摘要：水泥搅拌桩是现代市政道路工程施工中常用技术手段，通过加入固化剂使桩体达到施工要求强度，原料多采用水泥粉或水泥浆，利用压缩空气作用将它们压入软土基，通过机械搅拌使其发生物理化学反应，从而形成复合地基。组成部分包括足够强度水泥搅拌桩以及桩间软土。这种地基承载能力将会得到大幅度提高，稳定性得以保障，有效控制沉降现象，在道路施工中优势明显。
关键词：软土地基加固；水泥搅拌桩；技术
一、工程概况
案例为福建省莆田市某市政道路，设计标准为城市主干道，全长1.47km，宽50m，位于木兰溪支流旁，这就导致大部分路基符合软弱地基的实际特征，给现场施工造成了极大的麻烦。在施工过程中，要充分地考虑到软土地基承载能力对整个路基的实际影响。
该地区土层勘测报告显示地层状况可以确定各部分地基承载力情况，将各天然地基基本状况用表1进行表示。
表1 地基承载力容许值
本工程软土地基平面上有显著差异，土质变化大。水泥搅拌桩主要是利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，能使软土硬结成具有整体性、水稳定性、一定强度的地基，是软土地基处理的一种有效形式。但其施工容易受地下土质、地下水等因素的影响，施工质量难以控制，因此如何在复杂的地质情况下保障成桩质量，就成了工程的关键。
二、水泥搅拌桩设计要点分析
1、选取最不利断面
要进行软基处理首先需要选择合适最不利断面，这是施工关键所在。断面选择要综合各方面因素进行整体考虑。首先要考虑因素为填土高度，在选择上着重于较大高度部分；另一重要因素为软土基厚度，厚度较高位置为选择目标。分析需要结合目前工程资料进行，通过各方面因素综合考虑确定最不利验算断面，工程选择确定桩号K0+860处，路基高度2.366m，软基厚度10.2m，取钻孔12土样，水泥搅拌桩设计计算以此资料进行。
2、最不利断面验算
（1）依据公路工程设计规范，建立如图1所示软土地基最不利断面的计算图示。为使道路路基具备更强的整体稳定性，故通过反压护道的方式对路基横断面两侧进行处理，同时铺设厚度为50cm的砂垫层在水泥搅拌桩顶端。
（2）初步选择最不利断面验算。最不利断面验算采用理正岩土工程计算分析软件进行验算，并对验算结果进行分析。通过对计算结果的分析发现，结果中关于水泥搅拌复合地基的承载力参数符合施工要求，在工后使用期15年内，复合地基出现18.3cm沉降。这一数值低于一般路段50cm的容许工后沉降值，同时也低于一般构造物（如通道、涵洞等）基础30cm容许工后沉降值，符合标准要求。由此说明在本次工程施工过程中对软土路段地基使用水泥搅拌桩进行处理后，所获得的复合地基可以获得较为理想的效果。
3、相关参数的设计计算
（1）桩长的确定：若水泥土搅拌桩能穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，则沉降量是很小的。并且水泥土桩从承载力角度，存在有效桩长的问题，单桩承载力在一定程度上并不随桩长的增加而增大。但当软弱土层较厚，从减少地基的变形量方面考虑，桩应设计较长。本工程中根据不同地质情况确定了桩长，如进入持力层，桩长设计为7～10m，桩身采用425号普通硅酸盐水泥。
（2）布桩形式：竖向承载搅拌桩的平面布置采用柱状加固型式，按照三角形梅花桩布置。桩数n可根据计算公式：n=mA/AP确定，其中A为加固面积；AP为单桩截面积，m为桩土面积置换率。
三、水泥搅拌桩施工要点分析
1、桩位平面布置
水泥搅拌桩的桩位平面布置，使用直径为0.5m的水泥搅拌桩，桩间距为1.5m，呈等边三角形进行布置。
2、工艺试桩试验
通过分析工程地质勘察报告发现，此次工程施工区域内的软土地基的含水率在30%～50%这一分布区间内，故对地基进行处理时可通过湿喷法进行操作。初选使用强度等级为42.5级，且水灰比在0.45～0.55之间的普通硅酸盐水泥进行处理，但为确保桩体满足设计需要，需要进行三次试桩试验后方可开展大面积施工作业。经多方研究，并对可行性进行论证，最终确定了第3次试桩的施工方案：①试验14根水灰比为0.5的水泥搅拌桩，同时将减水剂类型以木质素减水剂替换原本的三乙醇胺减水剂，将减水剂含量控制在0.6%左右；②以三喷四搅（即除第一次下钻外，其余几次下钻均喷浆）替换原本四喷四搅的施工工艺；③结合施工机械的实际性能，要求“下2-上1-下2-上2”，（其中1、2均为机械档位），同时水泥搅拌桩需钻入持力层不低于0.5m。根据改良后的施工工艺进行第3次试验，除能获得良好的成桩效果，地基承载力等参数均可达到设计要求外，同时也可以缩短工期和节省工程造价，故而此次改良后的施工工艺能够用于大面积施工。
3、施工工艺流程及施工质量控制
（1）本文进行了三次试桩试验，利用项目设计文件进行综合分析，对所得数据优化，获得最佳参数，以此为参考进行施工作业。在施工中搅拌下沉应用2档，提升应用1档。
（2）工程质量控制：水泥用量受多方因素影响。不同水灰比应用水泥量有所不同，喷浆量也直接决定水泥用量，而水泥搅拌桩质量直接决定于水泥用量，桩体强度明显受到水泥量影响。因此施工中必须把握水灰比情况，掌控合适喷浆量，这直接关系工程最终质量。控制水灰比过程中可充分利用泥浆比重计的作用，通过现场测定确定水泥浆比重。水灰比与水泥浆比重密切相关，可以利用这一关系分析测定结果，最终控制水灰比。对于喷浆量的控制可以利用流量计完成。
四、施工效果检验
（1）施工效果检验工作首先需对水泥搅拌桩的成桩质量进行检测。在成桩7d后，选取总桩数0.5%的水泥搅拌桩为样本进行检测，对样本桩头进行浅部开挖，开挖深度应不少于以停浆面为基准向下0.5m。开挖后，对桩体的直径以及成桩均匀程度进行检测。通过分析检测结果发现，本次施工所制的水泥搅拌桩桩径以及成桩质量均符合设计和使用的各项指标。
（2）对水泥搅拌桩成桩质量检测完成后，还需在其成桩28d后对复合地基的载荷进行试验检测。选择总桩数1%且不少于3处的水泥搅拌桩作为检测样本，使用1.396m×1.396m的承压板开展试验。通过分析试验所得数据，此次试验中各检测点的复合地基承载力特征值均高于100kPa，符合设计和使用的各项指标。由此可见，此次施工的施工效果良好，达到了项目的设计要求。
结束语
综上所述，路基作为公路工程的重要构成部分，对其使用性能有直接影响，必须根据实际地质条件选取相应施工技术，确保工程质量满足车辆通行需求。水泥搅拌桩技术在软土路基处理中得到广泛应用，具有良好的单桩承载能力，提升路基的稳定性，必须严格遵循施工规范规定，加强质量控制措施，构建完善的质量管理体系，尽量减少人为操作失误。
参考文献：
[1]魏海波，李江凤.探讨路基处理技术在软土地区城市道路设计中的应用[J].城市建筑.2014（04）.
[2]赖文军.浅谈水泥深层搅拌桩在公路软土地基施工中的应用[J].科技资讯.2011（22）.
论文作者:陈天真
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/31
标签：水泥论文; 地基论文; 水灰比论文; 断面论文; 路基论文; 土地论文; 不利论文; 《建筑模拟》2018年第10期论文;