水泥搅拌桩在公路软基处理中的应用

水泥搅拌桩在公路软基处理中的应用

摘要：水泥搅拌桩是公路工程软基处理最为常用的方法之一，具有施工速度快、施工方便、无振动、无污染、工后沉降小等诸多优点。虽然，水泥搅拌桩施工工艺已经比较成熟，在公路工程软基处理中的应用也十分的广泛，但是，由于它属于隐蔽工程，施工控制难度大，所以我们仍然不能掉以轻心。本文对水泥搅拌桩的施工控制及质量检验进行了探究。

关键词：水泥搅拌桩；公路工程；软基处理；施工工艺 引言

随着国内公路不断的建设，水泥搅拌桩工程普遍用于公路的地基处理加固工程。水泥搅拌桩是利用水泥和粉煤灰作为固化剂，通过特制的搅拌机械，将水泥固结剂与需加固深度范围内的软土强制拌和，使其固结成具有整体性、水稳定性和满足设计强度的水泥土。它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果。

一、深层水泥搅拌桩的作用原理及存在的局限性

深层水泥搅拌桩是利用水泥、水配制成浆液等作为固化剂，用专用搅拌钻机将固化剂等喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。这种搅拌桩技术可以有效提高地基的强度和承载力、平整度，但也存在一定的局限性：地面容易出现冒浆现象，这与水泥的掺入量有一定关系，搅拌后的整合不够坚固；桩身竖向分布不均匀，导致桩身强度不够；桩身强度横向分布不均匀，导致地基内形成了成块的水泥凝固体；桩间距较小，虽然会使路面更加坚固，但是桩土的协调性难以达到，同时也会增加工程的成本。

二、水泥搅拌桩在公路软土地基中的应用

1、水泥搅拌桩的设计

（1）水泥搅拌桩的平面布置通过对施工场地及场地土层钻探研究分析，得到水泥搅拌桩最适宜的规格：在平面上呈六边形，直径采用0.5m，间距采用1.6m左右，桩身设计无侧限抗压强度大于1.2MPa。

（2）水泥搅拌桩的材料设计要求水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.45左右。由于施工现场软土地基天然含水量比较高，为了增加水泥搅拌桩水泥浆液的和易性、稳定性,提高早期强度,制备水泥浆时需要掺加高效减水剂和经过室内配合比试验确定的2%TMS的早强剂。

（3）水泥掺量通过室内配合比试验，确定水泥搅拌桩的水泥掺量。水泥掺入量应该根据土壤天然含水量、孔隙比的不同，而作出相应变化。

2、水泥搅拌桩的施工

（1）施工前的准备

首先，场地准备。平整场地需要清除桩位所在地的地表、地下所有的障碍，包括路面破除、树根和生活垃圾等；当场地低洼时需要用中粗砂填满至水位以上50cm；其次，放样。施工人员要在施工段打上起点和中桩，边界区域用灰线标出，在监理工程师认可后才能施工。四周多放出两排桩位作为下次放样依据，局部放出小样段落记清桩号；同时，机械准备。经过相关计量部门检验标定，为了方便在施工过程中随时观察水泥搅拌桩的深度，钻机导向架内外两侧由上至下必须每隔0.5m标注一个刻度，同时为了检查水泥搅拌桩垂直度，钻机导向架中间挂有能检查钻机垂直度标线。为了确保专职质检人员可以随时检查施工过程中各项参数指标，每台钻机必须悬挂标示标牌，标明水泥搅拌桩各项技术指标、施工配合比等，施工现场还要配备能测量泥浆比重的比重计；最后，原材料的准备。水泥浆液搅拌桩固化材料：42.5号普通硅酸盐水泥；材料储存量：满足两天的施工用量；储存要求：水泥库四周要挖排水沟，地坪高出原地面50cm以上。为了防雨四周及顶部要用防雨布覆盖，下垫油毛毡和彩条布。

（2）试桩

首先，水泥搅拌桩施工是使用搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，拌和的均匀性和水泥土的强度随着搅拌次数的增加而提高。但是搅拌次数过多，施工时问将会延长，工效也会降低。所以，试桩就显得很有必要，它的目的就是为了寻求最佳的搅拌次数、泵送时间、泵送压力、确定水泥浆的水灰比、搅拌机的提升速度、下钻速度以及复搅深度等各项参数指标，以投放到下一步的大规模施工中。其次，试桩的主要方法：每个标段的试桩不少于五根，试桩检验可采取七天后直接开挖取出，或者二十八天后取芯两种方法来检验水泥搅拌桩的搅拌均匀性和水泥土强度。

（3）施工工艺

首先，工艺选择。水泥搅拌桩有喷浆法和喷粉法，两者都是通过深层搅拌机械强制搅拌软土和固化剂。两者的不同之处是：湿法或者水泥浆搅拌桩法是固化剂采用水泥浆液；干法或者粉体搅拌桩法是固化剂采用水泥粉。其次，工艺顺序。干法：平整场地、测量放样、钻机就位、对中调平、喷粉搅拌下沉、喷粉搅拌上升、重复搅拌下沉、重复搅拌上升、停钻移位、下一根桩施工。湿法：平整场地、测量放样、钻机就位、对中调平、喷浆搅拌下沉、喷浆搅拌上升、重复喷浆搅拌下沉、重复喷浆搅拌上升、停钻移位、下一根桩施工。

（4）质量控制

首先，材料质量。根据原设计要求选用水泥的种类，采购的数量，并按照要求储存，先到的水泥先用，避免水泥因放置时间长使质量下降。其次，施工质量。

根据施工图要求，加强对桩体复搅，拌制水泥浆时要严格按照配合比拌制水泥，保持桩体持续喷浆及保证桩体长度。水泥浆浆液，进入管道前要用筛过滤，管路应先通水，防止结浆液块损坏搅拌机械，保持管道湿润有利输浆。根据试桩确定技术参数进行施工：搅拌机提升至地面以下2m时减小转杆转速；喷浆口即将提出地面时停止提升转机。现场拌制浆液时，应该安排工作人员记录固化剂、外掺剂用量以及施工的开始、结束时间。最后，施工管理。制定具体的施工管理措施、合理的工作安排以及适用的施工方法；对施工人员进行技术培训、技术交底、使作业人员有能力胜任相关工作。同时为确保施工全过程规范化的状态，最好安排精通地基加固知识的技术人员作为技术指导，对现场工作负责。

3、质量检验

水泥搅拌桩在成桩后7天便可以采用轻便触探法进行桩身质量检验。用勺钻在桩中心钻取芯样，观察其色泽是否均匀，有没有水泥聚结，有没有未被搅拌均匀的土块。轻便触探深度通常只能在4米内，根据触探击次数（N10）来推断水泥土的强度，龄期一天探击次数大于15次时，可判断桩身强度可以符合设计要求；龄期七天探击次数大于30次时，也可断定桩身强度可以满足设计要求达到28天后，按要求抽取1%-1.5%的桩，采用钻芯取样的方法来检查水泥搅拌桩的连续性、完整性、均匀性、桩长、无测压强度等。钻孔取芯时应该采取措施保证桩芯的完整性及其原始强度状态。每一根桩钻取的芯样都应该有监理工程师现场确定切割制作成试件，分别做28天无侧限强度试验及3个月无侧限强度试验，测定桩身的实际强度。某一段钻芯取样检验合格率大于90%时，可以判定该段水泥搅拌桩整体合格；钻芯检测合格率在80%-90%内，该路段应该进行同等补桩；若钻芯取样检测合格率小于70%，则判定该段搅拌桩整体不合格。钻孔取芯后留下的空洞应该采取等强度水泥砂浆灌注密实。在一些特殊地段或者十分重要的位置（比如软土层厚度很大、特大桥桥台等）或者施工过程出现质量事故的地段，可以在搅拌桩施工完成后28天后，进行单桩或者复合地基承载力试验。

结束语

水泥搅拌桩在公路工程软基处理中应用相当的广泛，处理效果也十分显着，尤其是对于特大桥桥台地基处理。实践证明，其工后沉降小、施工工期短、施工振动小、工程成本相对较低，特别是对施工场地要求低，特别适合工期紧张、施工场地狭小的地基处理。尽管，水泥搅拌桩施工工艺已经十分成熟，但是，在施工过程中我们依然要严格按照施工工艺要求进行操作，严格按照设计及规范要求进行质量控制，确保工程质量。

参考文献

[1]邵四龙，闫秀丽.水泥搅拌桩在公路软土地基处理中的应用浅谈[J].科技资讯，2010（4）.

[2]刘彪.浅谈水泥搅拌桩在高速公路软土地基处理中的应用[J].建材与装饰（上旬），2011（4）.