水泥搅拌桩在公路软土地基施工中的应用分析

荆高选JING Gao-xuan

（江苏北信工程咨询监理有限公司，南京 210017）

（Jiangsu Beixin Engineering Inquiry Supervision Co.，Ltd.，Nanjing 210017，China）

水泥搅拌桩在公路软土地基施工中的应用分析

荆高选JING Gao-xuan

（江苏北信工程咨询监理有限公司，南京 210017）

（Jiangsu Beixin Engineering Inquiry Supervision Co.，Ltd.，Nanjing 210017，China）

本文通过对水泥搅拌桩的基本原理、设计、施工、适用条件等进行分析，介绍了水泥搅拌桩在软基处理工程中的应用。

水泥搅拌桩；软土地基；应用

0 引言

随着我国公路的迅猛发展，各种软土地基处理技术在公路工程中被广泛运用。特别是在公路的软土地基路段加固、桥头和通道等结构物衔接段的地基处理工程中，水泥搅拌桩软基处理技术已经广泛运用。水泥搅拌桩处理软基的作用机制是，利用特制机械设备把水泥浆打入地下，通过强制搅拌混合地基土从而发生一系列物理、化学反应，形成具有整体性、一定强度的以及水稳定性的固态柱体，将软土地基的承载力大大提高。

1 公路软土地基介绍

在我国沿海地区及内陆平原或山间盆地都广泛地分布着不同类型的软土，软土地基土孔隙比较大，天然含水量高，腐殖质、有机质较多，强度低，透水性差，压缩性高，所以它的承载能力远远无法满足工程设计要求，对我国沿江、沿湖以及沿海等处的公路都带来不同程度的危害。常常因为地基变形而形成梯次，不仅不利于安全行车，而且给公路修建带来了诸多工程问题。所以，对软地基进行处理来提高路堤的稳定性以及确保行车安全是很必要的。现阶段软土地基处理方法各式各样，水泥搅拌桩是众多方法中的一种有效形式。

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2 水泥搅拌桩的基本原理

水泥搅拌桩的基本原理是水泥加固土的一系列物理化学反应过程。首先，可以利用特制机械设备将水泥喷入需要处理的软土地基内，并在喷注过程中上下搅拌均匀，使水泥与土充分发生水解和水化反应，生成水泥水化物的凝胶体。由于凝胶体具有吸附性，可以将土颗粒或小土团凝结在一起从而形成一种稳定的结构整体。同时，土颗粒表面的钠离子与水泥在水化过程中生成的钙离子可以进行离子交换，在其表面生成稳定的钙离子，从而进一步提高土基的强度，大大提高软土地基的承载力。

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3 水泥搅拌桩在公路软土地基中的应用

3.2 水泥搅拌桩的施工

3.1.2 水泥搅拌桩的材料设计要求 水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.45左右。由于施工现场软土地基天然含水量比较高，为了增加水泥搅拌桩水泥浆液的和易性、稳定性,提高早期强度,制备水泥浆时需要掺加高效减水剂和经过室内配合比试验确定的2%TMS的早强剂。

3.1.1 水泥搅拌桩的平面布置 通过对施工场地及场地土层钻探研究分析，得到水泥搅拌桩最适宜的规格：在平面上呈六边形，直径采用0.5m，间距采用1.6m左右，桩身设计无侧限抗压强度大于1.2MPa。

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3.1 水泥搅拌桩的设计

3.1.3 水泥掺量 通过室内配合比试验，确定水泥搅拌桩的水泥掺量。水泥掺入量应该根据土壤天然含水量、孔隙比的不同，而作出相应变化。

3.2.1 施工前的准备 ①场地准备。平整场地需要清除桩位所在地的地表、地下所有的障碍，包括路面破除、树根和生活垃圾等；当场地低洼时需要用中粗砂填满至水位以上50cm。②放样。施工人员要在施工段打上起点和中桩，边界区域用灰线标出，在监理工程师认可后才能施工。四周多放出两排桩位作为下次放样依据，局部放出小样段落记清桩号。③机械准备。经过相关计量部门检验标定，为了方便在施工过程中随时观察水泥搅拌桩的深度，钻机导向架内外两侧由上至下必须每隔0.5m标注一个刻度，同时为了检查水泥搅拌桩垂直度，钻机导向架中间挂有能检查钻机垂直度标线。为了确保专职质检人员可以随时检查施工过程中各项参数指标，每台钻机必须悬挂标示标牌，标明水泥搅拌桩各项技术指标、施工配合比等，施工现场还要配备能测量泥浆比重的比重计。④原材料的准备。水泥浆液搅拌桩固化材料：42.5号普通硅酸盐水泥；材料储存量：满足两天的施工用量；储存要求：水泥库四周要挖排水沟，地坪高出原地面50cm以上。为了防雨四周及顶部要用防雨布覆盖，下垫油毛毡和彩条布。

3.2.3 施工工艺 ①工艺选择。水泥搅拌桩有喷浆法和喷粉法，两者都是通过深层搅拌机械强制搅拌软土和固化剂。两者的不同之处是：湿法或者水泥浆搅拌桩法是固化剂采用水泥浆液；干法或者粉体搅拌桩法是固化剂采用水泥粉。②工艺顺序。干法：平整场地、测量放样、钻机就位、对中调平、喷粉搅拌下沉、喷粉搅拌上升、重复搅拌下沉、重复搅拌上升、停钻移位、下一根桩施工。湿法：平整场地、测量放样、钻机就位、对中调平、喷浆搅拌下沉、喷浆搅拌上升、重复喷浆搅拌下沉、重复喷浆搅拌上升、停钻移位、下一根桩施工。

3.2.2 试桩 ①水泥搅拌桩施工是使用搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，拌和的均匀性和水泥土的强度随着搅拌次数的增加而提高。但是搅拌次数过多，施工时问将会延长，工效也会降低。所以，试桩就显得很有必要，它的目的就是为了寻求最佳的搅拌次数、泵送时间、泵送压力、确定水泥浆的水灰比、搅拌机的提升速度、下钻速度以及复搅深度等各项参数指标，以投放到下一步的大规模施工中。②试桩的主要方法：每个标段的试桩不少于五根，试桩检验可采取七天后直接开挖取出，或者二十八天后取芯两种方法来检验水泥搅拌桩的搅拌均匀性和水泥土强度。

3.2.4 质量控制 ①材料质量。根据原设计要求选用水泥的种类，采购的数量，并按照要求储存，先到的水泥先用，避免水泥因放置时间长使质量下降。②施工质量。根据施工图要求，加强对桩体复搅，拌制水泥浆时要严格按照配合比拌制水泥，保持桩体持续喷浆及保证桩体长度。水泥浆浆液，进入管道前要用筛过滤，管路应先通水，防止结浆液块损坏搅拌机械，保持管道湿润有利输浆。根据试桩确定技术参数进行施工：搅拌机提升至地面以下2m时减小转杆转速；喷浆口即将提出地面时停止提升转机。现场拌制浆液时，应该安排工作人员记录固化剂、外掺剂用量以及施工的开始、结束时间。③施工管理。制定具体的施工管理措施、合理的工作安排以及适用的施工方法；对施工人员进行技术培训、技术交底、使作业人员有能力胜任相关工作。同时为确保施工全过程规范化的状态，最好安排精通地基加固知识的技术人员作为技术指导，对现场工作负责。

3.2.5 施工的各项技术指标 ①技术指标。无侧限抗压强度方面：七天大于0.8MPa，28天大于1.6Mpa。取芯强度方面：28天R28不小于0.8Mpa，90天R90不小于1.2MPa。同时，28天的单桩承载力大于210KPa，复合地基承载力大于160KPa。②竖直度。在每段水泥浆搅拌桩施工过程中，随机用吊锤对钻杆倾斜度进行现场检测,每根桩的竖直度偏差不得高于1.5%，已经已成桩七天的水泥土搅拌桩竖直偏差率不高于2%。③均匀性。成桩七天的水泥浆搅拌桩,按1%频率随机挖出桩头，开挖深度大于1.5m，成桩28天的钻孔取芯进行桩体成型情况检查。主要通过观察外观的圆顺度，水泥土搅拌的均匀性，色差大小。如果出现凝体不良等状况，应报废补桩。④地基承载力。采用静荷载试验来检验水泥搅拌桩单桩承载力是否满足设计要求。根据实验数据做出相应的p-s曲线、s-t曲线，求出其承载力和变形模量。

3.2.6 注意事项 ①搅拌桩施工有个自动计量装置，可以记录桩身长度、单位桩长水泥用量，还能监测水泥是否到达喷浆孔底。在施工前要对这个自动计量装置进行仔细校核，正式施工过程中要不定期对其检查。②环保及安全：采取有效的措施，防止搅拌桩施工过程中产生的粉尘、污水、噪音等对环境的污染；尽量避免干扰道路上的车辆正常行驶。

2.4.2 试验方法II 采用含庆大霉素的SDA，抑制供试品中细菌的生长，对霉菌和酵母菌总数计数重新进行方法适用性试验，试验操作同“2.4.1”。SDA在临用前加入庆大霉素，浓度分别为5000 U·L-1（SDAq1）、10 000 U·L-1 （SDAq2） 和 50 000 U·L-1（SDAq3）。另外使用SDARM，对菌液对照组进行菌落计数。结果见表3。

4 总结

水泥搅拌桩处理软土地基，施工操作较为便捷、环境污染低、施工工期较短。在施工过程中可以采取科学有效的监控手段，大范围的监控施工的质量，抓好每一个施工环节，从而提高软土地基处理效果。

[1]李瑞.路基软土地基处理施工技术[J].山西建筑,2007(13).

[2]池永,蔡则强.搅拌桩在软土地基加固中的应用[J].建材技术与应用,2005(2).

[3]赵国卫.软土地基水泥搅拌桩施工[J].交通世界，2006(08).

The Application of Cement Mixing Pile in Construction of Highway Soft Soil Foundation

Through the analysis of the basic principle,design,construction and applicable condition of cement mixing pile,this paper introduces the application of cement mixing pile in soft foundation treatment engineering.

cement mixing pile；soft soil foundation；application

U416.2

A

1006-4311（2014）02-0116-02

荆高选（1960-），男，陕西咸阳人，学士学位。