河北建设集团股份有限公司 河北 071051
摘要：水泥搅拌桩是软基处理的一种形式，它将水泥作为固化剂的主剂，使水泥与土发生物理化学反应，从而提高土基的强度，其适用范围广、成本低、无公害等特点，主要用于形成复合地基、支护结构、防渗帷幕等。本文结合白洋淀大道工程的实际情况，从设计、施工要点、质量检验等方面对滞洪区公路软土路基的水泥搅拌桩施工做简要叙述。
关键词：水泥搅拌桩；滞洪区公路；软基处理
一、前言
水泥搅拌桩是软基处理的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。水泥土搅拌桩广泛应用于淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土等地基。本文以白洋淀大道利用水泥土搅拌桩的方法成功解决滞洪区软土路基加固的工程实例，详细阐述了水泥土搅拌桩在滞洪区软土路基加固的施工工艺流程、方法、质量检验等控制环节。
二、工程概况及设计方案和要求
白洋淀大道项目位于河北省保定市东部，属于平原地区，为洪积冲击平原，路线穿越区域，地层表层为耕植土，其下为第四系全新统冲洪积成因的亚黏土、砂，上部的亚黏土呈可塑至硬塑状态，地下水质良好，储量丰富，水质清澈甘甜、中性，适用于灌溉和饮用。该项目K14+148-K29+666段地处滞洪区，中下部的亚黏土呈可塑及软塑状态，土体结构欠密，均为软地基，需对路基进行处理，避免公路竣工后路基出现整体下沉现象。对于该段落软基设计采用深层水泥搅拌桩的处理方案，深层水泥搅拌桩顶部采用30厘米厚砂砾垫层处理+土工格栅。
水泥搅拌桩按照等边三角形布置，桩间距1.5米，桩径0.5米，桩长6.0米；设计水泥掺入比为＞17%，室内配合比设计28d无侧限抗压强度：qu≥1.5MPa；90d单桩承载力≥150KPa，90d 复合地基承载力≥130KPa。
三、水泥搅拌桩施工应用
（一）施工前地质调查
施工前对K14+148-K29+666段地基进行了地勘调查，现场施工人员通过洛阳铲对处理范围内各土层取样，经试验室检测，各个段落的土层情况相差不大，主要数据见下表：
通过现场取样检测，土的实际含水量小于30%，确定水泥土搅拌桩宜采用湿法施工。
（二）施工准备
1、组织现场施工人员熟悉图纸及施工方法，做好技术和安全交底。
2、施工现场做到三通一平，水、电、施工便道、场地平整。
3、组织水泥（具备出厂合格证和材质单）进场，现场取样送试验室检验且合格。
水泥的现场存放满足防水防雨要求。
4、做好桩基定位放线工作。根据设计图纸提供的定位，搅拌桩按正三角形布置控制点及桩位布置图，用经纬仪引测出定位轴线，根据定位轴线设置桩位控制桩，然后根据搅拌桩按正三角形布置，桩间距１.5米，用钢尺量距定出每个桩位，以钢筋或木签作标记，标记要保护好，防止重复放样，增加工作量。桩孔放样位置与图纸位置偏差小于50mm。
5、组织施工机械设备、工具的进场，钻孔设备采用长螺旋钻机，设备开机前检修、试调，检查桩机运行和输料管畅通情况。
6、标定搅拌机械的灰浆泵输送量、灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和钻头提升速度等施工工艺参数。
（三）试桩施工，方案比选
1、试桩方案
试桩施工地点位于桩号K17+500—K20+500内K20附近，拟采用两种施工工艺，各施工工艺试桩9根。
方案一：两喷四搅，试桩9根，依次桩体编号为1—9依次，依次每3根一组；两喷四搅深层搅拌法的施工程序为：放线布桩位→深层搅拌机定位→预搅下沉（制配水泥浆）→喷浆搅拌、提升→重复搅拌下沉→重复搅拌提升直至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩、重复以上工序。
方案二：四喷四搅，试桩9根，依次桩体编号为10—18，依次每3根一组。四喷四搅深层搅拌法的施工程序为：放线布桩位→深层搅拌机定位（制配水泥浆）→预搅喷浆下沉→喷浆搅拌、提升→重复搅拌喷浆下沉→重复搅拌喷浆提升直至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩、重复以上工序。
2、两喷四搅施工
钻机准备就绪后钻头下沉至要求的加固深度；再匀速提起搅拌机（下沉速度与提升速度由变速箱档位人工控制），与此同时开动压浆泵，将水泥浆从深层搅拌机中心管不断压入土中，由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边喷浆直到提至地面，即完成一次搅拌过程。重复搅拌下沉和重复搅拌提升一次，即完成一根柱状加固体。
控制搅拌机的提升速度，使之均匀提升，提升要连续不间断的注浆，控制注浆量也要保证搅拌均匀。严格控制搅拌机搅拌下沉和提升速度，编号1—3搅拌下沉和提升速度不超过1m/min，编号3—6搅拌下沉和提升速度不超过2m/min，编号6—9搅拌下沉和提升速度不超过3m/min。
3、四喷四搅施工
钻机准备就绪后开始备浆，钻头下沉开始开动压浆泵喷浆至要求的加固深度；再匀速提起搅拌机（下沉速度与提升速度由变速箱档位人工控制），由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边喷浆直到提至地面，即完成一次搅拌过程。重复搅拌下沉和重复搅拌提升一次，即完成一根柱状加固体。
控制搅拌机的提升速度，使之均匀提升，提升要连续不间断的注浆，控制注浆量也要保证搅拌均匀。严格控制搅拌机搅拌下沉和提升速度，编号10—12搅拌下沉和提升速度不超过1m/min，编号12—15搅拌下沉和提升速度不超过2m/min，编号15—18搅拌下沉和提升速度不超过3m/min。
4、试桩工艺总结
施工方案一两喷四搅在施工过程中较多次发生喷头被堵现象，施工功效较低。施工方案二四喷四搅无堵喷头现象的发生，施工顺畅。
成桩28d后分别对采用两种方案施工的桩基进行了取芯检测和承载力检测，取芯检测采用探矿用长钻头取芯机进行取芯，经检测，方案一芯样不均匀，不完整，无侧限抗压强度不均匀，离散性大，评定为不合格；方案二芯样完整、无侧限抗压强度满足设计要求。
成桩后90d后复合地基承载力采用静载试验中的慢速维持荷载法，通过P-S曲线分析，单桩地基承载力，采用静载试验中的快速维持荷载法，通过Q-S、S-lgt、S-lgQ曲线分析。经分析方案一复合地基承载力fspk＜130Kpa，不满足设计要求；单桩地基承载力Qu＜150Kpa，不满足设计要求；方案二复合地基承载力fspk≥130Kpa，满足设计要求，单桩地基承载力Qu≥150Kpa，满足设计要求。
通过在K20附近处组织实施水泥搅拌桩试桩施工方案对比，使我们更深入地了解了水泥搅拌桩的施工工艺流程及需要注意的问题，通过水泥搅拌桩现场钻芯取样及水泥搅拌桩地基荷载实验表明试桩工艺四喷四搅，搅拌机钻头下沉速度不超过1.0-1.8m/min、提升速度不超过1.2-2.0 m/min更加适合本项目水泥搅拌桩工程大面积施工，本项目亦全部采用四喷四搅的施工工艺进行施工，处理后的路基地基各项指标满足设计要求，经后期长期监测，该方法有效控制了路基工后沉降，应用效果良好。
四、水泥搅拌桩施工过程中的质量控制要点
（一）钻机技术性能和各项指标能够满足施工要求。储浆罐容积满足一桩一罐，能够保证在整个喷浆过程中不停地搅拌。
（二）搅拌机提升至地面以下1m时用慢速；当喷浆口即将出地面时，停止提升，再搅拌十秒，以保证桩头均匀密实。
（三）灌注连续，施工因故停故喷浆时，将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时，再喷浆提升。
（四）搅拌机喷浆提升的速度和次数符合施工工艺的要求，派专人记录搅拌机每米下沉或提升的时间，施工中发现的问题及处理的情况均注明。
（五）在软土层位置降低提升钻速，水泥浆压力与钻速匹配，保证足够的水泥浆与土充分搅拌均匀。
（六）有专人作好施工记录。
（七）水泥浆按试验室提供的配合比拌制。拌好的水泥浆不得离析，不得停置时间过长。专人记录水泥用量，并记录泵送水泥浆的开始结束时间。
（八）准确测量基础部位设计桩顶标高。
（九）施工现场必须配质检员，全程监控。
五、结论
采用四喷四搅的水泥搅拌桩对滞洪区的路基软基进行处理，从检测效果来看处理效果良好，采用水泥搅拌桩进行软基处理是成功的，通过简单的施工工艺，优质高效完成了施工任务，不但节约了工期，而且降低了成本。路基软基处理属于隐蔽工程，如施工质量控制不好，对路基的施工质量构成隐患，因此，加强施工过程的管理非常重要。通过本工程采用水泥搅拌桩处理滞洪区公路软基的应用，我们积累了些经验，今后，随着社会科学技术的不断发展，我们也会探索其他更先进、更合理的施工方法。
参考文献：
[1]复合地基技术规范：GB/T50783-2012[S].北京：中国计划出版社，2013.
[2]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范：JGJ79-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.
[3]中国建筑科学研究院.建筑基桩检测技术规范：JGJ106-2014[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.
论文作者:吴浩楠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/23
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