浅谈水泥搅拌桩在特殊路基处理中的应用

倪龙裕

摘要：目前为了满足地区经济发展的需要，促进区域之间的商业投资合作，有利于地区间物流的运输便利，道路工程的建设变得尤为重要。而道路工程中特殊路基的处理质量是关乎整个工程建设成败的关键。由于特殊路基处理的施工方法较多，故本文主要选取水泥搅拌桩在道路特殊路基处理中的应用进行浅析和探讨。

关键词：特殊路基；水泥搅拌桩；质量控制

前言：对于特殊路基处理而言，工程中往往采用的处理方法有换填、加筋垫层、水泥土复合地基、刚性桩、堆载预压或真空预压、或联合使用堆载和真空预压、强夯及注浆加固等工艺。而如何选择哪种施工工艺进行路基处理，不仅要从前期掌握的地勘资料的详细情况进行深入分析，而且还要从工期、造价、质量及施工工艺的难易程度等多方面角度进行综合比选。下面介绍水泥搅拌桩的应用进行论述。

1、特殊路基处理方案的设计比选

1.1、前期地质勘探工作的充分必要性

以金光大道为例，该道路设计为一条连接港口的城市主干道。设计时速为60km/h，双向六车道，全长为3.96km。从前期地质勘探掌握的资料来看，该项目位处于滨海平原工程地质区，涉及到的不良地质有填土、软土、盐渍土及可液化砂土等，其中软土层位1-2层及1-4层。

1-2层为淤泥质粉质黏土，部分为淤泥，灰褐色～灰色，流塑，局部软塑，土质不均，局部地段夹粉砂、粉土薄层，具高孔隙比，高压缩性，连续分布，层顶埋深0.60～10.5m，层顶标高-6.32～3.54m，层底埋深2.8～10.9m，厚度0.5～5.0m。

1-4层为淤泥质粉质黏土，部分为软黏土，灰褐色～灰色，流塑，局部软塑，土质不均，局部地段夹粉砂、粉土薄层，具高孔隙比，高压缩性，连续分布，层顶埋深17.8～20.3m，层顶标高-16.2～14.8m，层底埋深21.2～22.3m，厚度1.30～3.8m。

1.2、特殊路基处理设计比选原则

对于本案例中特殊路基处理的设计方案比选原则主要从三方面进行分析：①设计基准期及允许工后沉降；②稳定验算的安全系数；③特殊路基设计。根据地勘资料及工程经验，金光大道路基底连续分布0.5m～5m厚1-2层软土，发现湿喷桩复合地基法、堆载预压法均能有效降低工后沉降，加筋土路基法效果不佳。由于在项目初步设计阶段，专家评审会上在软基处理中给出的两种方案（堆载预压和水泥搅拌桩），建议采用了水泥搅拌桩施工，取消了堆载预压，主要是考虑到堆载预压工期较长，不适宜在本项目上使用。

2、水泥搅拌桩固结原理及施工工艺

水泥搅拌桩是以水泥或石灰为固化剂，通过搅拌桩机对土层进行强制搅动，并通过喷浆口将水泥或石灰注入至土层中进行混合拌合，使水泥和土进行化学反应并最终形成具有整体性、水稳定性和强度的水泥土的施工工艺。该工艺具有无噪音、施工简便、无污染、无振动、工期短等优点常被用于工程软基处理之中。它适用于处理淤泥、淤泥质土、素填土、软—可塑粘性土、松散—中密粉细砂、稍密—中密粉土、松散—稍密中粗砂和砾砂、黄土等土层。不适用于含大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土，硬塑及坚硬的粘性土、密实的砂类土以及地下水渗流影响成桩质量的土层。

该施工工艺可分为干喷和湿喷两种。加固深度是应用软基处理中的重要环节，干喷的加固深度不宜大于15m，湿喷加固深度不宜大于20m。在工程中常采用的设备主要为PH-5A正反搅拌桩机，共有6个档位（5个前进挡加1个倒挡）。在喷粉（浆）机上必须安装喷粉（浆）量自动记录装置，并对其进行标定。在正式施工前，应进行工艺性试桩，选取数量不得少于3根，多头搅拌不得少于3组，并对其质量进行必要的检验。

水泥搅拌桩施工过程中，应时刻注意观察钻进和提升速度，严格控制喷粉（浆）量，当发现喷粉（浆）量不足时应整桩复打。就以干喷法施工为例，对于水泥搅拌桩（干喷）的施工主要步骤为：

①测量放样

施工前先平整场地，根据设计桩位进行施工放样采用石灰线进行标示，在桩位处用竹筷子设立标记，以便进行桩基对位。。

②钻机就位及调直

组装架立搅拌桩机。检查主机各部的连接，液压系统、电气系统、粉喷系统各部分安装试调情况及粉罐、管路的密封连接情况是否正常，做好必要的调整和紧固工作，排除异常情况后，方可进行操作。安装钻机时，将钻机对准桩位，调平桩机机身以保证桩的垂直度。

③钻进

钻机调整好后，启动主电机准备下钻，待搅拌桩机钻头接近地面时启动空压机送气。

先启动内钻杆钻头反向旋转，后启动外钻杆钻头正向旋转，然后启动加压装置，加压装置中的链条同时对内外钻杆加压，使内外钻杆沿导向架向下，内钻头先切土、入土，外钻头后入土、搅拌。

钻进速度应严格控制，使土体能完全破碎，以利于灰土拌和均匀。一般钻进速度采用0.8-1.2m/min，进入硬土层用0.7-0.8m/min。在下钻过程中，要注意观察内、外钻杆的电流变化，正常钻进过程中内钻杆钻进电流值为20～30A，如发现电流有异常变化，应停止下钻。

④喷灰、搅拌

开启喷粉装置，在内钻头（反向）入土后喷灰，其二层旋转叶片作用为：下面一层是破土，上面一层为搅拌；外钻头（正向）入土后，其二层旋转叶片作用为搅拌、压灰；直到设计深度，桩端应就地持续喷灰搅拌10秒以上。钻进过程中，管道压力控制在0.6-0.8Mpa。

⑤提升、搅拌

在钻进达到设计深度时提升搅拌机、关闭送灰泵，先将外钻杆钻头换向反向，后对内钻杆钻头换向正向，同时对加压装置换向，链条将钻头提升直至地表或设计桩顶标高以上50cm，外钻杆提升搅拌时的电流值一般为40～50A。在钻杆提升过程中，应送气，提升搅拌时管道压力保持在0.3-0.6Mpa左右，主要目的是防止喷灰口堵塞。

⑥停机记录。

钻头提升地面以后，关闭喷粉发送器，停止空压机，消散所有管道压力，打印喷粉记录小票，桩机主电机停机。填写《粉喷桩施工记录》完成单桩施工记录，并检查记录上的施工钻长、工作时间、实际水泥用量、提升速度、喷粉压力，每延米水泥用量等数据是否符合设计，并经现场专业监理工程师签字认可。

⑦移动钻机到下一个桩位，进行下一根桩的施工。

3、水泥搅拌桩的质量控制

水泥搅拌桩属于隐蔽工程，其施工质量的好坏直接影响到软弱地基上路基的稳定性，决定路基工后沉降量的大小。为了保证搅拌桩的施工质量，在施工中通过检查施工记录来核验单桩水泥用量。桩体的竖直度应抽查施工记录，抽查评率为2%且不少于2根。桩距和桩径可以通过人工开挖桩头，再用钢尺进行量测进行抽检。而对于桩长应结合施工记录和钻芯报告结果来判定是否符合设计及规范要求。通过钻芯取样得到的强度检测报告来分析判断该批桩强度是否达到设计要求。

在施工现场对于成桩的外观质量检测可以在成桩7天后采用浅部开挖桩头的方法，对成桩外观质量进行检测，目测检查桩体的成形情况及搅拌的均匀性，量测成桩直径以及桩间距。

工程中在进行现场水泥搅拌桩钻芯时也会发生取出的芯样不成型、不均匀、或者取出的芯样长度不够等现象。应考虑施工工艺技术是否合理，或者施工质量控制措施是否落实到位。比如在干法作业施工中，原材料检验合格及喷粉量满足设计要求的前提下，依然出现了芯样不成型现象，可以考虑将干法施工调整为湿法施工，同时钻芯位置应调整为在桩径方向2/5处、桩长范围内垂直钻孔取芯。再如芯样不均匀或长度不够的现象，可能是由于提升速度未控制好、喷灰（浆）量控制不当、停灰（浆）面未控制在高于桩顶设计标高300～500mm等因素有关。

结语：总而言之，水泥搅拌桩施工技术已经相当成熟，在道路工程中广泛用于软基处理中。在工期方面，可以增加相应的设备数量大面积施工来缩短施工工期，而在工程质量方面，有较为完善的施工技术细则及相关规范进行指导，所以能够更好的保证软土地基加固处理的质量和水平。

参考文献：

[1]陈廷文.浅谈水泥搅拌桩在软基施工中的质量控制措施[J].黑龙江科技信息,2015(11):264.

[2]杨敏.浅谈水泥搅拌桩在路基软基处理中的应用[J].科技展望,2015,25(12):20.