水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用

黄令

（益阳城市规划设计院　湖南　益阳　413000）

水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用

黄令

（益阳城市规划设计院湖南益阳413000）

作为在技术层面比较成熟的软基处理方式，水泥搅拌桩这项技术如果能科学有效地运用，将更好地控制路基沉降、提高软基的抗震液化、承载能力，可以更好地保障城市道路的稳定性。结合具体的工程实践，本文将详细地探讨这项技术的概念以及使用范围，技术中的参数问题和计算方式，深入论述施工工艺以及注意事项，将这项技术的优越性发挥到最大的可能，从而为城市道路的发展提供技术参照。

城市道路；水泥搅拌桩；软基处理

1　引言

随着我国城市道路建设的飞快发展，水泥搅拌桩已经成为一种新的地基加固方法，被应用于铁路、公路、水利、工业以及其他民用建筑等各项工程中，使得这项技术越来越成熟，在城市道路软基处理中也越来越广泛。

与普通公路相比，城市道路在软基处理上的要求要高很多，这主要是因为城市道路在建设过程中往往还会涉及到其他的技术，例如自来水、强弱电、雨污水和燃气等这些重要的管道，在这些管道中，对路基沉降要求高的是雨污水管道，因为这项技术依据的重力流设计的原则。

同时在软基处理这项技术中，强度、变形、工期这些方面都有一定的要求，所以必须结合施工现场的条件，选择加固能力好、工期短、费用低的深层搅拌加固法，这一方法的作用就是将水泥与软土进行充分的搅拌，最终形成稳定基础，提高路基承载力、同时还可以减少沉降量。

2　水泥搅拌桩概述

2.1水泥搅拌桩的概念

作为一种新颖的技术方法，水泥搅拌桩主要是用来加固饱和软粘土的地基，也就是利用水泥浆作为固结剂，然后通过一种特制深层的搅拌机械，利用软土和固化剂两者产生的反应，最终使其成为一种加固地基的处理技术，这种技术具有较好的水稳性以及整体性，同时又能满足更高的强度要求。

2.2材料和机具的要求

水泥搅拌桩的材料和机具要求非常严格，特别是在城市道路的软基处理中，只有达到更高的标准才能适用城市道路的高强度的特点，具体要求如下：

2.2.1材料要求

材料作为一项技术的先导，只有符合技术的要求才能保证技术的正常应用，所以水泥需要用42.5号的普通硅酸盐水泥，同时还需要提供强度以及安定性的分批试验报告。如果工程材料不合格，必须先在路基红线外打机井，然后取水检验，只有检测合格之后才能继续使用。

2.2.2机具要求

施工现场的机具必须经过严格检验，压浆机、搅拌机、拌浆机设备必须测试合格，桩机上的流量计、电流表、压力表计量合格之后才能使用，集料桶和拌浆桶的总体容量不能少于0.8m3。搅拌叶片不少于两层叶片，其直径比桩径略大，机架上的零点基线和每米刻度线需要用红漆标出。

2.3水泥搅拌桩的适用范围

水泥搅拌桩适用于淤泥质土、淤泥、粉质粘土以及粉土等软土性质的地基，土层的含水量宜大于50％，如果软土中的含水量不足30％，必须加入一定的水，达到指定的要求，在国内，通常情况下机械的搅拌能力能到30m，而实际的加固深度只有25～28m。

2.4工程场地的布置要求

两者进场前，必须先清理场地，排出水，进行配电布置和设计。在设置后台储存棚，以及一些机具设备的安装地点时，拌浆后台离桩机的水平输送距离不能大于60m，保证注浆出口的压力在0.4～0.6MPa之间。

3　软基处理的技术参数及计算

3.1水泥搅拌桩及工后沉降

城市道路的软基处理主要以施工之后的沉降及稳定为控制标准。技术参数中已经规定了路面设计使用年限，一般情况下是20年，在这期间内的工后沉降的详细内容如表1。

表1　容许工后沉降一览表

综合考虑一些施工过程中的因素，例如淤泥性质的软土层的特征，还有埋藏的深度、厚度以及填土的高度。如果淤泥层的厚度超过2m，那么就需要采用这一技术进行处理，这种情况下，桩必须打通淤泥层，进入持力层0.5m，桩径为0.5m，桩按等腰三角形布置。

3.2试桩技术参数

采用“两喷四搅”的方法进行施工时，桩机下钻和提升速度是控制喷浆量的关键因素，主要是由试验桩确定。根据不同的试桩方案，经过在试桩过程中的数据对比，最终确定水灰比为0.45，施工的电流40A，喷浆压力应该保持0.4～0.6MPa之间，比重计测的水泥浆比重是1.81，进入持力层的电流突变至60～70A数值之间。各水泥掺入比钻杆钻速如表2。

在试验中，需要先启动搅拌桩机，钻头正向旋转进行钻进操作，钻进速度1.0m/min，为了避免堵塞钻头上的喷浆口，可以在这个过程中适当喷浆，以便能够减少负载的扭矩，保证操作的顺利进行。当钻头到达设计时的深度后，要进行后台送浆的操作，在底部要进行重复搅拌，大约30s左右，从而确保底部有足够的浆液。通过重复搅拌下沉并进行喷浆处理，直到到达设计的深度停止，重复反转搅拌提升，直到提升到整平的地面。按照这样的步骤施工完一根桩之后，需要移动桩机到达下一个桩位，重复以上步骤进行施工，要做到保障施工质量。

表2　各水泥掺入时钻杆钻速表[钻杆钻速（单位：m/min）]

3.3复合地基承载力的计算方法

在垂直荷载作用下，这项技术有一定的压缩变形，在这一过程中形成柔性桩复合地基，也就是在桩身压缩变形的时候，一部分荷载被其周围的软土分担。其标准值计算公式如下：

式中：fck——地基承载力的标准值；

m——桩土面积置换率；

β——桩间土折减系数；

fa——桩间天然地基允许范围内的承载力。

3.4单桩承载力的计算方法

说起来，这个收音机的出现很富有戏剧性。原本制作人Guus Oosterbaan想用水泥包裹收音机，做出一个长方体来，并在它的前面安装两个旋钮，分别管着音量和频道。结果水泥层屏蔽了无线电信号，收音机不出声了。Guus Oosterbaan想尽了办法都不能解决这个问题，一气之下就抄起榔头砸下去，结果水泥墩子“咔嚓”一声裂开了，而信号居然畅通起来！于是，水泥墩子收音机出现了。

单桩承载力的确定可以通过公式的计算、静载试验及原位测定这三种形式。水泥搅拌桩的设计经常要用到公式计算，而其他两种方法主要是用于成桩的检测。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中记载的标准值，公式如下：

式中：R——单桩竖向承载力的标准值；

fk——桩端地基的承载力标准值；

α——桩端天然地基土的承载力折减系数，一般情况

下是0.4～0.6；

qs——桩周土的平均摩擦力；

l——桩长；

fcu——抗压强度的平均值；

η——强度折减的系数，一般情况下取0.35～0.50；

Ap——桩的截面积。

在计算时，要用上述两个公式同时进行计算，之后再取其中较小的数值作为标准值。

4　施工技术的注意事项

4.1施工工艺流程

水泥搅拌桩的技术有几个主要的工艺流程，首先是场地要进行平整处理，然后钻机进行定位，之后需要调平，进行预搅下沉到设计时的深度，最后需要边喷浆边进行搅拌，这样的目的是提升到预定的停浆面，还要重复搅拌下沉到设计深度，最后提杆出孔，将钻机进行移位。这项技术的工艺非常复杂，所以施工前需要进行成桩试验，需要满足以下几点条件：①需要满足设计喷入量的各种技术参数，比如钻进的速度、提升的速度、搅拌的速度等。②确定搅拌是否均匀，主要是用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心进行钻孔，然后取出桩芯，来观察颜色是否一致，是否有水泥浆富集产生的“结核”或者是土团。③需要根据地层、地质的情况来确定复喷范围。④掌握下钻和提升的阻力情况，要运用合理的技术措施。⑤成桩工艺试验的桩数要多于5根，还要必须等到试桩成功后才可以正式施工。只有满足条件才能取得相应的技术参数，从而指导进一步的施工。

4.2有效的监督

由于水泥搅拌桩技术在城市道路的软基处理中非常重要，而且工程项目复杂，大多数情况是昼夜进行连续施工，所以施工中的安全以及技术的运用就需要格外的注意，例如水泥用量、施工工艺、桩长、施工进度都需要进行严密的控制，需要专门配备多名监理工程师昼夜轮流跟踪，并且进行旁站监督，每一桩都要进行签证，从而保证每桩都具备完整的记录。

4.3保证计算的精准

水泥搅拌桩这项技术能够高校地提高地基的承载力，对整个城市的道路交通有着重要的意义，所以在设计的过程中，必须对具体工程的地质条件进行勘测，通过室内配合比试验、现场检测、施工工艺试验等进行综合考虑，并且运用适当的公式和参数，选择合适的修正系数，使计算结果更加的精确。

5　结语

水泥搅拌桩这项技术在城市道路中的软基处理方面有广泛的应用，也是目前道路施工技术中比较成熟的技术，在施工过程中要根据其工艺流程来严格制定各工序，只有这样才能确保工程质量。实践证明，这项技术可以有效地改善城市道路的软土地问题，充分利用天然地基土，使其作用得到最大的发挥，同时为道路中的管线施工创造优越的条件。同时它还可以减轻对环境的污染，对城市道路的建设发挥重要的作用。

[1]龚晓南.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000：127～129.

[2]张文顶.水泥搅拌桩在软基处理中的应用[J].四川建材，2010（2）.

[3]黄林璋.工程软基处理技术总结[J].厦门科技，2005（1）：44～46.

U416.2

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1673-0038（2015）17-0197-02

2015-4-12

黄令（1988-），女，助理工程师，本科，主要从事市政道路设计方面的工作。