【摘 要】在高速公路建设中，软土基地的处理问题不可避免。软土地基的处理质量对高速公路建设的稳定性和可靠性起着决定性作用，施工中的众多安全隐患也通常是由于软土地基的不当处理导致的。深层水泥搅拌桩作为一种应用极为广泛的软土地基加固处理方法，在保证地基加固质量、降低工程造价、缩短工程周期方面的效果都非常显著。本文首先简要介绍了高速公路软土地基处理以及深层水泥搅拌桩的概念，然后详细阐述了深层水泥搅拌桩的实际施工应用，最后介绍了高速公路软基处理中深层水泥搅拌桩的质量检验方法，以期能对实际公路工程中深层水泥搅拌桩的应用提供指导。
【关键词】软土地基；深层搅拌桩；施工流程；
1.高速公路软基处理与深层水泥搅拌桩概述
软土地基具有天然空隙比大、含水量大、压缩性高以及抗剪强度低等工程性质，基于此，在高速公路建设中，处理解决软土地基的不良工程特性成了一项重要工作。如果不采取合适的加固措施来改善软土地基土的工程性质，将可能会给后续的施工作业带来重大的质量、安全隐患，出现路面断裂、路基失稳以及公路沉降过大等问题。深层水泥搅拌桩就是目前国内应用最多的软土地基处理方式。
深层水泥搅拌桩的工作原理是将水泥和水配制成浆液喷入软土地基中，利用深层搅拌机将水泥和地基土原位搅拌，通过水泥颗粒和软土间的水土颗粒之间的反应生成有别于原状土的结构特征，可以称为复合地基。复合地基承载力明显提高，沉降量随之减少。我国深层水泥搅拌桩技术引用自日本，并通过国内大量的工程实践不断改进和提升，目前已经形成了较为成熟和先进的施工体系，被广泛应用于各类建筑、市政道路等工程的软土地基处理中。该软土地基处理技术有两个明显优点：一是施工便捷，施工周期短，能显著降低工程造价；二是成效显著，经深层水泥搅拌桩处理形成的复合地基承载力显著增强，抗竖向变形能力明显提升。
2 深层水泥搅拌桩的施工应用
2.1深层水泥搅拌桩施工准备
深层水泥搅拌桩施工准备包括三个部分的内容，一是施工前的人力物资准备，二是进行试桩工作，三是明确工程参数及要求。
施工前的人力物资准备主要是组织施工人员熟悉设计图纸，制定工作计划，做好施工场地“三通一平”（通水、通电、通路以及场地平整），选择合适的水泥等材料的种类及标号，按照施工计划安排好机械设备进场，以及对机械设备进行清洗等工作。
通过试桩工作，一是确定施工设计参数，如钻进速度、提升速度以及喷浆压力大小等参数，二是根据单桩承载力试验确定适用于本工程的施工掺入比，校核复合地基承载力，三是掌握下钻和提升的阻力，判断是否需要采取辅助性的技术措施。从而确定成桩是否能满足所需技术要求。
深层水泥搅拌桩施工前需要明确各项工程参数和要求，这包括水泥的掺入量、桩的长度和直径、褥垫层材料及厚度、地基承载力特征值大小、布桩的范围等。通常采用强度等级32以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量视软土地基需要加固的情况而定，一般为12%～20%，水泥浆水灰比控制范围为0.45～0.55。水泥桩桩长最好是能够穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层，但不宜超过20m。布桩范围限制在基础平面内，桩数一般不少于3根。褥垫层位于基础和桩之间，材料为中砂或粗砂，厚度不小于20cm。由试桩确定单桩的地基承载力，要注意桩身材料强度确定的单桩承载力应大于或等于由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。
2.2深层水泥搅拌桩工艺流程
深层水泥搅拌桩的工艺流程如下：首先是桩位放样，让钻机就位。接着让钻机钻进到设计深度后打开高压注浆泵，反循环提钻并喷水泥浆。然后上升到工作基准面以下0.3 m时，循环钻进至设计深度。最后一次钻进完成后，提升钻机至地表，即完成本桩施工，可以考虑进行下一桩的施工。
2.3 深层水泥搅拌桩施工控制要点
深层水泥搅拌桩施工过程首先要注意的是水泥浆的使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水泥浆经均匀搅拌和过滤后，必须尽快使用，一般来说不可超过两小时，搅拌过程中注意控制水灰比，以及搅拌的时间及次数。使用前应用水泥浆比重测试仪进行测量，检查水泥浆水灰比是否满足设计要求。其次是喷射水泥浆时要根据实际情况控制好喷浆压力以及每次的喷浆量，第一次下钻时的喷浆量小于总量的一半。然后是要保证水泥桩的垂直度，其偏差控制在1%以内，且桩身偏差应小于50mm。最后要控制好水泥搅拌桩桩端、桩顶以及桩身各部分的质量和位置，提高桩的稳定性。
3.高速公路软基处理中深层水泥搅拌桩的质量检验
3.1深层水泥搅拌桩质量检验方法
高速公路软土地基处理中深层水泥搅拌桩的质量检验方法根据检验的具体部位和检验的时间有所不同。
在深层水泥搅拌桩成桩7天后，可通过轻便触探法检验水泥桩桩身的质量。轻便触探的深度通常在桩顶向下4m以内。具体操作是将轻便触探器中附带的勺钻于水泥搅拌桩的桩身中心钻孔，取出部分桩芯，观察桩芯内是否有未搅匀即成团的大颗粒，以及其颜色是否趋于一致。
在深层水泥搅拌桩成桩28天以后，可采用钻孔取芯法来检查桩的完整性、水泥和土的均匀混合程度以及施工长度，控制钻孔取芯频率在1%至1.5%间。具体操作是由现场监理工程师制定均匀部位，送样至实验室进行28天龄期的无侧限抗压强度试验，并留足量试件进行三个月龄期的无侧限抗压实验，从而评判深层水泥搅拌桩的施工质量。
对于软土地基承载力极低的地方或者施工质量存在争议的地方，可以在深层水泥搅拌桩成桩28天后进行随机抽检。通常情况下随机抽检的水泥搅拌桩数量不少于总数量的千分之二，同时要保证至少三根以上。在实验室进行强度实验时采用的最大载荷量应为单桩或符合地基设计荷载的两倍。
3.2深层水泥搅拌桩检验合格标准
同批检验的水泥搅拌桩合格率应至少达到90%以上，才能判断该批次的水泥搅拌桩施工质量满足要求，如果不合格率在10%~20%，可以采取补桩措施，其他情况则需要分析施工问题，重新进行深层水泥搅拌桩施工。此外，可以通过现场观察法初步判定水泥桩是否符合标准，一般来说质量达标的水泥桩状体圆匀，不存在缩颈和回陷现象，各桩间距均匀。
3.3深层水泥搅拌桩检验后的处理
检验完后，应用同等强度的水泥砂浆回灌密实取芯所留下的缺口，必要时还应采取补桩措施。
4 结语
深层水泥搅拌桩处理软土地基效果显著，其施工操作简便，对于环境造成的污染小，施工成本也较低，在高速公路软土地基处理中应用十分普遍。但在应用深层水泥搅拌桩施工技术时也需要注意根据设计要求明确各项施工参数，合理选择施工机械，科学严格地控制施工流程，同时加强水泥桩成桩后的检测，以提高深层水泥桩施工水平，给高速公路建设工程提供稳固可靠的支撑。
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论文作者:高杨,李虎强
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/11
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