双向水泥搅拌桩在软土路基地基处理中的应用

阮芳朝

【摘 要】双向水泥搅拌桩工艺具有明显的成桩质量优势，将其切实应用到软土路基地基处理中，能够有效确保地基处理的工程质量。据此，本文对双向水泥搅拌桩在软土路基地基处理中的应用進行了详细分析。

【关键词】双向；水泥搅拌桩；软土路基；地基处理

一、工程概况

新建连云港至盐城铁路站前工程LYZQ-Ⅲ标段，起讫里程为正线DK60+720-DK112+893.22，正线长47.062km。其中，软基处理主要包含区间路基、站场路基及涵洞基底处理，路基软基处理为：双向/单向水泥搅拌桩、CFG桩、Φ0.5m钢筋混凝土管桩、高压旋喷桩、水泥砂浆桩共计318.2万延米，其中双向水泥搅拌桩212万延米，占最大比重。

管段内共有四段路基采用水泥搅拌桩进行软基处理，其一，DK75+624.86-DK76+529.6，总长904.74m，前接蔷薇河特大桥，后接框架涵，位于滨海平原，地势平坦宽阔，区域内灌溉沟渠较多，地表水丰富。其二，DK84+521.12-DK85+576.46，总长1055.34m，前接小顾庄中桥，后接中心河大沟大桥，位于滨海平原，地势平坦宽阔，区域内灌溉沟渠较多，地表水丰富。其三，DK85+699.54-DK86+569.4，总长869.86m，前接中心河大沟大桥，后接善后河特大桥，位于滨海平原，地势平坦宽阔，区域内灌溉沟渠较多，地表水丰富。其四，DK91+950-DK95+030段董集车站及区间路基，总长3080m，前接善后河特大桥至董集站区间路基，后接董集站至盐河特大桥区间路基。

双向水泥搅拌桩桩径为500mm，正三角形布置，桩间距为1.2-1.3m，桩长7-11.5m。本标段处理总长度212万延米，具体范围为大部分区间路基及董集车站。水泥搅拌桩桩顶设置厚度50cm的碎石垫层，垫层中夹铺一层双向土工格栅，土工格栅单向抗拉强度不小于200kN。水泥采用强度等级P.O42.5的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量15%-20%，具体以实验配比为准。试桩28d后桩身取芯检测桩身完整性和均匀性，桩体无侧限抗压强度不小于0.5Mpa。单桩地基承载力97KN，复合地基承载力108KPa。根据现场图纸中地质条件及现场实际情况，试桩选取两个代表性地段，分别在我标段DK75+730蔷薇河盐城台台尾、DK93+970董集车站，该段双向水泥搅拌桩设计桩长分别为8m、10m。

二、双向水泥搅拌桩在软土路基地基处理中的应用

（一）试桩

双向水泥搅拌桩以水泥干粉或水泥浆为加固料，与原状软土进行强制搅拌，经化学作用，水泥和原质土形成一种混合柱体，从而达到提高软基承载力，减少软基沉降的目的。通过试桩确定双向水泥搅拌桩施工方法、工艺参数，从取芯及承载力试验的结果得出施工最佳技术参数，以指导双向水泥搅拌桩大面积施工。土的比重暂取1.8kg/cm3，按照图纸要求，水泥掺入比15%-20%，水泥掺入量计算公式：0.25*0.25*3.14*1.8*0.15/4，相应每米水泥用量为53.0kg-70.7kg。桩机上配置水泥电脑喷浆自动记录仪，自动记录每根桩的施工参数。为更确切的取得试桩参数，找到适合本标段地质情况施工方法，现场按照干法、湿法分别进行试桩。

在地基处理开工前，进行水泥搅拌桩试验，确定工艺参数。施工参数主要包括输浆量、输浆速度、走浆时间、来浆时间、停浆时间、搅拌轴提升与下沉速度等，同时确定采用何种工艺、复搅次数、复搅浆量等。通过试桩，确定搅拌桩加固料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入比15%，水泥浆水灰比采用0.5：1.0，外加剂木质素磺酸钙掺量为2%。每米喷浆量约44L。采用两喷四搅工艺能够在很大程度上满足设计要求。

（二）双向水泥搅拌桩施工

1、平整场地

清除表面青苗，平整碾压。

2、测量放样

有测量人员放出试桩单排桩位轴线，根据桩间距布设桩位。

3、桩机定位

根据测量员放出的控制点带线，用钢尺量距定出每根桩位，插上竹片桩并撒白灰点作为标记；移至桩机指定桩位并对中、调整桩机水平，使钻杆垂直度偏差不大于1%。

4、切土下沉喷浆（粉）

启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启泵送装置向土体喷水泥浆（粉），两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度。一次性将设计水泥量喷完。切土下沉速度根据试桩主要参数0.6m/min、0.8m/min、1.0m/min加以控制。

5、提升搅拌

关闭泵送装置，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至桩顶标高。提升速度按照0.8m/min、1m/min控制。

6、桩机移位

单根桩施工完毕，钻机移至下根桩位。

三、施工质量控制

（一）材料质量控制

材料应提前进场，水泥必须有出厂合格证，水泥采用P.O42.5。水泥使用前，经过中心试验室检验合格后，及时上报监理工程师批准后方能使用。

（二）质量关键要求

1、做好技术交底和安全交底，确保每名施工人员掌握控制要点。

2、严格控制要点，确保施工质量。

首先，保证垂直度。在设备就位后，必须平整，保证施工过程中，不会发生倾斜、移动。同时，还要加强注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直度偏差不得大于1%。在施工过程中，采用吊锤观测钻杆的两个方向垂直度和用平水尺测量机架的调平情况，一旦发现偏差过大，必须及时调整。

其次，桩位偏差。桩位偏差控制在50mm以内，具体如表1所示。

再次，桩体均匀性。双向搅拌桩施工过程中，为确保搅拌充分，桩体重量均匀，搅拌机头提速不宜过快。

3、做好原始施工记录和及时收集记录文件

在现场施工时，及时做好施工记录，包括开钻时间、钻进速度、送粉/喷浆压力和持力层电流等，并及时收集现场施工记录文件，切实根据现场实际情况，及时调整施工参数。

（三）质量检测方法及成桩检测

1、质量检测方法

首先，取芯检验。成桩28d后，在桩径1/4处用双管单动取样器在桩长范围内取芯，检测桩体的完整性和均匀性，每组水泥掺量试验桩选取2根试桩，进行无侧限抗压强度，与设计强度进行分析对比，本段设计无侧限抗压强度不小于0.50MPa。

其次，荷载试验。成桩28d后，对每组水泥掺量试验桩选取1根作单桩地基承载力试验检测，与设计单桩地基承载力进行对比，设计单桩承载力为97kN。

再次，开挖检验。根据施工质量情况，经钻探取芯试验和荷载试验对桩身强度和桩身连续性有怀疑时，可以选取一定数量的桩体进行开挖，检查加固柱体的外观质量、搭接质量和整体性等。

2、成桩质量检测

首先，试验桩外观质量检测。成桩7d后，采用浅部开挖桩头，对试验桩外观质量进行检测，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，桩间距，均满足设计要。

其次，身完整性及无侧限抗压强度检测。成桩28d后，对工艺试验桩进行了取芯无侧限抗压强度检测，每组水泥掺量试验桩选取2根，共选取8根，在桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性，均匀性，在上、中、下各1/3范围的中部分别取样作无侧限抗压强度试验。

再次，单桩承载力检测。对搅拌桩的竖向单桩承载力进行检测，试验段设计要求单桩承载力为97KN，每组检测1根，共检测16根。

四、结语

总而言之，双向水泥搅拌桩能有效地阻止浆液上冒途径，冒浆现象较少，桩头质量优良，可以大大减少浪费。在软土工程性质较差，尤其是存在地震液化层的软土地基处理中，切实应用双向水泥搅拌桩，能够确保水泥土搅拌桩体中的水泥掺入量，保证水泥土搅拌充分、桩身强度的均匀性，成桩质量明显较高。

参考文献：

[1]张启顺.双向水泥搅拌桩在软土路基地基处理中的应用[J].铁道建筑，2014（11）.