仲敏
中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150001
摘要：软土地基处理是公路路基施工的重要环节，如施工质量不好，容易构成隐患。因此，运用合理的处理方法和技术，才能确保工程质量。本文主要对水泥搅拌桩在高速公路深层软基处理中施工技术的要求及应用进行了分析。
关键词：水泥搅拌桩；软土地基处理；试桩；要求；应用
引用
水泥搅拌桩是用于加固饱和软粘土的一种方法，就是利用水泥、水配制成浆液等作为固化剂，用专用的搅拌钻机将固化剂等喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。美国在二战后研究开发成功一种就地搅拌桩（MIP），1953年日本从美国引入这种方法，国内在1977年10月开始进行深层搅拌桩的室内试验和施工机械的研制工作。由于水泥搅拌桩具有能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗竖向变形能力强、可大大缩短施工期等优点，目前在公路建设领域应用得较为广泛【1】。文章对水泥深层搅拌桩施工工艺流程、设计参数及要求、施工控制、质量检验等控制环节做了详细分析，供同行参考。
一、深层水泥搅拌桩的作用原理及存在的局限性
深层水泥搅拌桩是利用水泥、水配制成浆液等作为固化剂，用专用搅拌钻机将固化剂等喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。这种搅拌桩技术可以有效提高地基的强度和承载力、平整度，但也存在一定的局限性：地面容易出现冒浆现象，这与水泥的掺入量有一定关系，搅拌后的调整不够牢固；桩身竖向分布不均匀，导致桩身强度不够；桩身强度横向分布不均匀，导致地基内形成了成块的水泥凝固体；桩间距较小，虽然会使路面更加坚固，但是桩土的协调性难以达到，同时也会增加工程的成本。
二、施工技术要求
根据《公路软土地基路堤口设计与施工技术规范》，水泥搅拌桩在施工前先进行一段试验段，检验其效果，再根据成桩试验确定技术参数进行施工：28 d无侧限抗压强度不低于1.5 MPa，90 d单桩极限承载力不小于150 KN，单位复合地基承载力不小于150 kPa。设计要求进入持力层1 m，水泥掺入比大于12%，每米水泥用量50 kg。具体的施工工艺流程为：首先进行施工准备，包括机械设备、原材料准备、组织劳动力、现场准备、桩位放样；施工采用"二喷三搅"工艺，原地面平整后，清除障碍，低洼场地回填黏土；钻机移位到制定桩位，保持钻机架垂直，支垫稳固；启动搅拌机，使搅拌机沿着导向架旋转切土下沉，随时监控下沉速度，开钻前，用清水冲洗管道并检验管道中有无堵塞，水排尽后下钻；待搅拌机下沉到一定深度，拌制水泥浆，充分拌匀，待压浆前将其倒入集料斗内，用挤压式灰浆泵压入胶管送到深层搅拌机的钻杆内，最后射入搅拌叶的出浆口；提升喷浆搅拌，注意提升速度；搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，进行二次喷浆搅拌；重复搅拌下沉；搅拌提钻；最后向集料斗加入清水，开启灰浆泵，清洗水泥浆残留和粘附在搅拌头上的软土；最后移位，重复上述步骤，进行下一根桩的施工。总体施工参数：喷浆压力控制在1.0～1.3 MPa，喷浆量控制在30 ml/m，钻速控制在60 r/min，提升速度控制在0.6 m/min，下钻速度控制在0.75 m/min，水泥浆比重：1.749，水灰比：0.5。
三、水泥搅拌桩在高速公路深层软基处理施工中的应用
1.试验桩施工
施工控制过程中，多项操作指标技术指标需要通过试验桩来确定，因此能否在实际施工中控制好水泥搅拌桩的施工质量，成功地做好试验桩起着至关重要的作用【2】。深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土，在沿海公路工程、建筑工程施工中得到了广泛的应用，本合同段为淤泥质土，根据地质情况可以采用水泥搅拌桩进行加固处理。
加固机理：深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。
这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用【3】。深层搅拌桩施工是借搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也越高。但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。
2.施工前期准备工作
施工前组织施工人员对工程的设计图纸和相关施工技术规定的学习和培训，以加强施工技术人员对这个工程的整体把握，并结合工程地质和水文气象条件，制定施工组织设计，为后期施工提供计划性指导，确保工程质量和进度。施工场地准备：有效落实“三通一平”，即通水、通电、通路和场地平整。要求在水泥搅拌桩施工区内清除障碍，合理布置施工机械、水泥储料罐等，确保施工进程，提高成桩质量。施工所采用的水泥应根据地区土质及地下水质所含化学物质的腐蚀性，进行试验，确定其种类、标号和用量，并分析水泥品种与地下水和有机质的固结效果，以便为工程施工提供参考依据，建议使用国家免检产品，确保水泥质量，严禁过期、受潮、结块、变质的水泥【4】。施工前，必须合理配置机械设备，且机械应具备良好的稳定性能，经验收合格后使用。主要机具包括：搅拌桩机、配套水泥罐及喷浆系统、空气压缩机、流量计等。另外应配备适用的电脑记录仪及配套打印设备，为后续施工提供数据资料，保证工程实施的科学性和规范性。水泥搅拌桩开钻之前用清水清洗整个管道并适当加压，检查管道是否有堵漏，待水排进后下钻，以免影响施工质量。
3.参数设计及要求
（1）水泥掺入量：水泥掺入量除块状加固时可用被加固湿土质量的7%～12%外，其余宜为12%～20%，水泥浆水灰比可选用0.45～0.55，水泥搅拌桩固化剂建议采用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。
（2）桩径及桩长：竖向承载搅拌桩的长度应综合考虑上部结构对承载力和变形的要求等因素，最好能穿透软弱土层到承载力相对较高的土层。为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下2 m，水泥搅拌桩直径不应小于500 mm，加固深度不宜大于20 m。
（3）加固范围：水泥搅拌桩的布桩范围可以限制在基础平面内，桩数不宜少于3根，柱状加固可采用正方形、等边三角形等布桩形式。
（4）褥垫层：复合地基应在基础和桩之间设置褥垫层，厚度保证在200～300 mm，选用中砂、粗砂、级配砂石等材料，最大粒径不宜大于20 mm。
4.施工控制及注意事项
(1)项目经理部门安排专人负责水泥搅拌桩的施工,监督水泥搅拌桩施工的全过程。所有施工机械均编号,并将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处,确保人员到位,责任到人。
(2)水泥搅拌桩开钻之前,应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。
(3)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。
(4)对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、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。
结束语
公路软基处理属于隐蔽工程,如施工质量不好,一旦被路堤等构筑物所覆盖,便构成隐患且不好检查及补救。因此,紧抓施工环节,严格施工过程的管理非常重要,只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。
参考文献
[1]刘彪.浅谈水泥搅拌桩在高速公路软土地基处理中的应用[J].建材与装饰（上旬），2011（4）.
[2]岳中成.软基处理水泥深层搅拌桩质量问题原因及防治措施[J].城市建设理论研究，2012（19）.
[3]李纲军.水泥深层搅拌桩处理软基的质量控制措施[J].山西建筑，2009（17）.
[4]岳中成.软基处理水泥深层搅拌桩质量问题原因及防治措施[J].城市建设理论研究，2012（19）.