×103×π×0.252=385Kg/m

（2）根据喷头喷射压力和喷浆稠度要求，水泥土配合比的水灰比分别设定为0.45、0.50，水泥用量依次设定为60Kg/m、65Kg/m、70Kg/m进行试验。对水灰比和水泥用量采用正交化设计，如表1所示。

（3）水泥土配合比试件的强度。水泥土试件的制备、养护、力学性能测试依据《水泥土配合比设计规程》进行。图纸设计要求水泥土试件无侧限抗压强度是：7d强度≥0.8Mpa，28d强度≥1.6Mpa，90d强度≥2.4Mpa。根据图纸要求测试了不同水泥土配合比试件不同龄期的强度，试验结果如表2所示，可见增加水泥用量对提高水泥土的强度具有显著作用。

（4）试桩芯样描述。从对6个不同的配合比试桩取芯结果来看，配合比JBZ-05的芯样气泡最少，连续性最好。在17m以内所取芯样呈圆柱体，在10米以内呈现出较好的密实性和胶结性，具体如表3所示。

（5）配合比确定。根据室内水泥土配合比强度试验结果和试桩取芯报告进行对比，最终选用JBZ-05配合比，水灰比为0.5，水泥用量为65Kg/m。

2.2 水泥土搅拌桩的施工工艺控制

2.2.1 工艺性试桩

水泥土搅拌桩通常搅拌次数越多，拌和就越均匀，处理质量就越高，但搅拌次数过多会延长施工时间，降低工效。通常通过试桩来确定最佳搅拌次数、浆液的水灰比、泵送压力等参数，同时还可以掌握搅拌机钻进速度和复搅深度，为搅拌桩的大规模施工提供依据。通过试桩得到以下技术参数：

（1）搅拌速度控制在30～50r/min。

（2）钻进速度控制在0.4～0.5m/min。

（3）提升速度控制在0.5～0.7m/min。

（4）管道压力维持在0.2～0.4Mpa，并按管道长度适当调整。

通过试桩确定了水泥浆液的流动度，掌握了钻进和提升的困难程度以及钻头进入硬土层电流的变化程度。为了保证施工质量，根据试桩确定的技术参数制定了施工要点，并在每台桩机上标识明确。

2.2.2 水泥浆液的控制

水泥浆液应按预定的配比拌制，拌和必须均匀，制备好的浆液应不停地搅拌，以免结块损坏泵体。泵送浆液前，管路应保持潮湿以利输浆，并应有专人记录每根桩的水泥用量。全桩长范围内必须进行一次重复搅拌，以增加水泥土的均匀性。

水泥浆液是质量控制的关键，掺入量的多少及喷浆的均匀性直接决定了水泥土搅拌桩质量的好坏。全桩水泥用量不得小于试桩时确定的水泥用量，每米用浆量误差不得大于5%。

3 结语

在高速公路软基处理的应用中，水泥土搅拌桩法具有施工速度快，施工过程无振动、无地面隆起，不排污不排土等优点，在施工中具有良好的社会效益和经济效益。通过工艺性试桩来确定技术参数和严格控制水泥浆液的质量是水泥土搅拌桩施工的必备条件。从强度检测结果分析可见，增加水泥用量有助于提升水泥土的强度，软基经水泥加固处理后，稳定性明显提高。实践证明本工程运用水泥土搅拌桩法加固软基的方法是成功可行的。

参考文献：

[1]柳学花，程海涛.深层水泥土搅拌桩施工参数研究[J].公路，2012，07：24-29.

[2]何开胜.水泥土搅拌桩的施工质量问题和解决方法[J].岩土力学，2002，06：778-781.