道路工程中水泥搅拌桩设计施工及检测中的常见误区

凌毅

摘 要：水泥搅拌桩作为成熟的地基处理工艺已广泛应用于各领域，由于施工工艺成熟，造价低廉，设计单位及业主方均未对其有足够的重视。但是在实际的使用过程中普遍仍存在较多的误区，最终导致处理效果不佳或造成不必要的浪费。本文梳理设计、施工、检测中常见误区，逐个分析设计中常见的错误，并给出自己的意见。

关键词：水泥搅拌桩;设计;施工;检测;误区

1 概述

水泥搅拌桩作为较为经济的地基处理方式，自20世纪70年代引入中国以来，得到了迅速的推广，特别是对于承载能力要求较低的道路工程当中，取得了良好的社会效益和经济效益。但是，在实际的应用当中仍然有较多的设计人员，对水泥搅拌桩的性质理解出现偏差，设计过于保守或考虑不周、检测指标不清晰等问题，或将刚性桩的设计理论盲目套用到水泥搅拌桩的设计当中，许多出现了道路花费大量资金进行处理，但最终未能达到控制工后沉降目标的情况。

下面我将结合自己的工作经验，对设计、施工、检测中存在的相关问题进行分析。

2 存在的问题

2.1 以承载力作为主要控制指标

路基的工后沉降及施工和运营期间的路堤稳定性是路基设计的两大指标，相关规范中并未对承载力做出要求。许多的设计单位盲目套用建筑地基基础设计规范中相关参数或桥涵地基基础设计思路，采用120 kPa作为地基检测的指标，做为地基处理检测指标。如在满足工后沉降及路堤稳定性的基础上再追求地基承载力提升会造成浪费。

规范中要求水泥搅拌桩的质量检查中采用轻型动力触探检查桩身上部的均匀性。采用浅部开挖检查搅拌的均匀性和成桩直径。这两个最简单常用的方法反而在实践中很少用到。

2.2 不区分PO42.5和PO32.5水泥

在規范中推荐选用32.5水泥作为固化剂，在型钢水泥土搅拌桩中建议采用42.5级水泥。按0.5 m桩基，水泥掺量18%计算，每米掺入水泥250 kg。PO32.5水泥和PO42.5水泥市场价格相差约40元/吨，每1万米价格相差约10万元。按道路红线宽度50 m，长度1 km，桩长10 m计算水泥搅拌桩总长约25.5万米，采用PO32.5水泥相对于PO42.5水泥能节约255万。

水泥土的抗压强度会随着水泥强度标号提高而提高，水泥标号从PO32.5提高到PO42.5，水泥土的强度可以提高30%～50%[1]。采用28天单桩和复合地基承载力进行检验，往往能达到或超过PO32.5水泥土90天的抗压强度。28天地基承载力检测值普遍已大于设计要求，28天后的抗压强度增长则被浪费掉了。

2.3 忽略了汽车荷载对路基沉降的影响

路基处理设计中对于汽车荷载对于路基沉降的影响并无明确取值方式，根据规范当填土厚度小于2.5 m时，应当考虑汽车荷载对于沉降的影响。在一些新建城区普遍路基填方较低，施工车辆超载严重，车辆对于软基沉降的影响十分明显。尤其是在路面发生不均匀沉降后，车辆的冲击作用更是加大了路基的变形，根据相关研究，超载汽车冲击作用深度可达到12 m[1]。所以在进行沉降计算的过程中应结合填土高度及道路的功能定位适当考虑车辆荷载对于路基沉降的作用。

2.4 未区分路基不同部位的需求

道路包括路基、桥梁、涵洞、给排水管线等结构物。设计中往往忽略了不同元素对于路基的不同要求，简化处理，采用统一的方式进行处理，最终顾此失彼。在路基中央附加应力最大，沉降最明显，需要地基能有较好的抗沉降能力;路基边缘则稳定性最差，需要路基有较好的抗滑移能力。地下管线，特别是接头较多的水泥管，在不均匀沉降状态下，容易发生断裂脱节等病害，最终造成水流冲刷路基造成路面坍塌。在一般的设计中，管道部分落在水泥搅拌桩上，部分落在水泥搅拌桩外，刚度不一的基础反而加剧了管道的脱节[2]。

桥头跳车是一个长期难以解决的问题，在软基路段更为突出。桥梁与路基之间的沉降难以协调是造成这一现象的主要因素。在很多设计中简单地采用统一桩长的方式进行处理是不科学的。对于桥头路基应在桥头与正常设置过渡段，通过桩长递增的方式逐步增加对路基沉降的控制，避免桥头发生断崖式沉降，保证车辆行驶的平顺性[3]。

2.5 不重视试配

常规设计中一般只对水泥的用量进行了范围或最小水泥用量的确定。根据规范要求，应根据软土的性质采用室内配合比方式确定用于加固的固化剂和外掺剂的用量，且对试验的用土的采取有着严格的要求。

一些施工单位或检测公司不重视配合比设计，直接按照最高或最低水泥用量进行施工。水泥用量过高会导致桩土应力比过大，未充分发挥桩土的协同作用，而水泥用量过低则很有可能导致水泥搅拌桩承载力过低，达不到处理效果，需要重复试桩调整水泥用量。

在水泥土强度的形成当中，土的性质也是一大影响因素。土中的含水量、有机物含量、可溶盐的含量、pH值、硫酸盐等含量都对水泥土的强度有影响，只有按要求完成室内的试配才能真正达到因地制宜指导施工的目的。

2.6 按建筑基桩检测要求对水泥搅拌桩进行评定

部分检测机构根据《建筑基桩检测技术规范 JGJ 106-2014》按抽芯的完整程度进行评价，将水泥搅拌桩评价为Ⅳ类桩，进而判定水泥搅拌的桩身存在严重缺陷或断桩。该检测方法未考虑水泥搅拌桩的特殊性。水泥搅拌桩虽然称为桩，但是与常规刚性桩基存在极大的区别。水泥搅拌桩单桩承载力的计算根据施工方法的不同进行折减，干法为0.20～0.25，湿法为0.25。计算公式已经考虑水泥搅拌桩的成桩效果难以控制，故将按实验室理想状态试配的得出的抗压强度进行折减。如仍按《建筑基桩检测技术规范 JGJ 106-2014》进行评价是十分不科学的，更不能以此作为判定水泥搅拌桩不合格的标准。

2.7 地基承载力指标未与无侧限抗压强度指标不统一

通常设计公司对于水泥搅拌桩的检测要求按照地基处理规范采用静载荷实验，对单桩和复合地基承载力进行检测，检测时间为施工后28天。

由于水泥搅拌桩的强度增长比较缓慢，在28天后仍有较大的增加潜力，故规范上采用90天抗压强度作为水泥搅拌桩的计算强度。28天抗压强度与90天抗压强度有1.64～2.63倍的关系。按照规范公式计算，单桩的承载力相差1.64～2.63倍。以地基承载力为50 kPa，桩径0.5 m，等边三角形布置，桩间距1.5 m，置换率0.1，单桩承载力为120 kN为例，按28天强度进行计算的复合地基承载力只有设计值90天强度的0.64～0.77倍。按规范一般28天进行复合地基承载力检测，检测指标普遍均采用90天抗压强度计算而得。这就造成了检测的复合地基承载力偏低，表面上无法达到设计要求。部分施工单位因此通过增加水泥用量来提高复合地基承载力，使其满足检测要求，但实际造成了浪费。

3 总结

水泥搅拌桩具有经济，安全可靠的特点，是道路软基处理中最常见的处理方式。正因为水泥搅拌桩的安全可靠所以在设计、施工和检测的过程相关的指标和考虑的因素未引起足够的重视，造成了一系列的浪费。从处理的目的出发，针对不同的目的采用合理的指标，从设计源头出发，做细施工，合理检测指标和方法，对于发挥水泥搅拌桩的优势具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]龚晓南.地基处理手册[M].中国建筑工业出版社，2008.

[2]高玉峰，黎冰，刘汉龙.车辆荷载作用下公路软基沉降的拟静力计算方法研究[J].岩石力学与工程学报，2005（S2）：5470-5477.

[3]高志伟.基于行驶平顺性的公路软基过渡段均衡沉降控制研究[D].长安大学，2012.

[4]周华.软黏土中市政道路管线及构筑物的地基处理技术及应用[D].浙江大学，2016.