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摘要：笔者长期从事路桥路基路面现场施工管理工作，对于常见软基路面的加固处理方法有自己的认识和理解。本文主要了介绍水泥搅拌桩的施工机理和在某工程道路软基加固中的应用，旨在于同行探讨学习，共同进步。
关键词：水泥搅拌桩；施工原理；施工应用
1、引言
水泥搅拌桩复合地基，是在地基中设置竖向强度较高的水泥搅拌桩，由桩体与桩周土共同承担上部荷载的一种人工地基，对提高地基承载力具有明显的效果。某工程道路路基软土地基采用该项技术进行软基加固，取得了良好的技术经济效益。
某工程路全长15.848公里。公里等级为一级公路，路面采用沥青砼路面，设计行车速度80km/m。本地区属珠江三角洲冲积平原，路基处于饱和状态淤泥和淤泥质软弱地基，设计采用水泥搅拌桩加固处理。
2、工程地质及水文地质概况
2.1工程地质条件
根据钻探揭露，沿线地层主要有：人工填土、海陆交互相沉积层、第四系冲洪积层、第四系残积层及基岩。现自上而下分述如下：
①人工填土层：主要为粘性土、砂土，呈松散～稍密状。
②第四系海陆交互相沉积层：根据物质成分及粒组组成的差异，该土层可分为以下10个亚层。
1）淤泥：灰黑色，饱和，流塑，主要由淤泥质粉粘粒组成，含贝壳及少量腐殖质。
2）粉质粘土：浅黄色、灰白色，湿，软塑～可塑，主要由粉粘粒组成，含较多中砂，无摇震反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。
3）中砂：灰白色、浅黄色、松散为主，主要由石英质中粒组成，磨圆度较差，分选性较好。
4）淤泥：灰黑色，饱和，流塑，主要由淤泥粉质粘粒组成，含少量腐殖质，局部夹团状及薄层粉细砂。
5）细砂：灰白色、浅黄色，松散为主，主要由石英质细粒组成，含较多粉粘粒，磨圆度较好，分选性一般。
6）淤泥质粉质粘土：灰黑色，饱和，流塑，主要由淤泥粉质粘粒组成，含少量腐殖质，局部夹团状及薄层粉细砂。
7）中砂：灰白色、浅黄色、稍密为主，主要由石英质中粒组成，磨圆度较差，分选性较好。
8）粉质粘土：灰白色、浅黄色，湿，软塑～可塑，主要由粉粘粒组成，含较多中粗砂，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。
9）细砂：灰白色、浅黄色，松散为主，主要由石英质细粒组成，磨圆度较好，分选性一般。
10）中砂：灰白色、浅黄色、稍密为主，主要由石英质中粒组成，磨圆度较一般，分选性较好
③冲洪积层：
粉质粘土：棕红色、黄褐色，湿，可塑，主要由粉粘粒组成，切面稍有光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。
④ 残积层：
1）粉质粘土：棕红色、湿，可塑～硬塑，主要由粉粘粒组成，粘性较强，由泥质砂岩风化残积而成，原岩结构可辩。
2）砂质粘土：棕红色、黄褐色，湿，可塑～硬塑，主要由粉质粘土组成，残留原岩结构，泡水软化，手捏易成砂状，由混合岩残积而成。
④基岩
基岩为泥质砂岩及混合岩，按风化程度划分为全风化岩、强风化岩、弱风化岩及微风化岩。
2.2工程水文条件
根据勘察结果分析，场地各岩土层，各砂层为强透水性地层，地下水以大气降水及地表水渗补为主，稳定地下水位埋深1.3～4.3m，其稳定水位随地形及季节性气候影响而波动，结合该工程水文地质条件，本工程采用水泥搅拌桩复合地基的软基处理。
3、水泥搅拌桩的施工原理和特性
水泥搅拌桩加固地基的机理是利用深层搅拌机在钻孔过程中，用高压将浆液固化剂喷入被加固的软土中，凭借机械上特制的钻头叶片的旋转，使固化剂与原位软土就地强制搅拌混合。固化剂进行一系列物理化学反应，使桩位原土由软变硬，形成整体性好、水稳定性强和承载力高的桩体。这种桩体与桩间土相互作用形成比天然软地基承载力有大幅度提高的复合地基。目前在实际工程中所用的固化剂主要是水泥或石灰，喷拌成水泥土或石灰土桩。按固化剂喷入的形态（浆液或粉体），而采用不同的施工机械组合。
由于水泥搅拌桩是由水泥或石灰作固化剂而形成的灰土桩，它既不能掺入高强度的粗石骨料，也不能通过配置钢筋的方法来提高自身的承载力，所以水泥搅拌桩仅考虑竖直荷载的作用，不象砼桩那样，承受竖向力的同时还能承受水平力。它的刚度、抗压强度和抗侧向压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。由于水泥搅拌桩所用的固化剂是在钻孔过程中，通过钻杆喷入土层中的，桩截面中心的钻杆占去一定的空间，钻头叶片端头越近搅拌力矩越大，使灰土搅拌愈均匀。因此桩身截面的强度是不均匀的，中心轴处强度最低，沿截面径向由中心轴向外边缘强度逐渐增强，在水泥搅拌桩施工过程中应复拌一次，以便提高混合土的均匀性是非常必要的。
4、水泥搅拌桩在某工程路工程中的应用
4.1设计
本工程软土路基设计采用水泥搅拌桩加固处理。设计桩径为50cm，平面上呈正方形布置，间距根据计算确定，一般为1.0～1.4m，水泥搅拌桩处理深度一般应穿透软土层，进入持力层不小于50 cm。单桩承载力特征值不小于100KN，复合地基承载力特征值河道拓宽段不小于140kPa，一般路段不小于120kPa。
为保证复合地基承载力及路基的稳定性，要求桩身无侧限抗压强度为：R28≥1.2MPa，R90≥1.8MPa，配浆掺入比按试验选用7%～20%。
为了保证水泥搅拌桩的施工质量，要求施工时桩身全程复搅2次，以提高桩的承载力。
桩身材料要求：水泥采用强度等级不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥。
施工机械要求：施工机械应配置带电脑自动记录的流体计量设备。
4.2施工工艺：
①施工放样：依据设计图纸进行实地放样。
②制备水泥浆：按设计确定的配合比拌制水泥浆。
③搅拌机械就位，将搅拌头对准设计桩位。
④启动电机，待搅拌头转速正常后，边旋转切土边下沉。搅拌机下沉时开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，直至达到加固深度。
⑤提升喷浆搅拌，搅拌机钻到设计深度后，提升搅拌机，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，直至离地面50cm。
⑥重复上、下搅拌，为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再搅拌机提升出地面，搅拌过程同时喷水泥浆。
⑦移动设备，再进行下一根桩施工。
4.3质量检验内容和方法
（1）材质检查
①每批水泥必须附有生产厂质保书。使用时间须在该批水泥质量保证期内；
②每种品牌的水泥均需抽样送交检测中心进行物理力学性能试验。
（2）施工工艺检查
检查现场施工工艺参数及每根桩的施工记录，包括桩号、桩长、水泥比、水泥用量、灰浆密度、搅拌时间等。
（3）成桩质量检查
在成桩28天后，按设计要求的频率抽芯取样，检验桩身强度。
4.4施工质量控制
从原材料进场开始至搅拌桩施工结束的每一道工序都严格把质量关。搅拌桩施工中尤其要抓好以下方面：
（1）严格控制水泥质量，对所用的水泥按照国家有关规范进行抽样检查，杜绝不合格材料用于本工程。
（2）控制桩长和桩径不小于设计
（3）控制好钻机的提速和转速，以保证加固范围内每一深度得以充分搅拌，确保桩身强度和均匀性，使其达到设计要求。
（4）浆液应严格按预定的配比拌制。经常检查水泥浆液的水灰比和密度。制备好的浆液不得离析，不得停置过长。
（5）泵送浆前，管路应保持潮湿，以利输浆。
（6）根据成桩试验确定的技术参数进行施工。操作人员应记录每米下沉时间、提升，记录送浆时间，停浆时间等有关参数的变化。
（7）送浆必须连续，拌和必须均匀。一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，应使喷浆搅拌机下沉至停浆面以下1.0m，待恢复供浆后再喷浆提升。
（8）水泥搅拌桩施工中若发现喷浆量不足，应在旁边补桩一根，复打的喷浆量仍不小于设计用量。
5、工程实效
施工完28天后，现场进行了复合地基静载试验，从试验的结果来看，复合地基承载力满足设计要求。试验结果详见下表。
6、结语
从检测数据验证，该工程路工程采用水泥搅拌桩，达到了软基加固的目的，取得了良好的工程效益。与同直径的高压旋喷桩相比较，每米造价仅为高压旋喷桩的1/5～1/4，水泥搅拌桩工程费用更具经济性，很好的控制了工程成本，发挥了高效的工程经济性。
参考文献：
（1）.《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006；
（2）.《公路工程技术标准》JTGB01-2003；
论文作者:赵梓宏
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期
论文发表时间:2015/9/23
标签：水泥论文; 固化剂论文; 地基论文; 工程论文; 浅黄论文; 淤泥论文; 灰白色论文; 《基层建设》2015年15期论文;