水泥搅拌桩地基处理技术在道路工程施工中的应用讨论

孙明娇，杨俊

水泥搅拌桩地基处理技术在道路工程施工中的应用讨论

孙明娇1，杨俊2

（1.武汉华夏理工学院，湖北 武汉 430000；2.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430000）

随着中国道路工程建设的快速发展和道路工程管理水平的逐渐提升，人们对道路工程施工质量的要求也越来越高。其中水泥搅拌桩常见于公路、城市道路等工程的地基处理中，尤以公路工程中的应用最为广泛。尽管目前该施工技术已经相对成熟，但其施工的质量依然有很大的提升空间，必须要加强对水泥搅拌桩地基处理工程的监督控制，才能保证工程施工的质量和安全。对城市道路、公路工程中有关软土地基水泥搅拌桩的施工技术进行分析讨论，总结这两类项目在实际施工中存在的问题，分析得出相关应对措施。

水泥搅拌桩；地基处理；道路施工；技术要点

1 水泥搅拌桩概述

水泥搅拌桩是从20世纪末发展起来的地基处理技术，指利用深层搅拌机械在地层深部将软土地基和水泥强制拌合，从而使软土硬结、使地基强度提高的技术。该技术主要对软弱地基进行处理，尤其对淤泥质土、粉质黏土和饱和性土的处理十分有效果，在处理后可直接投入施工使用，且能保证施工的速度，保证在施工中不会发生较大噪音，对环境也不会造成伤害。

水泥搅拌桩施工具体特点如下：水泥搅拌桩施工没有噪音也不会对环境产生污染，因而可在建筑密集和市区内进行施工；水泥搅拌桩施工时利用特制的机械设备将固化剂和软土地基就地强制拌合，可直接利用原土而省去了运输的成本；在水泥搅拌桩施工以后可将加固的地基作为复合型地基和围护挡墙等，同时结合不同地基土性质以及工程设计的要求进行灵活设置。此外，结合上部结构的不同可灵活采用不同的加固方式，和钢筋混凝土桩比起来还能节约不少材料，使工程整体造价降低。

2 水泥搅拌桩地基处理的技术原理

水泥搅拌桩地基处理时的技术原理是：将水泥浆作为固化剂，采用特殊钻具钻入到地基的一定深度，水泥浆喷出并沿着钻孔的深度，水泥浆这一固化剂和软土地基就地强制拌合，水泥浆固化剂和软土地基发生一系列物理和化学反应，从而可使软土硬结，形成强度良好的水泥加固体，使整体地基结构的稳定性、强度等得到提升。

3 水泥搅拌桩施工技术要点和施工工艺

3.1 水泥搅拌桩施工前准备

在水泥搅拌桩施工之前必须做好相关的技术准备，比如要详细了解施工设计图纸、工程具体施工内容、特点和要求规范等，然后做好技术交底、安全交底等工作。施工前对各物料设备进行检查，包括水泥搅拌桩施工会用到的水泥、添加剂的数量、质量等，检查搅拌机械的性能。同时确定水泥种类、掺入量和水灰比，做好室内试验工作等。比如水泥的种类在水泥搅拌桩软土地基施工中主要可用的有硅酸盐普通水泥、复合型硅酸盐水泥，在试验之前要做好对这些原材料的检查，必须在保证原材料质量的基础上开展的水灰比试验才有意义。试验时控制水灰比在15%～20%之间，可用的外添加剂包括石膏、氯化钠等，其作用主要是提高水泥的性能和强度。此外要做好试件的养护工作和施工机械的养护，比如对于水泥搅拌桩地基处理施工最关键的设备，钻机的要求是必须安装合格的计量装置，且保证每根桩施工都能下钻到设计深度，且在上升和下沉的过程中可以形成水泥用量变化曲线。在现场施工时要求做好清场平整工作，及时回填坑洼处并做好排水和防水工程。同时对水泥等物料存放库采取防火防潮等措施，做好施工用电检查，采取相应的预防措施。对技术人员进行培训、考核等，所有一线施工的人员施工时必须佩戴安全设备，现场作业点必须安排至少一名以上的技术监督人员。

3.2 水泥搅拌桩施工技术要点

将搅拌机定位到施工的桩位后对准，采用起重器设备可将搅拌机悬吊到特定的桩位，并做好钻机的检查和调整工作，将误差控制在1%之内，使钻机放平、钻杆垂直于地面，然后将搅拌头慢慢下沉，等搅拌机的冷却水循环系统正常以后启动搅拌机，放开起重机的钢丝，使搅拌杆沿着导向架切土慢慢下沉。如果下沉时遇到较大的阻力可以通过输浆管送水稀释土体，可方便钻进，提高下沉的速度。其次，按照设计要求制作合适配合比的水泥浆，在搅拌机下沉到特定位置后按照设计配比进行水泥浆浇筑，采用二次搅拌方式完成水泥浆的搅制，然后往集料斗中导入水泥浆液，完成压浆操作。再次，在喷浆搅拌时，在搅拌达到设计要求后反转搅拌头，并按照要求提高喷浆搅拌，控制好搅拌的速度，要求喷浆浆液和黏土充分搅拌。之后重复下沉和上升搅拌，在二次搅拌时要求达到充分搅拌要求。最后清洗集料管，移位开始制作下一根桩。

3.3 水泥搅拌桩施工结束后的注意事项

在水泥搅拌桩施工结束后首先要对整个地基工程进行检查和验收，检查水泥搅拌桩设置的数量、位置、强度等是否合理，要求所有工程参数必须符合设计要求。在完成施工后要及时清洗干净所有机械设备，避免残留物留在设备中而降低设备的使用寿命。

此外，在施工完成后的一个月时可根据实际情况对之前施工中的重要位置、容易出现异常问题的地方加以检查，在检验水泥桩基础时要求检验的数量比例不低于2%，当发现有任何不合理之处要及时处理，对于坑洼的地方要及时回填。在检查维护的过程中还要做好详细的记录，并存档保存。如果出现任何质量问题，可采用补沉法、补桩法、扩大承台法、纠偏法和复合地基法等方式，根据出现的问题和工程具体环境进行适当选择和应用。

4 水泥搅拌桩施工质量控制措施

在开钻施工前要做好管道的检验和清洗工作，没有堵塞问题才可以下钻。为保证桩体的垂直度，应在主机上悬挂吊锤，控制好吊锤和钻杆的距离。此外，对于每个成型的水泥搅拌桩，质量检查的重点是水泥的用量、搅拌桩的强度、压浆过程中有无断浆问题、喷浆搅拌提升的时间等。同时为保证水泥搅拌桩的设置符合设计要求，所有机械设备应配备记录仪对钻头下钻的深度和提升的高度以及水泥浆量用量变化进行记录。在水泥搅拌桩施工中要保证水泥和土搅拌均匀，在复搅时要求提高一个档位，保证每一根桩的成桩时间大于40 min。

5 工程实际应用和分析

5.1 工程概述

本道路工程项目的全程长度为30 km，其中K12+000～K12+120段在软土层上。利用水泥搅拌桩进行软土地基的处理，成桩要求为直径50 cm、桩顶做80 cm的厚垫层，可调整水泥桩桩顶的预应力分布，而桩底则嵌入非软弱土层1 m，整体布桩的形式则采用正三角形，按照路线正交走向进行布设，并根据该地区的特点确定最终的桩长。

5.2 水泥搅拌桩配比计算和设计

根据本工程合同中有关水泥搅拌桩制作的要求，水泥比应该大于12%，即水泥的质量和被加固的软土层的质量比例在12%以上，桩体抗压强度不能低于1.5 MPa，在90 d内单桩承载压力不能小于150 kN，单位复合地基的承载能力不能小于150 kPa，水泥则采用矿渣水泥。在桩底嵌入的非软弱层为1m来加固整个软土，使软土厚度增加。在进行设计时计算桩中心距离是120 cm。

5.3 工程试验

进行工程试验的目的是更好更全面地了解该工程软土地基加固所需要使用到的水泥量、水灰比和外添加剂的量。也是为了解水泥土强度增加的规律，得到强度和时间的关系。为得到更加科学合理且经济实用的水泥搅拌桩软土地基处理方案，可利用原土进行水泥土优化配比试验，比较现场两种水泥，即普通硅酸盐水泥和矿渣水泥哪一种更符合本次工程使用。

5.4 工程施工

施工时要对现场进行清理，然后进行放样测量，根据设计图要求放出每一根桩的具体位置并做好标记。进行移架就位，将水泥搅拌机械对准桩位就位，并检查导向杆的垂直度。此外应该先喷浆到设计深度并保持原地喷浆30 s后再提高钻机的高度，且要求一边提升高度一边喷浆，喷浆到原地面后再重复喷浆然后下沉到原来深度，再如此反复操作提升搅拌机到原地面。在这个过程中要求控制好上升和下沉的速度、喷浆的次数等。在本次道路工程水泥搅拌桩施工中，要求对搅拌机械运作做好详细的记录和监察管理，保证浆液喷射的密度，检查机械喷头和运输泵是否畅通，避免影响水泥浆的喷射施工。

6 水泥搅拌桩未来发展

在水泥搅拌桩实际施工中容易出现抱钻、翻浆等问题，另外现场管理也有许多需要改进的地方。未来，应加强对原材料的管理和现场施工管理，比如建立水泥台账，对水泥的消耗量进行准确控制，要求每一位工作人员做到心中有数，及时发现和整改问题。从源头做起，在水泥进场时要求做好严格的检查和清点工作。水泥在现场必须摆放整齐，并采取相应的保护措施。对于现场施工和管理人员，应定期召开工地会议，展开技术培训，制订详细明确的规章制度，使现场施工有据可依，有章可循。

7 结语

综上所述，水泥搅拌桩作为道路工程软土地基处理中被广泛应用的技术，进行软土地基的处理可得到有效的桩体，形成硬度、强度都符合要求的复合型地基，提高整个地基结构的稳定性，能有效减少沉降量，避免道路路基沿着地基软土层滑动而形成剪切破坏。在实际工程施工中，要求技术人员必须熟练掌握该技术的施工原理、施工工艺流程和质量控制措施等。

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TU753

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.066

2095－6835（2019）19－0156－02

〔编辑：严丽琴〕