特殊路段路基处理施工技术研究

柳迪 1 尹一峰 2

中电建生态环境集团有限公司、广东省深圳市、 518102， 2 、 中国水利水电第十六工程局有限公司、福建省福州市、 350001；

【摘要】随着我国公路事业的迅速发展、路线向山岭重丘区的不断延伸，不良地质地段、特殊路基的处理技术成了道路工程建设者必须面临和解决的技术难题，并成为路基设计与施工的关键，系统地开展特殊路基的处理技术研究已是公路科技工作者的当务之急。本文通过鹰潭市花桥水利枢纽工程库区复建道路工程为素材，展开对局部特殊路基水泥搅拌桩处理技术研究，供参考。

【关键词】道路工程 特殊路基 处理技术 研究

1. 概述

鹰潭市花桥水利枢纽库区复建道路工程位于贵溪市文坊镇，是鹰潭市花桥水利枢纽工程配套的环库区道路。本项目以防洪、治涝、灌溉、保安全、便交通为主要目的，也是未来贵溪运输发展统筹区域、城乡运输协调发展、促进公路、水运、城市客运与其他运输方式的有效衔接和优势互补，快速推动综合运输体系建设的重要举措。库区复建道路工程拟建路网总长25.446km。

2. 设计方案简介

本工程水泥搅拌桩位于K39+600～K40+148段水渠、水田淤泥厚度普遍＞3m，呈流塑-软塑状态，含有机质，性状极差，采用水泥搅拌桩处理后再修筑路基。根据沉降计算结果采用φ50cm桩径，正三角形布置，桩间距为1.3m，深度贯穿整个软弱土层至下伏硬层。顶面填50cm厚的碎石垫层。

3. 施工重难点

S206省道桩号K39+600～K40+148段为水泥搅拌桩施工段，施工区域位于农田，常年积水，土质较软。是本项目特殊路基处理工程施工重点路段。新建K39＋985.5～K40＋356.5道路中心线与既有水泥村道中心线基本重合，既有水泥村道两侧有近800米农田灌溉水渠，灌溉水渠外侧地势低洼，为常年积水水田。农田灌溉水渠下游大片水田、耕地的生命线，大规模施工前必须考虑其水流畅通。

K39+600～K40+148段路基占压现状村民出行水泥道路，施工设备、运输车辆、材料堆放等与当地村民出行形成很大干扰，交通疏解困难，安全隐患较大。

新建K39+985.5～K40+356.5及邻近K41+325.5～K41+532.0段合计577.5米道路纵向修筑于蜿蜒曲折西流的无名河溪之上，无名河溪汇集高山峻岭地表水，径流反复无常，汛期水面宽达10米。

新建K39+600～K40+148段既有水泥村道左侧有约300米架空通讯线路。

4. 施工工艺技术

4.1水泥搅拌桩处理法

S206公路K39+600～K40+148段道路(水泥搅拌桩区域)修筑面临改河、改灌溉水渠、改路、拆除水泥村道、迁改通讯线路及水田淤泥深厚等。

（1）特定施工工艺的施工工序为：排水→清表→填筑整体场地满足重型机械施工要求→水泥搅拌桩，同时水田部位清表厚度为80cm。

（2）在水泥搅拌桩施工前，先碾压整平场地，布置水泥搅拌桩所需材料的储存区和机具设备安装地点，以及水电供应和排水沟位置。

（3）水泥搅拌桩施工按等边三角形布置，间距1.3m，桩径50cm，钻入0.5m后开动空压机，喷压缩空气，钻进至设计深度，必须进入持力层0.5m为止。搅拌桩处理宽度为坡脚外1.0m，至少保证坡脚外有一排。提升至加固深度后，反向旋转，边提升边喷水泥浆液，钻机喷浆钻进速度为0.8～1.0m/min；水泥发送装置的转速大于50r/min；提升速度为0.8～1.0m/min；搅拌转数≥70r/min；下沉喷浆压力为0.25～0.40Mpa。

（4）水泥搅拌桩施工前还必须进行成桩试验，应达到各种要求，并取得各种技术参数，确定搅拌的均匀性；成桩工艺性试验桩数不宜少于5根。

4.2施工工艺流程

水泥搅拌桩施工工艺流程见图表2

图表2 水泥搅拌桩施工工艺流程图

4.3施工工艺方案

水泥搅拌桩施工工艺为“四喷四搅”法，即“喷浆液、搅拌、提升全程复拌”。

施工程序为：施工准备→钻机就位→检验、调整钻机→制备水泥浆→打开高压注浆泵→喷浆下沉至设计深度→喷浆提升至基底以上0.3m→重复喷浆下沉和提升→成桩结束→停机移位、施工下一根桩。

（1）材料准备

①水泥：采用根据实验情况采用相应的水泥。

②浆液配置：现场设配合比标示牌。

（2）施工机具

选择合适的搅拌钻机型号，喷浆泵必须采用活塞泵，严禁采用注射泵。

搅拌桩机配套设施有浆量自动记录仪、发电机组、比重计等；备齐必要的现场检测器具（如浆液比重计、测量仪器等）。现场设备必须经有相应资质的检测单位进行检测，提供检测合格报告，且必须在检测的有效期内。现场设备必须经过调试，并保证其性能良好，并悬挂安全操作规程，以及操作、维修、保养人员名单。

（3）原地面处理

清除表层腐殖土以后平整场地，当地基表层有淤泥或软弱层时，清淤后回填普通土，场地做好排水坡，挖设排水沟，保证场内不积水。

（4）试验桩

施工前应根据地质情况和室内配合比分段进行成桩工艺试桩。并经取芯和承载力等检验，确定水泥掺入比、钻进速度、提升速度、喷气压力、单位时间喷入量及搅拌次数等工艺参数。

搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并有专人记录。

施工顺序由内侧向外侧，每公里的软土段要求试桩不少于5根。

（5）测量放样

1、在施工前测量人员对路堤边线，中线进行放样，并复核横断面及纵断高程。按照设计的搅拌桩的平面布孔图放样并编号，在桩位处地面钉设不易更改的标记(现场一般采用竹签)，方便在施工中迅速确定桩位。

2、机具定位

钻机运至工地后，先进行安装调试，待钻杆旋转、浆泵及计量设施一切调试正常后，钻机移至桩位。

3、钻孔

桩机调正后，启动主电机钻进，先启动内钻杆钻头（反向），后启动外钻杆钻头（正向），然后启动加压装置，加压装置中的链条同时对内外钻杆加压，使内外钻杆沿导向架向下，内钻头先切土、入土，外钻头后入土、搅拌。

4、喷浆搅拌下沉

按设计确定的配合比配制水泥浆，将水泥浆倒入储料坑或罐中，用输浆胶管将储料灌浆泵与搅拌装机接通，启动注浆泵，搅拌钻头出浆后，启动电机，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制喷浆，工作电流不应大于额定值，在搅拌下沉同时开始送浆。

5、喷浆搅拌提升

搅拌机喷浆下沉到设计深度后，并停留孔底搅拌喷浆30秒后，将搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌，并喷入水泥浆液，直至设计桩顶高程。

6、重复搅拌下沉至设计深度 

第二次喷浆搅拌下沉至设计深度。

7、重复喷浆搅拌提升至孔口

再次喷浆搅拌提升到设计桩顶高程。关闭灰浆泵，贮料坑或罐中的水泥浆应恰好排空。

8、停机

将搅拌钻头提升到地面以上，停止主电机，停止空压机，填写施工记录。

9、机具移位

上一根桩施工完毕，清除叶片及钻杆上泥浆，钻机停机移位，进行下一根桩施工。

10、实验检测

搅拌桩完工后28天，采取采取钻芯取样法在桩径方向1/4处、全桩长范围内垂直钻芯，取三个不同深度的芯样试件做无侧限抗压强度实验，检测频率0.2%。搅拌桩处理28天后载荷试验进行单桩复合地基承载力检验，要求不低于设计值，检测频率0.2%，且工点处不少于3根。

砂砾垫层厚度h1视软土沉降而定，对于水泥搅拌桩复合地基通常为50cm。垫层顶铺设2层土工格栅。砂砾垫层填筑前需平整场地，清除杂草及淤泥，排水晾干表土及对表土分层压实，并在坡脚位置加厚30cm，用反滤土工布包裹，以防填土时砂砾垫层外缘被土覆盖，保持排水畅通。

11、堆载预压

经水泥搅拌桩处理的软土路基在抽芯检测合格后，开始堆载预压，堆载预压时间3～6个月。

5. 施工质量措施

1、水泥搅拌桩开钻之前，用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。

2、为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

3、对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆注浆量、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。

4、为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

5、水泥搅拌桩桩体水泥用量为60kg/m，采用R42.5级普通硅酸盐水泥（不过期、不受潮、不结块），水泥浆液水灰比0.45～0.55，水泥浆液严格按照室内试验所确定的配合比进行拌制。制备好的浆液不得离析、不得停置时间过长（不超过2小时）；单根试验桩水泥用量为6.5m×60Kg/m=390Kg。

6、水泥搅拌桩施工采用四喷四搅工艺，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于14分钟，喷浆压力不小于0.6MPa。

（38241m÷6.5m/根=5884根桩；提升速度不大于0.5m/min，)

7、为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。

8、施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。

9、施工中发现喷浆量不足，整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。

6. 结语

目前，花桥水利枢纽工程S206省道水泥搅拌桩段施工完成，施工过程按照方案严格把控，严格抽样检测，在施工过程动态优化调整工艺参数，取得良好效果，既保证了施工质量，又加快施工进度，具有一定的借鉴价值。

参考资料：

《公路路基施工技术规范》（JTG/T3610-2019）

《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)

《软土地基深层搅拌加固法技术规程》(YBJ 225-91)