水泥搅拌桩施工技术在公路软基处理中的应用

杜文亮

（邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054001）

1 工程概况

河北省内某公路工程线路全长44.6km，共分5 个标段进行施工，经前期勘查得知，标段3 施工场地周边为河流，地基上方存在大量的淤泥及杂填土且软基范围大，为确保路基施工的质量与安全，决定采用水泥搅拌桩技术进行软基加固处理，软基处理深度为6m，本文对该工程水泥搅拌桩软基处理技术进行研究。

2 水泥搅拌桩施工技术的应用

2.1 工作原理

水泥搅拌桩技术是一种常用的软基加固处理技术，主要施工原理是通过水泥、石灰等固化剂材料，利用成桩的方式将材料添加至软基之中。在软基中采用机械进行深层搅拌混合，使固化剂与软基之间发生充分的化学反应，最终改变软基的特性，实现软基加固的目的，该方法常用于淤泥土质且软基深度大、范围广的软基地基中。

2.2 施工工艺

2.2.1 施工准备

（1）现场布置：本工程软基处理施工前，要将软土地基表面进行整平和清理，先将软基表面的杂物、垃圾清除干净，再排出地表的积水，进行整平工作。清表后利用掺加5%石灰的填料进行初步填筑整平并进行压实，其压实度要求≥87%，目的是增加地表的承载能力，为机械入场提供条件。此外，在压实后需要在路基两侧设置临时的排水沟，保证施工期间良好的排水性能[1]。

（2）材料准备：本次施工采用的加固材料为普通硅酸盐水泥以及石膏，水泥标号为42.5，石膏级别要求为2 级，水泥原材料选取时严禁使用结块、变质、过期的原材料，生产厂商要求具有相应的资质。在水泥和石膏入场前，要对原材料的质量合格证明文件进行检测，并选取部分样品进行抽样检查，抽样比例为总量的2%，合格的材料入场后要求分类存放，存放位置必须满足通风、防雨、防潮的条件。此外，材料拌和采用的水为天然淡水，选取水源后要进行检测，水中的氯离子含量应≤200mg/L，避免影响水泥的凝结硬化。

（3）其他准备：水泥搅拌施工中使用的机械设备主要包括塔架、导轨架、电气控制设备、水泥浆拌和机、泵机等，设备性能检测合格后方可入场，入场后进行设备的安装及试运行，施工前要安排专业人员对设备进行定期维护管理；其次，施工前要组织施工队伍，施工队伍中应包括操作工、司泵工、记录员、上料工和其他施工人员，施工前进行技术交底作业，提升施工人员的专业素质；最后，在施工前要根据设计图纸提供的坐标、桩距，对桩位进行测量放样工作，再进成桩施工[2]。

2.2.2 试桩作业

（1）正式开始水泥搅拌桩施工前，要通过试桩作业验证机械的正常使用性能，以及施工中水泥掺加量及相关参数，结合国家标准要求，水泥搅拌桩试桩作业最少要施工5 根，且试桩质量合格后才能进行正式施工。因此，本工程试桩施工选取10根，在试桩完工28d 后，从设计的桩顶高度开始，根据从上至下的顺序，从试桩中选取直径为110mm，高度为100mm的三个检测样品进行质量检测，以确定相关参数。

（2）水泥掺加量为15%的样品中，经过28d 的养护，其抗压强度为设计强度的90%；水泥掺加量为18%的样品中，经过28d 的养护，其抗压强度为设计强度的110%；水泥掺加量为20%的样品中，经过28d的养护，其抗压强度为设计强度的140%，结合样品的完整性、均匀度等综合分析，最终在桩头位置及2m 高度的桩身施工中采用20%的水泥掺加量，在2m以下的桩身施工中采用18%的水泥掺加量[3]。

2.2.3 放样及钻机就位

（1）结合试桩确定的相关参数及放样的位置开始安装钻机，正式开始成桩作业，钻机安装前要对钻机的各个连接部位、喷浆系统、灰池密封等详细检查，合格后开始安装钻机，钻机的安装位置与放样偏差控制在1cm以内，安装完成后进行调试和固定。

（2）钻机就位后开始钻孔施工，钻孔过程中钻杆的倾斜度要控制在1%以内，钻机的钻进速度控制在0.8～1.5m/min，待钻进至承载力较强的地层后，停止钻进后再进行提钻，提钻的速度控制在0.8m/min。

2.2.4 制浆与注浆

（1）钻孔过程中开始水泥浆的配置，根据试桩施工中确定的水泥掺入量进行配比，水泥浆液的水灰比控制在1∶0.5，在浆液拌和时要通过精确的称量设备进行原材料的称重，随后开始拌和，拌和完成后要对浆液质量进行检测，如检测不合格要将其进行废弃处理。如检测合格则应在2h内进行施工，规定时间内不能使用，要进行降级处理。

（2）水泥浆拌和完成后要存储在水泥浆池中，浆液池上方要搭设防雨棚，避免浆液遭受雨淋，待使用时利用注浆泵进行输送，在注浆时要根据试桩参数设置注浆压力、注浆量、注浆速度等，保证注浆作业的连续性[4]。

2.2.5 深层搅拌施工

（1）浆液制备完成后开始深层搅拌施工，使软基与浆液充分混合，本工程搅拌施工采用两喷四搅的施工方式，两喷时先利用桩机湿喷机械，喷出总浆20%～40%的量至桩底，在提钻时进行第二次喷浆，将剩余浆液全部喷出，此过程中要进行4 次搅拌作业，因此，称之为两喷四搅。

（2）第一次喷浆后开启搅拌装置，将钻头下放至设计位置后进行第1 次搅拌，搅拌时间持续1～2min，搅拌装置达到设计深度后反转向上；第2 和第3 次搅拌采用同样的方式进行不喷浆搅拌，搅拌过程中钻机的钻进速度应≤1.0m/min，钻头钻进至设计深度后进行第4 次搅拌施工，持续时间1～2min，然后开始提钻。

2.3 注意事项

（1）水泥搅拌桩施工过程中要注意连续施工，中途不得停止喷浆作业，钻进至设计深度后要及时进行喷浆搅拌，严禁在未进行喷浆搅拌时开始提钻，每根桩的喷浆量要注意保持均匀，储浆池内的浆液应在满足1 根桩喷浆用量的前提下，多预留50kg。若在施工过程中遭受意外需停止施工，停工时间少于3h的，要将管道进行拆卸和清洗，恢复施工后接桩施工，接桩长度≥1m，停工24h以上未接桩的，应重新打桩[5]。

（2）水泥搅拌桩施工全过程要注意安排专人进行负责，施工使用的所有机械设备要进行编号处理并合理存放，施工过程中注意明确每位施工人员的责任，一旦出现质量问题可以及时找到负责人查明事故原因并解决，此外，要注意对施工中数据的记录工作，包括每根施工桩的桩号、日期、时间、温度、钻机钻进速度、提钻速度、喷浆时的喷浆量、注浆时的注浆压力、浆液情况等，为后续施工作参考，同时出现质量问题后方便查明原因。

2.4 质量检测

2.4.1 钻芯取样检测

本工程水泥搅拌桩施工完成后，为检测处理效果，采用钻芯取样法对桩身进行了质量检测，主要目的是确定桩身的无侧限抗压强度，取芯时采用双管单动钻具，取芯位置位于桩身的2/5 桩径处，共选取芯样为总数的1.5%，芯样取出在实验室进行28d 无侧限的抗压强度检测，检测结果标准如表1。

表1 抗压检测标准值

经28d 无侧限抗压强度检测后得知，芯样的平均抗压强度为1.75MPa，且芯样之间的相差值最大为0.5MPa，将试验结果与标准值对比得知，本次水泥搅拌桩施工，桩身的抗压强度满足要求且施工质量较好。

2.4.2 静载试验

静载试验主要是确定软土地基的承载能力，为确定水泥搅拌桩施工后地基承载力是否满足要求，采用荷载试验进行了承载力检测，经检测得知，本次施工完成后，地基的承载力可以达到200kPa，与设计要求的160kPa 承载力相比，高出设计值40kPa，表明本次软基处理施工后，其承载力满足设计要求，可以进行路基施工。

3 结语

水泥搅拌桩软基处理技术同其他处理技术相比，具有施工工艺简单，施工效果好的特点，不仅可以改善公路软基的承载能力，还可以提高公路的施工效益，因此，在该技术施工过程中应加强对其施工工序的监督，保证水泥搅拌桩的施工质量，从而为公路工程的安全使用提供保障。