水泥搅拌桩在市政道路和公路工程软基处理中的应用

水泥搅拌桩在市政道路和公路工程软基处理中的应用

熊隽 徐蔓 朱容

湖北省交通规划设计院股份有限公司 湖北武汉 430050

摘要：近年来，随着车辆数量的不断增多，加强公路路基的承载力成为了一项热门的研究课题。因土质不同、技术不同，加固路基的具体操作也不尽相同。若土壤湿度过高，则会导致软土路基的出现，进而使路基沉降几率变大。在车辆行驶碾压过后易出现变形等不良情况，最终导致路基质量与标准不符。而水泥搅拌桩作为一种常见的地基处理办法，经常在建设地基的过程中应用，其具备操作简单、效果好、时间短等优良特点，且适用土层范围广，可较好地处理公路软土路基。基于此，本文对水泥搅拌桩在市政道路和公路工程软基处理中的应用进行分析，仅供参考。

关键词：水泥搅拌桩；市政道路；公路工程；软基处理

引言

作为一种常见的地基加固方法，水泥搅拌桩主要利用的是水泥的水化反应。具体施工工艺主要有两种：第一种是在地面制作水泥浆，然后将制作好的水泥浆送至到地下与地基土进行充分搅拌，等待地基固化；第二种是将干燥松散的水泥粉直接运送到地下与地基土拌和，然后利用地基土中的孔隙水，使完成拌和的地基土发生水化反应，状态固结后达到地基改良的目的。在选择施工工艺时，应综合考虑工程实际要求以及土质情况。

一、水泥搅拌桩概述

水泥搅拌桩作为城市道路工程软土地基处理中极为有效的处理方法，利用水泥作为固化剂的主剂，用搅拌桩机将其喷入土中充分搅拌，使水泥和软土产生物理化学反应后发生固结，大大提升地基强度与稳定性。水泥搅拌桩主要用于淤泥、粉土、黏性土、素填土和无流动地下水的饱和松散砂土等土质的软基处理。水泥搅拌桩由于加固设备简单，操作方便，施工噪声小，加固效果好，在交通运输领域中得到了广泛应用[1]。水泥搅拌桩分为两种加固法：湿法加固和干法加固。前者将水泥浆液用作固化剂[2]，把配制好的水泥浆液通过钻机喷入软基中搅拌，使软土与水泥浆液之间发生反应，加速土体固结，实现软土地基的固化。后者与前者机理相同，只是将水泥浆液替换成水泥粉末和水，发生的化学反应包括水泥水解、水泥水化、硬凝反应、碳酸化反应等。在水泥搅拌桩施工过程中，水泥与软土混合过程中会持续产生新的水化产物，释放热量的同时提高地基的整体抗压强度。

水泥搅拌桩的施工流程为：（1）确定设计施工方案；（2）结合现场实际情况，对桩位进行准确的定位测量；（3）确定好桩位后，将桩机移动到桩位上，做好桩机垂直度的校正以及固定工作；（4）确认无误后，可以进行预搅下沉；（5）适当提升钻头，喷射水泥浆液或水泥粉末进行搅拌，重复下沉搅拌及提升搅拌。在施工过程中，每次喷拌前应计算水泥与水的比例，做好水泥浆的配制。

二、泥搅拌桩技术的施工原理

水泥搅拌桩技术的理论基础水泥搅拌桩技术是一种有效的软基处理方法。采用水泥桩混合技术喷洒水泥，并以混合料的形式产生水泥的一系列理化反应。然而，随着水泥加入量的减少，水泥在地面周围的反应速度变慢。在水解和水化作用下产生水化合物，然后发生离子交换、团聚和硬化反应，大大提高水泥地面的强度，提高公路整体质量。水泥搅拌桩技术的优势：第一，水泥搅拌桩技术可通过就地搅拌水泥和软土来充分加强地基；第二，水泥混合工艺在施工过程中不会引起噪音和灰尘污染，可以用于城市或人口稠密的地区；第三，搅拌工艺不会挤压原始地基，对建筑和地下管道影响不大；第四，水泥混合物中最重要的材料是水泥，一方面可以节省钢铁资源，另一方面可以降低公路的技术费用。

三、水泥搅拌桩在市政道路和公路工程软基处理中的应用

3.1路面整理要点

在建设公路路基之前，应将施工现场的杂物与障碍物清理干净，并选择合适的黏土填平道路低洼处，同时通过修理路面，确保在使用工程器械作业时，让设备可以稳定运行，以更好地确保路基具备足够的耐压能力。另外，这还有利于保障水泥搅拌桩桩身垂直度符合要求。不同路段的施工要求有所差异。例如，在水田路段加固路基的工作中，必须先将水田当中的积水排出，积水排干后，开始整理路面，去除杂物，回填土壤。因此，整理阶段的工作必须严格按照流程与规范开展，被整理的土壤厚度要控制在40cm左右，随后将整理好的路段修成斜度约为4°的斜坡，然后在路基的两侧挖出沟道。如果地质勘查结果显示路基之下存在管道，则必须安放警示牌以起到警示保护作用，还要在图纸上将水泥搅拌桩安置的具体位置标记出来，并在其上标明信息，便于后续检查工作的开展。

3.2钻进

在确保桩机精准就位后启动电机，正式进入钻进施工环节，随搅拌钻头的推进，当快要接触地面后即可送气，向下钻进至指定深度后，钻头转变为反转的工作状态，及时喷送加固浆液。搅拌提升，钻杆的下沉应具有匀速的特点，以便切削土体并搅拌，同步启用送浆泵，将拌制的水泥浆喷出，实现与土体的有效接触，此过程中应合理调整双轴的多层叶片工作姿态，即朝正反两个方向旋转搅拌，待其满足设计深度要求后保持该状态喷浆搅拌30s或更久，若无误则提升搅拌机并进一步喷浆，随钻杆的提升，到达桩顶位置后至少持续搅拌2min，最后停机。钻机运行过程中，钻杆沿导向架方向持续下沉，以便进入切土搅拌作业环节；启用送浆泵，向土体均匀喷射水泥浆，多层叶片运行，按照正、反两个方向同步运动，完成旋转搅拌作业，有序向深层推进，直至到达设计深度要求为止[2]。在满足深度要求后对桩端持续喷浆搅拌（为保证施工质量，搅拌时间需达到30s或视实际情况合理延长），以确保桩端水泥浆液具有均匀性。

3.3加强施工质量检测

检查单根水泥搅拌桩的喷浆量是否符合要求，每根桩均应进行检查，利用检查自动记录仪进行记录。检查水泥搅拌桩完整性、均匀性是否满足设计要求，检查桩身无侧限抗压强度。对水泥搅拌桩完整性、均匀性、桩身无侧限抗压强度进行检查时，检查桩的数量为总桩数量的2‰，要求检查桩的数量不少于3根。水泥搅拌桩搅拌成桩后28d，对每根桩进行钻孔取芯，拍摄取芯照片，观察桩的完整性、均匀性。应检测不同深度的无侧限抗压强度试验，完成钻芯后，桩身留下的孔洞，应及时进行封堵[3]。完成浆体搅拌桩处理施工后，检查地基承载能力是否符合具体的设计要求，检查桩的数量为总桩数量的2‰，要求检查桩的数量不少于3根，应用平板荷载试验进行检测。

结束语：

路基作为公路的基础部分之一，必须具备足够的强度、稳定性、持久性才能确保公路的安全，而水泥搅拌桩作为常见的路基加固方式之一，具备操作简单、操作时间短、加固效果好的优点，可以很好地改造软土路基，提升其承压能力。本文结合实际工程分析了水泥搅拌桩的相关施工技术，结果表明，水泥搅拌桩可有效提升软土路基硬度，提升公路安全性。

参考文献：

[1]张健.水泥搅拌桩在公路软土路基处理中的应用分析[J].住宅与房地产,2020(04):211.

[2]倪松强.水泥搅拌桩地基处理技术在道路工程施工中的应用讨论[J].居舍,2020(01):36.

[3]陈振祯.水泥搅拌桩在市政工程淤泥质土层施工中的应用研究[J].江西建材,2019(12):158-159.

[4]陈辉.市政道路软土路基处理技术分析[J].门窗,2019(24):258-259.

[5]温宇轩,贺九平.水泥搅拌桩在软土路基施工中的应用研究[J].灾害学,2019,34(S1):236-242.