试论水泥搅拌桩在公路软基加固处理的应用

林慕清

（广东 江门 529000）

1 工程概况

该公路处于江门市南部沿海地带，地层土系主要为淤泥质粘土、粘土、细砂。路基工程处于虾池及渔池段区域，该段长年积水，水位随季节和生产阶段不同而不同，底部多含有淤泥，淤泥厚度0.0～1.0 m。特点是天然含水量较大，孔隙比较大，为高压缩性土，地基土容许承载力低，绝大部分需进行软基处理。经专家研究，采用水泥搅拌桩进行软基处理。

2 设计要求

水泥搅拌桩按正三角形布置，桩径为 50 cm，桩间距由密到疏进行渐变，水泥掺入量为加固土体质量的15%，水灰比0.5，28 d无侧限抗压强度不低于1.5 MPa，90 d单桩承载力不小于150 kN，单位复合地基承载力不小于130 kPa、140 kPa和150 kPa（对应桩间距1.5 m、1.4 m和1.2 m）。

3 水泥搅拌桩施工技术

3.1 处理范围

3.1.1 桩基构造物两侧处理范围

首排搅拌桩距基础外缘60 cm，处理长度为基础外缘50 m，第一个20 m段搅拌桩间距1.2 m，第二个20 m段搅拌桩间距1.4 m，第三个10 m段搅拌桩间距1.5 m，搅拌桩处理宽度为坡角线以外0.5 m。

3.1.2 箱形构造物两侧及基础下部处理段

搅拌桩间距1.2～1.5 m，按等边三角形布置，基础下部处理宽度为基础线外0.3 m，处理长度为基础外缘线间两侧各30 cm，桩间距1.2 m。结构物两侧搅拌桩处理宽度为坡角线外0.5 m，基础外缘两侧第一个10 m间距1.2 m，第二个10 m间距1.4 m，第三个10 m间距1.5 m。基础外缘与路走向呈斜角时，布置桩位轴线与基础外缘平行，即与路线走向呈同等斜角。

3.1.3 软土地基路基段

搅拌桩按三角形布置，桩间距1.5 m，搅拌桩处理宽度为坡角外0.5 m。

3.2 施工工艺流程

地上、地下清障，地面整平→施工放样→搅拌机定位调平→配置水泥浆→搅拌机钻头下沉至设计深度→边喷浆边提升，搅拌提升至桩顶→重复喷浆，搅拌下沉→喷浆搅拌至桩顶→关闭搅拌机，清洗→移至下一根桩。

3.3 施工工艺

3.3.1 放线

搅拌桩按正三角形布置，测量人员根据图纸段落处理宽度及处理长度放出区域控制桩，经测量监理工程师确认后，按照图纸桩距逐点测定桩位并用长竹签做好标记，施工过程中特别注意桩位标志。

3.3.2 定位

开启步履式深层搅拌桩机，达到指定桩位，使钻尖对准桩位标志，其误差不大于5 cm，调整液压腿使钻机平台保持水平。然后调整塔架垂直度，使钻杆保持垂直，桩身垂直偏差不超过1.5%，施工中对搅拌机的定位及垂直度进行认真检查并填写检查记录。

3.3.3 制备水泥浆

待水泥搅拌桩机下沉到一半深度时，即开始按照每种水泥配合比制备水泥浆。水泥浆使用机械拌制，做到一桩一罐，拌和时间不少于3 min，用比重计测其比重，并检验稠度，且浆液必须过筛避免离析。比重与稠度应与强度制备试件时一致，拌制水泥浆的罐数、水泥用量及泵送时间设置专人记录。泵送时连续，且喷浆量及搅拌深度采用国家计量部门认证的检测仪器进行自动记录并打印，施工完成，附在施工原始记录后。

3.4 预搅下沉

启动电机，放松起吊钢丝绳，空压机送气，使钻头沿导轨下沉钻进至设计深度，钻进过程中桩机工作电流不宜大于70 A，下钻速度宜控制在80 cm/min。

3.5 喷浆搅拌提升

开启灰浆泵待浆液到达喷浆口时，须先喷浆搅拌30 s，待水泥浆与桩端土充分搅拌后反向旋转再边搅拌边提升至地面，当喷浆口距地面30～50 cm时停止提升，喷浆搅拌30 cm确保桩头密实均匀。因故停止喷浆时，将搅拌头下沉至停浆点以下1 m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升，并在记录中记明这种异常情况及其深度。

3.6 复搅

关闭灰浆泵，为保证搅拌均匀，再次将钻杆下沉，重复喷浆搅拌，至桩顶以下1/2～1/3桩长（不小于5 m），如喷浆量已达到设计要求时，就不再送浆，钻杆搅拌提升至地面，桩顶水泥浆凝固后将高出部分挖出。

4 施工质量控制

（1）持力层的确定必须准确，通常情况下以桩体进入持力层50 cm为宜，桩体不宜过深，否则容易出现以下3个方面的危害：①桩底压力较大，水泥浆无法完全渗入，底部成桩困难，导致桩长达不到设计要求。②桩底通常为黏土或亚黏土，土质较硬，因此带浆下钻会比较困难，或出现无法下钻现象，土体拌碎困难。如采用不带浆下钻时，土体则由于无法拌碎通常会出现糊钻现象，土体和钻头会形成一个圆柱体的形状，容易造成积压桩内的土体发生掉桩头和桩内水泥浆外溢等不良情况的发生。③水泥搅拌桩施工通常为下钻喷浆，如果钻入持力层太深，为了防止下钻管的堵塞，只能采取一直喷浆的办法，但由于桩底下钻速度非常慢，底部水泥浆的用量会严重超标，水泥浆就会顺着钻杆溢出地面来，这样也直接影响了桩体的施工时间。

（2）保证桩体的均匀搅拌，桩机钻头需焊接不少于6个横向搅拌刀片，并在横向刀片上再焊接1～2个竖向搅拌刀片。此外，为保证桩体竖向搅拌的效果，竖向搅拌的刀片长度需大于5 cm，宽度大于2 cm。

（3）桩机井架正面和侧面，必须吊挂垂球，垂球的重量＞2 kg。此外，需要防止施工过程中桩机的倾斜，避免桩体无法到底现象的发生。

（4）为了保证水泥砂浆的配合比满足设计要求，根桩所用水泥浆量均匀充足，且要方便现场施工的开展和旁站人员的监督。如果所施工的桩长都是统一长度，可将单根桩所需水泥浆量分一次拌制或两次拌制来完成；若桩长较短时，则可以一次性拌制2～3根桩所需水泥浆用量，使用时在水泥浆罐罐壁上面直接焊接出每根桩所需水泥浆量的深度刻度线即可。

（5）水泥浆罐的罐壁上用稍大的铁块或螺丝帽焊接出用水面和水泥浆面的准确位置。因为每次拌制水泥浆所需的水泥是个定值，所以这就足以避免水泥浆配合比不准确的情况。

（6）施工过程中发现地层某深度出现硬层时，可根据地质情况进行相应的处理：①当此段硬层＜50 cm时，若下钻相对比较容易，可稍稍放大回浆量，短时间内穿透此硬层。若下钻比较困难，不得任其缓慢钻进，一方面要及时增大回浆量，另一方面要在动力头上加大配重，并在最下面的两个横向搅拌刀片上焊接锋利的破土刀片，使其能够迅速穿透此段硬土层。效用分析：防止此段过多浪费水泥浆，造成水泥浆冒出地面而流失，且使整根桩体的喷浆量严重不均匀；提高施工工作效率，防止窝工；避免当遇到硬土层时浪费时间过多，造成整根桩的实际施工时间缩短，将严重危害桩体的施工质量。②当此段的硬层＞50 cm时，可直接将此土层作为持力层，没必要继续深入。这样就能防止此段土层拌碎困难，水泥浆难以深入，最终造成断桩或者桩体整体不合格情况的发生。

（7）确保桩体喷浆和搅拌的均匀性，桩机施工时必须限定每延米的施工时间，一般每延米的施工时间控制在≥4 min。当地质较复杂时，应适当增加施工时间。

（8）据复合地基承载力计算及受力分析，桩体6 m以上的部位基本承受了上部荷载的70%以上，越往下部受力渐渐越来越小，因此施工过程中应特别注意加强上部桩体施工控制工作。

5 施工质量检测标准

水泥搅拌桩的质量控制贯穿于施工的全过程，施工质检人员严格控制施工工艺质量。施工中随时检查施工记录和计量记录，并依照施工工艺对每根桩进行质量评价，评价项目包括水泥用量、水泥浆稠度、比重、桩长、搅拌头转数、提升速度、喷浆压力、喷浆时间、复搅深度及停浆处理方法等。

（1）桩7 d后，采用浅层开挖桩头，目测检查搅拌均匀性、整体性及外观质量，并测量成桩直径，开挖深度为停浆面以下1.5 m处。检查频率为每工点总桩数的0.1%。

（2）在成桩28 d后，钻芯取样（用双管单动取样器钻芯取样）做无侧限抗压强度试验，每根桩取3个试件（桩的上中下），频率为总桩数的3%。同时从钻取的芯样中检查搅拌的均匀性、桩体的完整性、桩长及桩底是否穿过软土层。

（3）桩28 d后，对单桩承载力及复合地基承载力进行检测，并推算其90 d的承载力是否达到设计要求。检测频率为每施工段桩总数的0.2%，并不少于3根。

6 结束语

水泥土搅拌桩加固技术是用水泥及少量添加剂就地与地基土体充分混合而成的水泥土桩，对施工工艺要求较高，掌握不好容易出现质量问题。常见的质量问题有水泥与土混合搅拌不均匀而导致局部水泥量少或无水泥；由于深层搅拌桩施工速度快，且属隐蔽性施工，不易监控，个别施工单位偷工减料，致使桩长不够；同时，由于固结速度较慢，上部施工截桩头时用力过猛，易使浅部桩身断裂。