软基地质条件下水泥搅拌桩施工技术应用

杨开放 周星宇 耿志华 江 帆

（中电建路桥集团有限公司，北京 100000）

随着经济社会的发展，城市交通网修建越趋完善。以广东为主的快速发展城市，正大力敷设全省各道路建设。主干交通网建设所必要条件就是公路路基应当拥有充分的强度及安全性。而广东沿海地区地处软土地基和地质土层较为复杂的区域，深入探究软土地基下地基处理施工技术意义重大。本文结合广东江门市蓬江区某道路建设工程为例，分析在软基地质的水泥搅拌桩施工技术要点。

1 软基处理目的及常见措施

1.1 软基处理目的

地质条件的好坏直接影响道路施工质量，对不良地质条件即软弱基础进行处理改良，既是保证施工安全，也保障了运营使用安全；长远来看，是为道路修建完成后，路基能持续承载而不变形、塌陷[1]，应当达到设计中的经济性和稳定性要求，并且在正式运营阶段不发生其他安全质量问题。

1.2 软基处理常见措施

按软弱地基深浅不同，软基分为深层和浅层两种类型。

浅层软土因填土埋设较浅，通长采用换填的方法已到达软基处理的目的，通过挖除施工范围内的软土，换填具有较大强度的骨料或其他填筑材料并压实。

深层软土常常采用补强法进行处理，即在软弱土层部位增加刚性支护体系，通常为灌注桩、搅拌桩、预制管桩等[2]。

2 水泥搅拌桩施工技术案例研究

2.1 项目概况

2.1.1 工程简介

工程项目地处江门市蓬江区，由东向西延伸，起点相接现状新昌路，终点相接滨江大道，道路长度3.34km，宽30m。

2.1.2 项目地形、地质情况

场地原始地貌为丘陵地貌。场地主要为空地，受周边山坡、崩塌堆积体及池塘等影响，地势起伏较大。

参考工程勘察报告，项目地质情况主要包含以下地层：第四系人工碎石填土层及表层种植土(Q4ml)及下伏基岩加里东期奥陶纪中世二长花岗岩（O2ηγ）共3 大层，相应地层序号为：含碎石、碎石填土①1；表层种植土①2；全风化二长花岗岩③1；强风化二长花岗岩③2。各地层统计表如表1 所示。

表1 各类地层信息统计表

2.2 水泥搅拌桩设计方案

2.2.1 水泥搅拌桩概述

在众多软土基础治理工艺中，水泥搅拌桩是一项重要的工艺，具有缩短施工工期、施工成本低、对周围土质及建构筑物扰动小等优点[3]，其缺点主要受限于施工单位管理水平与施工经验。当下，水泥搅拌桩施工工艺已普遍在治理软基中进行运用，并收获显著成果。因此，对水泥搅拌桩的施工方法、关键技术和现场验收等方面的进行研究显得尤为重要。

2.2.2 软基处理设计方案

案例工程软基处理方案设计选用水泥搅拌桩，直径Φ600mm，桩距1.3m，梅花型布置。水泥搅拌桩应穿过软土层，水泥选用P.O 42.5 级水泥，水灰比控制范围为0.5～0.55，水泥掺量取值可按不同天然含水量与孔隙比参考表2 所示。

表2 水泥掺量参考值表

2.3 水泥浆配合比实验

根据现场实际情况，结合设计要求，采用3 中不同配合比进行对比实验，水灰比分别采用0.5 与0.55。

经过计算，水泥搅拌桩的水泥用量采用14%、15%、16%三个级别。不同水泥掺量配比实验参数见表3。

表3 配合比实验参数

3 水泥搅拌桩施工

3.1 施工参数选择

a. 钻进速度，V=0.5、0.6m/min；

b.提升速度，V=0.5、0.6m/min；

c.搅拌速度，P=40 转/min；

d.喷浆压力：0.25MPa＜P＜0.4MPa。

3.2 施工准备

3.2.1 施工技术准备

图纸会审：由项目总工牵头组织，技术管理人员参与，对设计图纸进行查漏补缺，查找图纸中存在的问题以及确定施工重难点，同时根据设计图纸做出修改方向，报送相关单位协调解决。

施工技术交底：由总工程师组织，技术部门根据通过审核的方案进行现场交底，具体应包括进度安排、操作要点及难点、工序衔接要求、质量与安全措施等，接受交底的人员应为现场技术员、施工员、各作业班组，作业班组同时需将交底内容向现场工人进行再次交底。

3.2.2 施工材料准备

水泥应使用正规厂家生产的袋装水泥，散装水泥不得用于工程施工，拟定水泥含量为17～19%，水泥用量不少于90kg/m。外加剂需符合设计要求。所有材料投入使用前，需报送至工地试验室检验。现场布置储存间用于水泥储存，同时做好防水防潮工作。

3.3 施工工艺

3.3.1 工艺流程

水泥搅拌桩工艺原理为通过钻头搅动地下土层，使水泥与地下软土充分混合，并利用水泥的化学变化，使之形成整体。主要工艺为①桩基定位→②机械钻进→③喷浆提升→④原位钻进→⑤原位提升→⑥施工完成。具体流程如图1 所示。

图1 水泥搅拌桩施工工艺图

3.3.2 桩位放样

首先复核建设单位提供的测量控制点坐标，准确无误后由测量人员建立控制网，根据设计图纸进行桩位放样。每一桩位放样完成后，应采用便捷显眼的物品（如竹片或钢筋头等）对桩位进行标识。

3.3.3 钻机就位

钻机使用前应保证其构配件完整且运行状况良好，桩机就位时，不得损坏桩位标识。钻机组装完成后需进行垂直度调整，使其控制在1%以内。

3.3.4 浆液制作

水泥浆的制作应根据试验确定其参数，现场配置的水泥浆应当具有较好的流动性，并应在开钻之前配置完成。水泥浆应经过搅拌过筛，不得提前制作[4]。水泥浆避免长期闲置，一旦长于2h 后，严禁投入使用。泵送水泥浆之前，应当持续对水泥浆进行搅拌，防止离析或硬结。

3.3.5 搅拌下沉

搅拌机正式工作前，应判断其冷却水是否已经正常循环运行，正常循环工作后方可启动搅拌机，开钻时可配合喷入空气，应当在钻头进行土层500mm 后开启开关。钻进期间需对下沉速率进行严格控制，下沉期间需结合前期探查的地下管网布置情况，避免破坏既有管网。

3.3.6 提升喷浆搅拌

当钻进深度达到控制标高后，不得立即提钻或注浆，应当使钻头在孔内停留至少30s。之后方可按照现场情况进行提升注浆，待提升至桩位控制高程时，停止喷浆。

3.3.7 复搅（喷）

待上述步骤完成后，需重复进行一次，以达到复搅目的，后续所有搅拌机均如此。

3.4 施工验收标准

3.4.1 桩身强度检验[5]

检测方法：钻芯取样；

检测数量：搅拌桩总数×0.5%，且≥3 根；

检测标准：强度≥1.0MPa。

3.4.2 荷载试验

检测方法：复合地基载荷试验；

检测数量：搅拌桩总数×0.5%，且监测点≥3 点；

检测标准：复合地基承载力≥110KPa。

3.5 成桩质量检测

搅拌桩龄期到达28d，委托项目所在地的第三方单位进行钻芯取样及载荷试验，结果如下。

3.5.1 钻芯取样检测

桩身强度检验结果及评定见表4。

表4 钻芯取样试验成果综合评价表

a.总体情况来看，桩身完整与连续性、强度均符合规范要求。

b.检测3 根桩中，1-b16、1-b21 多处芯样或较大范围内的芯样松散或水泥含量相对较少；1-b22 芯样大多呈柱状、短柱状，大多数芯样胶结良好、坚硬。

3.5.2 复合地基载荷试验

载荷试验结果见表5。

表5 复合地基平板载荷试验检测结果汇总表

a.1-b15 检测点

试验加载达到最大荷载时，最大沉降量为4.81mm，残余沉降量为1.23mm，沉降量较小，被检测桩的承载力特征值等于110KPa，达到复合地基设计承载力特征值。小结：满足要求。

b.1-b18 检测点

试验荷载达到最大荷载时，最大沉降量为12.21mm，残余沉降量为8.51mm，沉降量较小，被检测桩的承载力特征值等于110KPa，达到复合地基设计承载力特征值。小结：满足要求。

c.1-b23 检测点

试验荷载达到最大荷载时，最大沉降量为14.83mm，残余沉降量为10.44mm，沉降量较小，被检测桩的承载力特征值等于110KPa，达到复合地基设计承载力特征值。小结：满足要求。

4 结论

综合本文所述，水泥搅拌桩作为软基处理重要技术之一，不仅是一种高效快速的施工工艺，更能提高地基承载力、降低沉降量、使路基具有更好的安全与稳定性[6]。其适用范围广，水泥搅拌桩可有效针对各类工程项目软基处理，市政道路、高速公路、滨海地区软弱地基均可采用该工艺进行施工。

通过本文简要分析，总结提出了软基处理中水泥搅拌桩施工试验、参数选择、机械、材料、工艺等指标，可为建筑行业中水泥搅拌桩更具体研究提供借鉴。