水泥搅拌桩软基加固施工技术要点

水泥搅拌桩软基加固施工技术要点

张军

信阳豫南公路工程有限公司

摘要：我国地域辽阔，伴随公路建设规模的持续扩大，建设施工中会遇到各种不同地质情况，其中软土在我国分布十分广泛，此类土质具有含水量高、强度小、可压缩性强等特点，若直接在软土地基上修筑公路，极易影响路基的稳定性。为此，本文在全面了解软土特征的基础上，阐述了几种常见的软土路基处理方法，并结合具体案例，提出了水泥搅拌桩处理方案，以期全面提升工程质量。

关键词：软土路基；水泥搅拌桩；软土特征

引言

作为公路建设极为常见的一种地质类型，为防止软土路基沉降变形，在具体施工中需对软土地基进行加固处理，从而提升路基的稳定性。随着科学技术水平的不断提升，新技术、新工艺层出不穷。为了提升软基承载能力，常用的加固方法有强夯法、换填法、水泥搅拌桩、碎石桩等。这些方法的应用，可以有效改善土的抗剪性和压缩性，从而满足公路施工要求。为此，开展软土路基加固技术研究具有重要意义。

一、软土特征

软土是由自然界形成的细颗粒土组成，呈灰色，含有机质，天然孔隙比≥1.0，且天然含水量在液限之上。主要包含淤泥、淤泥质土(淤泥质粘性土粉土)、泥炭、泥炭质土等。其特点如下表1所示。

                      表1  软土特征

二、软土地基常用处理方法

1、换填法

换填法是最常见的一种软基处理方法，施工中需先挖除基础底面以下较浅的软土层，通过强度大、稳定性良好的材料进行一层一层换填处理。并通过振动、夯实、压实等一系列施工工序，达到施工规定要求。换填法不仅要压实换填的土层，还要进行换填土层处理，能够有效加固地基表层土。同时，采用这种方式处理后，可以将地基上部荷载向下卧层扩散传递，进一步提升上部地基的承载能力。同时，垫层排水性良好，可及时排出孔隙水，加快土体固结速率。

2、强夯法

强夯法多用于孔隙及含水量较大的软弱粘性土地基。其加固原理为在强烈冲击能作用下，土层可产生巨大压力和冲击波，从而压缩土体孔隙，并在夯击点周围形成裂隙良好的排水通道，便于顺利排出土内孔隙水，保证土体快速固结。一般情况下，为了提升加固效果，还可以与其他处理方法共同使用，比如强夯法与袋装沙井法；强夯法与塑料排水板法；强夯法与挤淤加固法等等。

3、水泥搅拌桩

水泥搅拌桩施工中，采用的固化剂为水泥、石灰等材料，利用深层搅拌设备，强制搅拌软土和固化剂，从而产生一系列的物理化学反应，增强地基的强度、整体性。这种施工方法的优点如下：第一，固化剂掺入土层内，可大幅提升原有土层的利用率；第二，于周边建筑物来讲，搅拌沉入基本不会造成影响；第三，选择固化剂时具有很强的灵活性，可根据地质土质情况，合理选择；第四，施工过程中，噪音、污染不大。

4、土工合成材料法

土工合成材料法是指采用合成材料制成的各种产品进行加固处理。主要材料包括：土工网、土工格栅、土工膜等。采用这种软基处理法，需先挖除表层土，并进行场地平整。随后铺开土工合成材料，将砂石料均匀卸到铺好的土工材料上，并进行摊铺、整平、压实。相比其他施工方法，土工合成材料具有排水、隔离、反滤、加筋等作用。

5、塑料板排水法

塑料板排水法是指塑料芯板经滤膜包裹后，向地基打入。利用板芯将地基土体内的水排出。一般情况下，多采用聚乙烯、聚丙烯制作的多孔洞板带材料，采用无纺织物制成的滤膜。此软基处理法的优点在于施工效率高、成本低、且对土体扰动较小。

三、工程概况

某公路工程沿线有一个鱼塘，经地质勘查结果可知，本路段上层为第四系覆盖土层，按照“由上到下”的顺序，土层主要组成成分为淤泥、淤泥质土、黏性土、砂性土等。泥质砂岩为下伏基岩，由于路基下存在淤泥等软弱地层，且具有较大厚度，软土物理力学性能差，将会对路基的稳定性造成不利影响。为此，提出了水泥搅拌桩加固软土路基的方案，通过此项技术可以有效控制工后沉降，提高路基承载能力。软基处理质量要求如表1所示。

表1  软基处理质量要求

四、水泥搅拌桩软基加固施工技术要点

1、施工准备

施工前，需做好一切施工准备工作，比如材料、设备等，具体如下：

（1）清理场地。为了保证施工作业面平整，需提前将施工场地上的杂物、垃圾等清理干净，并进行初步平整。待满足施工要求，才能进入下一施工环节。

（2）布桩图。按照施工设计图，将布桩图准确画出。并上报给设计单位、监理单位，待验收确认无误后便可进行下一步骤施工。

（3）测量放样。复核导线点、水准点之后，即可根据施工设计图，测量放样搅拌桩桩位、原地面标高、孔口标高等。

（4）材料检测。为了保证施工质量，材料是关键。在水泥等材料应用时，严禁使用过期、受潮、结块、变质材料。并在进场前，做好抽样检查工作，待确定其质量合格后，才能用于施工。

（5）水泥土强度试验。施工前，为详细掌握施工现场的地质情况，可通过钻芯取样的方式进行土样试验及水泥土配合比强度试验，待试验结果满足规定后，即可进行工艺性试桩。

2、工艺性试桩

为保证各项施工参数精确，水泥搅拌桩施工前，可分区段做好工艺性试桩，从而确定本区段的成桩情况。比如，喷浆、搅拌的均匀性，或提升阻力情况，或钻机钻进和提升速度等等。一般来讲，工艺性试桩数量不得低于5根。

3、施工流程

第一，钻机就位和调直。先进行搅拌桩设备组装架立，对设备液压系统、电气系统、喷浆系统运行情况进行检查，并提前试调，保证设备运行正常。随后将搅拌桩机与桩位对准，调整机身，确保桩垂直度满足规定要求。

第二，钻进。主电机启动，匀速钻进，当搅拌钻头与地面相近时，可将压浆泵启动，并将一定量的浆液输送到管内，钻机下钻预钻孔。

第三，钻至设计标高。当深度尺盘与预定值相符后，暂停钻进，钻头反转，但此时不得提升，应等待送料。

第四，送料。水泥浆拌和后，即可按照规定量均匀喷送。一般水泥浆由调制到喷浆，时间控制在30~45min以内。

第五，提升钻头。待确定浆液已经送至桩底之后，即可将搅拌钻头提升，为保证浆液顺利达到桩底，要求在桩底停留2~4min。

第六，停止提升。当搅拌钻头提升高度达到桩顶之后，应在原位置上进行2min转动，从而提高桩头部位的密实性。

第七，重复喷浆和搅拌。注浆条件下，边转动搅拌钻头边向下钻，待达到设计标高后进行第二次喷浆、第一次搅拌。持续注浆，并再次提升到桩顶处，并进行第三次喷浆和第二次搅拌。完成第四次喷浆和第三次搅拌之后，可停止喷浆，旋转提升钻头，待提出地面之后，需进行第四次搅拌。

第八，停机及移位。完成上述作业后，钻头提升到地面，便可关闭主电机，移机进行下一个桩位施工。

4、施工控制要点

第一，水泥搅拌桩开钻施工前，整个管道要先做好清理工作，检查管道是否存在堵塞现象，随后将水排出，便可进行钻进施工。

第二，为确保水泥搅拌桩桩体垂直度与施工规定相符，可将一吊锤挂至主机之上，通过管控吊锤和钻杆之间的距离进行桩体垂直度控制。

第三，本工程采用了“四喷四搅”施工法，在整个施工环节，必须做好各个工序的质量控制。第一次钻进施工，为防止出现堵管情况，可带浆下钻，喷浆量不得高于总量的50%，禁止带水下钻。应采用低档完成第一次钻进和提升工序，复搅则可提升一个档位。每根桩的成桩时间应控制在40min以上，喷浆压力不得小于0.4 MPa。

第四，本工程采用了“叶缘喷浆”的搅拌头，在整个施工过程中，该类搅拌头喷浆口在搅拌叶片最外源处，浆液从叶片处向桩体中心呈环状移动时，伴随叶片的转动和切削，能够很均匀地向桩体土内洒布浆液，保证洒布的均匀性。

第五，施工中要求严控喷浆、停浆时间，一旦开始钻进施工，就必须连续喷浆，不允许中断。同时，要特别注意，在没有喷浆的情况下，不得提升钻杆。

第六，若施工中喷浆量不够，需整桩复拌，相比设计用量，复拌喷浆量应多一些。如遇特殊情况，比如停电、机械故障等，不得不中断喷浆时，要及时记录中断深度，并在12小时之内通过补喷的方式进行处理。补喷时，重叠段长度需控制在1m以上，如在12小时以上，则需进行补桩处理。

五、结束语

综上所述，自改革开放以来，我国公路事业迎来了高速发展时期，伴随公路项目规模的持续扩大，越来越多项目修建于不良地基之上，尤其是软土地基。软土地基物理力学性能较差，对路基稳定性和承载能力影响很大。为此，本文在全面了解软土特征的基础上，阐述了多种软基加固方法，并结合工程实例，采用了水泥搅拌桩法进行加固处理，由此得出，水泥搅拌桩加固效果良好，可有效提升路基承载能力。

参考文献：

[1]马俊,梁淇. 道路路基设计中软基处理研究[J]. 工程技术研究,2019,4(9):200,211.

[2]杨琼. 道路设计中路基常用软基处理方法[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2015,(15):2045-2045.

[3]黄娟. 浅谈道路路基路面设计中关于软基处理[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2015,5(12):1258-1259.

[4] 施超,王宏鸣. 基于软土地基处理的施工方法研究[J]. 工程技术研究,2019,(4):12-13.

[5]康志军,谭勇,邓刚,等. 被动区土体加固对深基坑变形影响的研究[J]. 长江科学院院报,2017,(6):119-123.

[6]康佳伟,于海毓. 路基常用软基处理方法在道路设计中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2018,(11):884.