深层水泥土搅拌桩在城市规划区道路淤泥质土处理中的应用

亢秀山，曾赛堂，廖 科，白 琚

（中建三局集团有限公司，四川 成都 610000）

近些年来，随着国家经济的飞速发展，城市规划的快速推进，城市规划道路也在大力建设中。在城市规划道路中，水泥搅拌桩施工为特殊路基处治中最常见的处理方式之一。该技术适用范围广，处理可靠，渗透系数小，施工机具简单，能充分利用软土，土体加固后重度基本不变，不会在软弱下卧层产生附加沉降。且加固过程中对周围土体无扰动，不会使地基侧向挤出，施工时也不会产生振动、噪声，对周围环境无影响，可在城市规划区域进行施工。

1 工程概况

成金简快速路是成都市中心城区与东进片区连接的重要通道，是市域交通“五环二十五射”高快速路网和东进区域“四纵八横”快速路网体系的重要组成部分。成金简快速路SG4标段起于沱江东侧的五福大道，由西向东沿淮州新城规划线位紧邻毗河供水工程行进，止于金堂县与简阳市交界处的回龙村，路线全长4.151km。该标段穿越了杨溪河及众多鱼塘、水田，涉及淤泥质土范围较多。

2 工程地质

2.1 地形地貌

该标段位于四川省成都市龙泉山脉，属低山地貌区。丘包圆缓连续，不甚规则，沟谷迂回，谷底狭窄、较起伏。总体地势呈东北低西南高，高程约为428～464m，相对高差约为36m，坡面横坡一般较缓，总体坡度约为10～20°。坡面植被不发育，多为垦为水田、早地、局部建有民房，线路经过处为宽缓沟谷，地势较平坦，浅表层土体主要为粉质黏土。

2.2 水文地质条件

场地内无地表水。场地地下水类型为第四系松散层孔隙水和基岩孔隙裂隙水。基岩裂隙孔隙水主要赋存于中生界白垩系下统白龙组（Kn）的泥质粉砂岩、粉砂岩裂隙孔隙中，主要接受大气降水和河流的补给，部分为松散类孔隙水补给，区内地形坡度较小，为不利的泄水地形，地表有径流，区内的基岩裂隙水富水性较好，含水量变化受季节性影响大，具有消、涨迅速的特点。

3 水泥搅拌桩软基处理设计

3.1 软基设计情况

该标段特殊地质路基主要为淤泥质软弱路基，软弱土层主要分布在常年积水的沟谷、冲沟及平缓坡面地表，分布广泛，厚度一般为2～8m，个别地段可达10m。

根据设计勘察结果，针对本项目软基的实际情况及不同厚度的软基和构造物，选定软基处置方案为软基厚度h＞4.0m的路基段，采用水泥搅拌桩处治。

3.2 水泥搅拌桩施工孔位布置

按等边三角形方式梅花形布置桩位，桩间距为1.5m，桩直径为50cm，平均桩长为6～8m。桩顶铺设厚度为50cm的砂砾石垫层，起调平、改善桩间应力及排水作用。

3.3 桩长设计

根据地质资料，设计暂定平均桩长为6～8m，实际桩长以进入持力层50cm为准。

3.4 配合比设计

桩体固化剂采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，水泥掺量为12%～15%，水泥浆液水灰比值为0.4～0.5。

4 水泥搅拌桩施工

4.1 试桩

试桩的目的是通过试桩工艺试验选取最佳配合比，确定水泥掺量、水灰比，确定最佳搅拌次数，确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、重复搅拌下沉、提升速度、泵送压力等参数，检验施工设备及选定的施工工艺、校核单桩或复合地基承载力，用于指导水泥搅拌桩的大规模施工。

试桩前，根据施工场地的地勘报告、土工实验检测报告、配合比实验比对报告、试桩桩位布置图及平均桩长等技术资料，编制合理可行的试桩方案，确定材料进场准备情况、场地现场准备情况、检测设备配备以及工艺流程情况等。每种水泥掺量的试桩数量为水泥搅拌桩总桩数的0.2%，并且不得少于5根。每台水泥搅拌桩桩机必须配套电子记录仪，且必须经过计量部门标定后方能使用。每台桩机都必须进行试打试桩，以检查其施工时是否满足现场及技术参数要求。

4.2 施工参数

根据试桩确定施工工艺为“四喷四搅”，施工配合比参数选用水泥掺量13%，水灰比值为0.48，采用单轴水泥搅拌桩机，相关施工参数取钻时速度V为1.5～2.2m/min，提升速度V为0.8～1.0m/min，搅拌速度VR大于50r/min，喷浆压力为0.4～0.5MPa，软基层电流值为25A，持力层电流值为70A，喷浆量为30L/min。确定1台钻机配置1台压浆泵，每台钻机配置4人。其中，1人为指挥协调人员，1人负责搅拌水泥浆，1人负责钻机钻进，1人负责维修机械。

4.3 施工工艺

水泥搅拌桩采用“四喷四搅”施工工艺，利用起重机对钻机安装调试，检查转速、空压设备、钻杆长度、钻头直径等，搅拌机移动到指定桩位对中，桩机安装水平、稳固，机底用枕木垫平、垫实，搅拌钻头必须对准桩位，确保与桩位布置图一致，桩位对中误差不得大于2cm，搅拌机轴和导向架与地面必须保持垂直，垂直度偏差不得超过1.5%。施工前必须连接好输浆管道，保证输浆管道畅通、密闭。

根据试桩结果，试验室完善施工配合比，现场按照试验室提供的浆液配合比进行现场浆液配制，水泥浆拌和时间不得少于5min，配制的灰浆应流动性好、不离析，便于泵送、喷搅，灰浆应搅拌均匀，停置时间不得超过2h，灌入时加滤网过筛。现制现用，水泥搅拌桩机钻头预搅下沉的同时，后场工人按设计要求拌制水泥浆液，搅拌好待用的浆液暂时保存在集料桶中。启动灰浆泵，确保水泥浆液通过输浆管道，从前端喷嘴持续性的，均匀喷出浆液时启动桩机向下旋转钻进。利用水泥搅拌桩机的本体自重下沉，沿导向架钻杆旋转，一边切土，一边喷浆，下沉直持力层以下50cm。下沉速度由机械手监控电机的电流表手动调整控制，钻进速度控制在1.5～2.2m/min，钻速一般控制在60～70r/min（4档）。在软基层钻进过程中电流表度数为25A左右，到达持力层电流表度数将突然增加到70A左右，此刻可判定到达持力层，此时需再向下钻进不小于50cm到达设计深度。

钻头钻到桩底设计标高后，为保证水泥搅拌桩桩端质量，在桩底搅拌、连续喷浆1～2mim，将水泥浆压入地基中。反转提升，提升速度控制在0.8～1.0m/min，钻速一般控制在50～60r/min（3档）。逆向提升过程中应一直保持向被搅动的土体喷射水泥浆，逆向提升喷浆过程中的喷浆量应满足设计要求，一边提升，一边喷浆，一边搅拌，均匀搅拌，使软土与水泥浆充分混合，同时保证泵送连续，喷浆压力应控制在0.4～0.5MPa（建议0.45MPa），直至设计标高。为使软土层与水泥浆均匀搅拌，重复同样的方法，再次进行搅拌喷浆下沉、喷浆提升，施工要求同第一次，做好现场施工记录。

5 水泥搅拌桩施工过程控制

（1）施工前绘制出水泥搅拌桩桩位布置图，对所有水泥搅拌桩统一编号，现场按照桩位布置图进行施工，按照统一编号进行记录，便于施工查询，避免漏桩。

（2）建立健全水泥台账审核制度，台账中应标明水泥的领用日期、数量以及施工编号等。水泥由机械手领取并登记，同时由现场管理人员核实签认，机械手在现场记录上记录好每根水泥搅拌桩的施工桩号。

（3）严格按照施工配合比控制水灰比，控制水泥掺量，采用定量容器，保证每根水泥搅拌桩所需浆液一次拌制完成，搅拌好的水泥浆液不得离析。倒入集料时要加筛过滤，避免结块，防止损坏泵体。泵送水泥浆液前，应提前润湿管道，保证管道潮湿，方便输送浆液。

（4）复搅时严格控制下沉与提升速度，复搅宜一次完成，以保证成桩质量。

（5）水泥浆液输送必须保证连续，拌和必须均匀，一旦发生突发情况导致停浆，应返回至停浆点以前0.5m处，待恢复正常供浆后再次搅拌喷浆，如停机超过3h，需先拆卸输浆管道进行清洗备用，此根未完成水泥搅拌桩需进行补喷措施或重新打设。

（6）定期对输浆管道进行检查，保证管道不泄漏，不堵塞，定期检查钻头，其直径磨损量不得大于1cm。

（7）若现场地质与设计地质不一致时，要及时向监理单位汇报，与业主及设计单位取得联系，及时调整施工。

（8）水泥搅拌桩未达到设计强度时，不得在软基处治区域进行堆载，禁止大型施工机械在此区域行驶，以避免对桩体产生破坏，避免质量问题。

6 水泥搅拌桩质量验收标准

（1）龄期7d内，桩体质量检查采取轻型动力触探仪（N10），检测点在桩中心方向1/4处，击数大于40为合格，随机抽取总桩数的10%进行检测。

（2）龄期超过7d后，采用浅层开挖及目测的方法，开挖深度为桩顶以下1.5m处，检查桩体搅拌均匀性、整体性及外观质量，并测量成桩直径。随机抽取总桩数的2%且不少于5点进行检测。

（3）龄期满足28d后，现场钻芯取样进行无侧限抗压强度试验，每根桩取3处，位置分别为距桩顶及桩底1.0m处，桩中间，每处取2个试件。检验频率为总桩数2%。同时检查搅拌均匀性、桩长及桩底是否穿入持力层。28d无侧限抗压强度不小于0.8MPa即为合格。

7 结束语

近年来，城市规划道路路基淤泥质软土处治区域较多，淤泥质软土处治频繁，需要施工人员熟练掌握此项施工技术，将现场实际施工难度降至最低。将文章中介绍的水泥搅拌桩施工工艺应用于城市规划道路路基淤泥质软土处理，符合规范和设计要求，效果较好，后续城市规划区道路淤泥质土的处治可应用此施工工艺。