水泥搅拌桩在公路互通立交软基处理中的应用

叶建飞

(福建磊鑫(集团)有限公司，福建 泉州 362000)

1 强度影响因素

1.1 水泥掺入比影响

水泥掺入比的表达式如公式(1)所示

αw=W1/W

(1)

式中：W1为水泥重。W为加固的软土重。

不同型号水泥在掺量不同的情况下，强度变化如表1所示。

表1 强度变化表

由表1看出：水泥掺入比增大时，水泥土的抗压强度也随着增大，当αw的值为10%～15%范围内，强度增大较大；因此水泥掺量控制在该范围内可满足强度要求，同时还可以节约成本。

1.2 龄期的影响

当龄期增长时，水泥土强度也增大。水泥的掺比为7%时，60 d的抗压强度是28 d抗压强度的1.4倍；通过试验表明，水泥土的抗压强度和龄期间存在以下函数关系

式中：T1、T2为水泥的不同掺比，qu1、qu2为对应水泥掺比下的水泥土抗压强度。

1.3 外加剂的影响

当采用不同外加剂时，水泥土强度变化也不相同，通过试验表明：外加剂可对水泥土抗压强度起到提高的作用，其中硅粉效果最佳。在水泥土中分别掺入5%的硅粉、浮石粉、石膏，水泥土的强度提高百分比为121.5%、38%、39.7%。该现象说明：选用合理的外加剂可以提高水泥土强度，同时还可以降低水泥用量。

1.4 养护条件的影响

通过相关研究表明：受养护条件影响较大的是短龄期的水泥土，随着养护龄期的增长，水泥土的抗压强度的差值越来越小。变化规律见表2所示。

表2 水泥土强度变化值

2 案例分析

2.1 工程概况

依托工程为某地区的快速路，该工程互通交叉为苜蓿型和菱形的组合，该互通区有A、B、C、D四条匝道，共计1 504 m。其中路基长893 m，桥梁长为611 m。改快速路的主线设计速度为80 km/h，路基宽为29 m，单车道宽为8.5 m。

该工程互通区软土处理方式为水泥搅拌桩，全部桩长为200 856 m，砂垫层用量为11 890 m3，双向土工格栅用量为35 668 m2。桩径为0.5 m，桩长设置为进入软土0.5 m，桩的布置形式为三角形，桩间距设置为1.0～1.5 m。

2.2 施工技术分析

(1)桩机布设

桩基施工前应对施工场地进行平整，对桩位进行放线。对水泥搅拌机进行布设，同时检查各部件之间的连接情况，管道的密封情况。施工前对装置进行调整和紧固，防止施工时出现异常或施工状况。

(2)材料选择

水泥搅拌桩在进行施工前应进依据地勘资料进行水泥配比试验，同时依据设计要求，确定水泥的最佳掺入比为15%，水泥的掺量为55 kg/m3，水泥搅拌桩的原料采用C32.5水泥，进场时提供相应的报告。施工时禁止使用过期、变质的水泥。水泥在进场前应进行抽样检查，同一批水泥应对其强度等性能进行检查。

(3)施工工艺

①定位对中：驱动搅拌机液压步履机构，然后钻机进行微调，使钻头与桩位对齐，保持垂直的姿态。通过调平系统对钻机进行水平调整，主要用到的工具为水平尺。对垂直度进行调整主要通过经纬仪进行。

②当钻机定位以后，打开搅拌机的电动头，进行送浆和钻进工作。水泥搅拌机没有灰浆泵装置时，严禁使用。钻孔深度主要通过钻机的深度计进行控制。为防止钻头的喷口发生堵塞，保证钻孔顺利完成，应对钻孔进行送气。随着水泥桩的钻进，被加固土体强度增加。

③当达到设计深度时，应进行慢速钻孔，保持1～2 min。然后提升钻杆，同时进行喷浆。

④钻孔机提升到设计标高后，应进行原地搅拌。保证软土搅拌均匀，应下沉到设计深度，进行搅拌，然后再提升到地面。

⑤当钻头提升到距离地表时，送浆器即可停止喷浆，成桩结束。

(4)桩基质量检验

①允许偏差

桩基施工过程中各项允许偏差如表3所示。

表3 各项允许偏差表

②施工过程检验

桩基施工过程中，应对每根桩的水泥用量、浆液的均匀性、外加剂的用量、搅拌时间等参数进行检查。如发现不合格现象，应根据现场情况和破损情况对其采取措施，如：进行水泥搅拌、补桩以及加强等。

③施工后检验

开挖检验。成桩后，在甲方监督下，进行桩体开挖自检，开挖深度应控制在0.5～2.0 m范围内。

桩体强度试验。桩基施工28 d后，应对桩体进行取芯监测，通过无侧限抗压强度对桩体的强度和变形进行检查，同时对桩体完成性进行检查。

静载试验。对于桥梁桩基，成桩28 d后，应对桩基的单桩承载力和复合地基承载能力进行检验，主要通过静载试验进行。抽样检查的数量应按设计要求进行。

3 软基监测

施工过程中通过控制填土速率来保证施工安全，防止发生过大沉降而引发病害。施工中常采用的保证措施为沉降监测。

3.1 监测方案

沉降观测的沉降板为钢筋混凝土板，规格为(500×500×50)mm，测杆为Φ40的钢筋，套管材料为PVC管，沉降监测的布置如图1所示。方案设计时，应对地表位移进行观测。观测的边桩为混凝土桩，断面为边长15 cm的正方形，桩顶预埋钢筋测头，边桩埋深设置在地表以下，深度为1.4 m。

图1 观测布置图

3.2 路面铺筑时间

铺筑路面的时间应通过以下标准进行控制：(1)工后沉降量的推算值应小于设计容许值。(2)观测沉降量小于2 mm，且持续几个月以上。软基段进行监测的重点为路堤填筑的速度，并通过沉降曲线对地基处理的效果进行预测，确定各个结构的施工时间。

4 结 语

(1)对于水泥搅拌桩而言，桩强的影响因素有：水泥掺入比、龄期、外加剂、养护条件。

(2)通过实际工程对施工技术进行了分析，主要包括桩基布设、材料选择、施工工艺以及施工质量的监测项目进行了分析，最终通过对路基监测来确定路面铺筑的时间。