水泥搅拌桩在城市道路工程软土地基处理中的应用探析

胡晓亮

（中交城市投资（宁波）有限公司，浙江 宁波315000）

1 水泥搅拌桩概述

水泥搅拌桩作为城市道路工程软土地基处理中极为有效的处理方法，利用水泥作为固化剂的主剂，用搅拌桩机将其喷入土中充分搅拌，使水泥和软土产生物理化学反应后发生固结，大大提升地基强度与稳定性。水泥搅拌桩主要用于淤泥、粉土、黏性土、素填土和无流动地下水的饱和松散砂土等土质的软基处理。水泥搅拌桩由于加固设备简单，操作方便，施工噪声小，加固效果好，在交通运输领域中得到了广泛应用[1]。

水泥搅拌桩分为2种加固法：湿法加固和干法加固。前者将水泥浆液用作固化剂[2]，把配制好的水泥浆液通过钻机喷入软基中搅拌，使软土与水泥浆液之间发生反应，加速土体固结，实现软土地基的固化。后者与前者机理相同，只是将水泥浆液替换成水泥粉末和水，发生的化学反应包括水泥水解、水泥水化、硬凝反应、碳酸化反应等。在水泥搅拌桩施工过程中，水泥与软土混合过程中会持续产生新的水化产物，释放热量的同时提高地基的整体抗压强度。

水泥搅拌桩的施工流程为：（1）确定设计施工方案；（2）结合现场实际情况，对桩位进行准确的定位测量；（3）确定好桩位后，将桩机移动到桩位上，做好桩机垂直度的校正以及固定工作；（4）确认无误后，可以进行预搅下沉；（5）适当提升钻头，喷射水泥浆液或水泥粉末进行搅拌，重复下沉搅拌及提升搅拌。在施工过程中，每次喷拌前应计算水泥与水的比例，做好水泥浆的配制。

2 软土地基对城市道路的危害

在城市道路下方，一般需要铺设各类市政管线，这些管线的敷设对道路基础的沉降量有严格的要求。随着城市规模的不断扩大，软土地基的处理成为很多城市道路工程建设中所面临的问题，软土地基本身具有高压缩性、高含水率和低强度的特征，而且通常软土中会含有一定的有机质，在工程建设领域，软土地基的处理是一个重点和难点，若不能对其进行有效处理，会影响工程建设效果。以城市道路工程为例，在进行施工建设的过程中，如果没有对软土地基进行有效处理，道路工程地基的承载力会受到很大影响，在超出基础极限承载力的情况下，道路路面会出现沉降、破损等病害，影响道路的正常使用，同时影响人们的出行安全[3]。另外，软土具有流变性特征，容易引发地基变形、道路沉陷、土层位移等问题，因此，在对城市道路工程进行施工建设过程中，对软土地基的处理需要采用科学合理的措施和方法来提高基础稳定性与承载能力，确保道路在使用过程中，不会出现大规模沉陷或变形问题。

3 城市道路软土地基处理中水泥搅拌桩的应用

3.1 工程概况

某城市新区建设中，拟建1条市政主干道，道路宽度为16 m，全长3 200 m。在对道路沿线进行勘察的过程中，发现部分区域存在软土层，基础承载力并不能满足道路建设需要。对此，经过专家研讨后，决定采用水泥搅拌桩对软土地基进行处理，总处理面积约1 800.3 m2，水泥搅拌桩的平均长度为8.5 m，设计桩径550 mm，依照1.2 m的桩间距进行正方形布置，且桩底进入持力层1 m以上。

3.2 施工准备

该工程的施工准备工作主要包括以下内容：

1）方案审核。在设计单位完成工程方案设计后，建设单位和监理单位需要做好方案的审核工作，确定其是否能很好地满足实际需求，方案中需要留出一些调整空间，以便应对施工中可能出现的问题[4]。

2）路面平整。水泥搅拌桩施工前要对路面进行平整处理，确保整个施工区域环境良好，不存在垃圾和杂物。同时，应做好施工现场供水和供电线路的合理铺设，设置专门的水泥浆存储区域以及机械安装调试区域，依照相应的施工要求做好设备的选择与使用。本工程中，水泥搅拌机注浆压力需要保持在0.6 MPa以上。

3）材料准备。水泥选择P·O42.5级普通硅酸盐水泥作为水泥搅拌桩施工的核心材料，在水泥进入现场前，需要对其进行检测，明确水泥的综合性能，确保其能够很好地满足施工要求。水泥浆液的配置工作需要严格依照相关标准要求进行，将水泥净浆的水灰比控制在0.45～0.55，实际配置环节需要先在制浆容器内加入水，再加入水泥进行搅拌，搅拌时间控制在约3 min，并安排工作人员做好材料计量工作，确保水泥浆液配置质量。

4）设备准备。在水泥搅拌桩施工中，常用的设备包括制浆机、搅拌桩机、压浆机等，在设备入场前，需要对其进行检测验收，保证设备质量合格，状态良好，为施工的顺利进行提供可靠支撑。

5）技术准备。相关工作人员的工程技术交底工作要做好，现场管理者及施工人员要充分了解水泥搅拌桩施工工作流程，每根水泥搅拌桩都要进行标号，计算相应桩位及坐标，确保施工有序进行。

3.3 试桩试验

借助试桩试验，施工人员要对相应的施工参数，如水灰比、搅拌时间等进行明确，并得到准确的混凝土密实度、重度等指标，确定桩机的钻进钻速和压力等，对现场土层做出更加准确的判断。在试桩过程中，工作人员需要严格依照设计施工流程进行操作，在保持水灰比不变的情况下，通过改变钻进方式实施不同的试验。

3.4 工艺要点

3.4.1 钻机就位

施工人员应根据测量放样确定的桩位位置固定钻机的位置，以确保钻机的钻头与桩位中心对齐，误差控制在5 cm以内。水泥搅拌机就位后，还要借助吊线垂对机架垂直度进行矫正，误差不能超过1%。

3.4.2 钻进搅拌

钻机固定并检验合格后，可以启动钻机，正向旋转钻进至设计深度，在保证施工质量的前提下，在不同地质环境下应采用不同的钻进速度，施工人员可以结合电流表的数值变化，对地层性质进行判断。

3.4.3 搅拌提升

施工人员启动喷浆泵，待钻头到达桩底设计高度时，将水泥浆液喷入土体中，使水泥和土充分搅拌，而后控制钻头反向旋转提升到达停浆面，在原位搅拌2 min。为确保工程施工质量与效率，施工管理应从多方面管控。

3.4.4循环施工

搅拌提升之后，将钻头恢复正向旋转，搅拌下沉至桩底标高，以电流表读取相应的数值。此环节要由专业技术人员进行操作，务必做好细节把控，确保水泥搅拌桩的施工质量；然后，将钻头再一次反向旋转，开始喷浆、搅拌，并提升至停浆面，进行原位搅拌2 min。施工人员要明确水泥浆用量，保证水泥搅拌桩每根的水泥用量不低于室内配比试验得到的数值。在施工完成后，需要将清水注入集料斗内，对内部残留的水泥浆进行冲洗，确保在之后的施工中，设备能够保持最佳状态。

3.4.5 质量检测

技术人员需要在完成施工约7 d后对水泥搅拌桩的质量进行检测。施工完成约21 d后，对水泥土混合体的性能进行检查，确认搅拌桩的抗压强度，看其是否能够满足设计要求。在该工程中，对所选的28根水泥搅拌桩进行检测，监理方又在施工路段随机选择了若干水泥搅拌桩进行相应的抗压测试，结果表明，水泥搅拌桩的施工质量可以很好地满足设计方案和相关标准的要求。

3.5 注意事项

施工中部分关键问题：

1）应结合施工现场的实际情况确定水池的位置，使用清水对管道进行清理，避免在水泥浆喷浆过程中出现管道堵塞的问题。

2）应依照设计施工方案的要求以及设备的运转情况，对水泥搅拌桩的位置、桩径和桩长进行严格控制。

3）为确保达到相关标准与质量要求，水泥的质量与含量要控制好。

4）在水泥搅拌桩施工质量管理过程中，提高整体施工质量的同时，在施工现场，为了确保工程施工效果需要做好工序分析。例如，将BIM技术引入施工管理，通过相应的数据模型分析施工质量的影响因素，并采取有效的对策和手段控制施工质量，以避免出现质量问题，消除潜在的安全隐患。

4 结语

水泥搅拌桩在城市道路软土地基处理中的应用，能有效提升基础的稳定性与承载能力，在工程实践中有良好的应用效果与推广价值。从控制施工质量的角度，施工人员需要严格依照相应的施工流程进行施工，对施工中可能存在的问题进行分析和防范，确保充分发挥水泥搅拌桩的作用。