水泥搅拌桩在东南亚地区铁路项目中的应用

张俊杰

中交四航局第一工程有限公司，广东 广州 510000

1 工程概况及工程地质条件

案例项目线路主要位于马来西亚东海岸区域，属于沿海及河流阶地及漫滩等地势低洼的区域，成因以沟谷相与河流软土为主，软土主要特征为厚度分布不均，软土基底起伏较大，工程力学性质较差，受降水影响较大，对路堤稳定性与沉降影响较大。其典型的地质条件如下：1～3m为腐殖土，3～8m为淤泥，5～15m为粉质黏土，10～18m为基岩，大多为花岗岩、页岩、砂岩等。该地区的软土深度不一致，土质强度较低，压缩性较强，特别是表层的腐殖土及淤泥层承载力较低，为典型的软土地基。为了确认水泥搅拌桩的处理效果，选择了一段典型路基展开研究，其各层的物理力学指标如表1所示。

表1 土工试验指标

2 搅拌桩设计

2.1 水泥搅拌桩设计

根据地质勘察情况，对比换填、排水板、水泥搅拌桩等几种地基的处理方式，决定采用水泥搅拌桩地基处理方式，地基基础的水泥搅拌桩设计桩长为7m，按照三角形间距0.9m布设，搅拌桩桩径为0.5m，水泥配合比选定15%、18%、20%、24%几种形式，28d无侧限抗压强度不低于1MPa，要求处理后的桩间土的承载力不低于100kPa，利用《铁路工程地基处理技术规程》（TB 10106—2010）中的相关公式，初步估算复合地基承载力为157kPa[1]。

2.2 水泥搅拌桩配合比设计

在现场取土样，采用当地水泥厂供应的42.5型号水泥进行试验室内配比试验。此次试验配比共5组，分别为16%、18%、20%、22%、24%，配比试验强度值如表2所示。

表2 水泥搅拌桩试验配合比无侧限抗压强度

根据试验结果最终选定16%、18%、20% 3种配比进行试验，3种配比的水泥和水的用量如表3所示。

表3 水泥搅拌桩试验配合比无侧限抗压强度

在试验过程中，表层1～2m范围的腐殖土的有机质含量为15%～18%，pH值约为4，水泥固化效果不太理想，28d强度在0.5MPa左右，经过多次试验，仍不能满足设计要求。经过设计优化，将该层腐殖土全部挖除，换填成合格的普通土。

3 试桩

3.1 试桩工艺流程

试桩按照以下的流程进行：场地平整→测量放样→布置钻机→钻进喷浆→提升复搅→再次钻进喷浆→提升复搅→桩头段处理→成桩养护→桩基检测。

通过工程桩开展试桩，据此获取各项施工参数，并明确相应的控制标准，试桩施工流程与工程桩保持一致。要通过试桩，对施工方法以及设备选型进行验证；对水泥搅拌桩的实际打入深度进行检验，判断其是否契合设计要求；对水泥搅拌桩实际桩长以及无侧限抗压强度进行验证，判断其是否契合设计要求；对各项施工参数进行验证，包括浆喷桩机喷浆量、搅拌次数、水灰比、提升速度以及钻进速度等。

3.2 施工工艺要求

（1）对原地面进行处理。开展水泥搅拌桩施工，应首先对原地面进行清表，全部挖除原地面的腐殖土及树根、石块等，并以黏土回填场地低洼处，不得采用杂土进行回填；要控制水泥搅拌桩施工场地的地基承载力，不能低于100kPa；确保场地的地基承载力满足施工机械设备的要求，并构建临时截水设施和排水设施，加强各项施工准备，对施工现场进行合理布局[2]。

（2）测量放样。将设计平面图作为依据，绘制水泥搅拌桩相应的施工布桩图。在实施放线前，要复核各控制点，并按照设计要求进行放线，确定各搅拌桩的具体位置，采用板条、竹片等对搅拌桩桩位实施现场定位。

（3）钻机就位。钻机就位后，要检查钻杆中心是否垂直，垂直度不得超过1.5%（桩长），桩位偏差不得大于5cm。

（4）控制水泥浆。在进行室内配合比试验后，根据显示结果使用可标定计量容器来调制水泥浆。该项目采用了0.8的水灰比。此外，为了更好地确保水泥浆成品质量，在施工现场要对每次搅拌完成的水泥浆都进行密度检测。

（5）搅拌、喷浆、下沉。①在启动搅拌机电机前，必须确保搅拌机水泥浆已处于正常循环状态。正式启动搅拌机后，将起重机钢丝绳进行放松调整，并让搅拌机随导向架同时进行旋转切土施工与下沉边喷浆施工（确保搅拌速度小于0.8m/min、转动速度约为1330r/min）。②喷浆时管道压力要控制在0.2～0.6MPa（随着深度的不同，管道压力也不同，达到终孔位置时管道压力为0.6MPa），直至达到终孔深度。③依据具体市级情况来确定下钻所需挡数，但必须保证挡数的合理性，只有适当提升挡数方可让成桩保持均匀。该项目中，试桩均采用三挡进行下钻，速度为1m/min，至成桩位置后再采用二挡进行磨底，确保桩底承载力满足要求，同时保证桩底的浆量充足饱满。

（6）喷浆搅拌提升。为了让搅拌桩桩端与土层结合得更紧密，需对喷浆进行搅拌提升施工。具体来说，当搅拌机下沉到设计深度后，待喷浆坐底时间大于30s，即可一边旋转搅拌机一边提升[3]。

（7）重复上下搅拌。为了让软土能够均匀地搅拌于水泥浆中，需第二次对搅拌机进行边旋转边操作，直至沉入土中为止，待加固设计深度后，才能把搅拌机提升出地面。

（8）钻机移位。完成复搅后，将搅拌机械关闭，对水泥浆实际用量进行复核，判断其是否与试桩确定的数据保持一致，完成复核，确保检验合格后，再提杆出孔，并向下一桩位移动钻机开展施工。

4 搅拌桩质量检测情况

4.1 取芯情况

该段落的桩长成三角形布置，桩长7m左右，按照试桩的要求，每个参数的钻芯取样2根，每根桩每延米取芯1次，进行无侧向强度试验。试验结果表明，强度超过1MPa方可满足设计要求。在水泥掺量方面，一般16%、18%及20%质量的水泥桩已能满足设计要求，且还有优化空间。取芯的过程中芯样的完整性较好，只有部分有机质含量较高的段落胶接性能一般，整体满足设计要求。

4.2 复合地基静载检测情况

根据该项目的平板荷载试验要求，该项目的铁路路基的施工控制重点是路基稳定性和沉降要满足要求。为此，可分两次进行荷载加载试验，第一次加载到设计荷载，第二次加载设计荷载的1.5倍。荷载达到设计荷载时，试验板的总沉降不应超过25mm；当加载达到设计荷载的1.5倍时，试验板的总沉降不超过40mm。该段落的设计荷载为201kPa，1.5倍的设计荷载为302kPa。经检测，搅拌桩在经过加固后，已改变原来地质条件，因此复合地基承载力满足设计要求。

5 结束语

钻芯取样试验和复合地基静载试验表明，经过水泥搅拌桩加固处理后的地基是满足设计要求的，但是由于表层土1～2m范围有机质含量在15%～18%，水泥固化作用的效果不太明显，设计优化全部挖除换填。水泥搅拌桩地基处理方式可以满足东南亚地区铁路路基处理要求，借此，文章能为类似工程设计和施工提供一定的参考。