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摘要：水泥搅拌桩技术是软土路基处理的有效措施，在我国已经广泛应用于公路建设中。本文分析了水泥土搅拌桩的原理与优点，并以实际工程为例探讨了水泥搅拌桩处理软土路基的技术要点。
关键词：水泥搅拌桩；软土路基；桩头
一、水泥土搅拌桩
（一）水泥土搅拌法的原理
水泥土搅拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程。水泥与饱和的软土搅拌后，首先发生水泥的水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体（氢氧化钙），将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体，这就是水泥的骨架作用，同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子（或钾离子）进行离子交换作用，生成稳定的钙离子，从而进一步提高土体的强度。另外，水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种碳酸化作用也能使水泥土增加强度。
（二）水泥土搅拌法的适用范围和优点
这种方法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
水泥土搅拌法具有以下优点：（1）将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，最大限度利用了原土；（2）搅拌时无振动、无噪音和无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工；（3）搅拌时不会使地基侧向挤出，对周围建筑物和管线影响较小；（4）水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑围护挡墙等；（5）根据上部结构要求，可灵活采用各种加固形式；（6）与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量钢材，降低造价。
（三）应用要点
1、设计前应进行拟处理土的室内配比试验。针对现场拟处理的软弱层软土的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供不同龄期、不同配比的强度参数。对竖向承载的水泥土强度宜取90d龄期试块的立方体抗压强度平均值；对承受水平荷载的水泥土强度宜取28d龄期试块的立方体抗压强度平均值。
2、固化剂宜选用强度等级不低于32.5级的普通硅酸盐水泥（型钢水泥土搅拌墙不低于P.0.42.5级）。水泥掺量应根据设计要求的水泥土强度经试验确定；块状加固时水泥掺量不应小于被加固天然土质量的7%，作为复合地基增强体时不应小于12%，型钢水泥土搅拌墙（桩）不应小于20%。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45～0.55，应根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节约水泥等作用的外掺剂；干法可掺加二级粉煤灰等材料。
3、竖向承载水泥土搅拌桩复合地基宜在基础和桩之间设置褥垫层，刚性基础下褥垫层厚度可取150～300mm。褥垫层材料可选用中粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20mm，褥垫层的压实系数不应小于0.94。
4、竖向承载的水泥土搅拌桩复合地基承载力特征值不宜大于180kPa。
5、型钢水泥土搅拌墙（桩）的设计和施工应符合《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ-的规定。型钢水泥土搅拌桩或水泥土中插入混凝土预制桩时，单桩竖向抗压承载力应通过单桩静载荷试验确定，桩身强度的计算不应考虑水泥土的作用。
二、水泥搅拌桩处理软土路基技术
（一）工程概况
某开发区发展大道东延伸线道路工程全长3912m（其中道路部分长3229m），属于城市主干道，近期按双向四车道通行，远期为双向六车道，本次设计按远期双向六车道进行设计。设计行车速度为50km/h。路面采用沥青砼结构，双幅路型式：单侧车行道宽11.5m，两侧各设4.5m宽人行道。根据勘查资料，地基主要土层情况为：表层为1.3m左右的物理力学性质较好的土层，其下为18m流塑状态的淤泥或淤泥质黏土，再向下50多米范围内为软塑和流塑状态的淤泥质黏土或亚黏土。淤泥或淤泥质黏土的压缩模量为1.49～2.43MPa；亚黏土的压缩模量为3.78～6.0MPa。地下水位距地表约1m。
（二）软基处理方案的选择
常用软土地基的处理方式有换填、动力固结法、搅拌桩、CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）、真空联合堆载预压和袋装砂井等。根据地质勘察资料看，本工程软基主要为含水量较大的流塑状态淤泥类软基，对于含水量较大的淤泥类软基采用水泥搅拌桩处理，其加固较排水固结法效果好。根据本项目的实际情况，经反复比较，选用水泥搅拌桩处理软基方案。
（三）施工技术
1、材料与配合比
室内配合比试验根据图纸设计要求，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，掺灰量为被加固土湿质量的10～20%；为选择经济、可靠、合理的水泥浆配比，试桩按水泥浆配比试桩做配合比，灰掺量为50kg/m、55kg/m、60kg/m的各试配三组，水灰比皆为0.55。根据搅拌桩掺入比室内加固试验结果，采用满足设计要求的最佳水灰比0.55、水泥掺入量55kg/m的配合比进行现场试桩。
浆液配制采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，严格控制水灰比在0.55，施工用水泥、水等材料及外加剂均应进行试验检验，同时，在施工前应进行水泥浆的试配，并将试配结果以及上述材料的试验结果报告同时上报监理工程师审批。加水时要采用定量容器，保证喷浆量的准确。为了更好的控制喷浆量，按每棵桩按施工长度及每延米掺灰量确定总灰量，只拌制一次水泥浆，全部用完。
2、定桩位
用全站仪放线，配合钢尺丈量、竹签定位，并经监理人员验收后施工。
3、搅拌机定位
缩进伸縮叶片，起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中。
4、切土下沉
启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度。 5、提升搅拌
关闭送浆泵，搅拌机提升、两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，至地表或设计桩顶标高。
6、切土下沉
调整伸缩叶片达上部桩体直径，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到变截面设计深度。
7、提升搅拌
搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm；完成水泥土双向搅拌桩单桩施工。
（四）质量控制要点
1、桩位控制
（1）在确保测量控制桩桩位准确无误的前提下，采用高精度的测量仪器（经纬仪和50m钢卷尺）进行施工桩位放样，插“竹签”进行明显标识及编号，并保护好。放样桩位偏差不得大于20mm。
（2）准确埋设桩尖，保证其正对放样安插的“竹签”，二者偏差不大于30mm。
（3）桩机就位后，利用桩机塔身前后和左右垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使桩管垂直对准桩位中心，并用特制尺规检验，使桩位偏差控制在50mm内。
2、浆液检测
添加进来的外掺剂、调制好的固化剂，应能依托室内测定才可运用。固态状态之下的这类浆液，应能依据拟定好的配比予以拌合，确认液体不会离析。持续予以泵送，设定专人来查验总体浆液的比值、添加的制剂总量，查验泵送耗费的时间。
3、喷浆时间和停浆时间
每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。儲浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。
4、桩头施工
当搅拌桩桩顶接近设计标高时，应特别注意桩头的施工质量，桩顶1-1.5米范围内增加喷浆搅拌一次。同时搅拌自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时，宜应慢速，当喷浆口至桩顶标高时，宜停止提升，搅拌10秒-20秒，以保证桩头密实均匀。当输浆管有弯折、外压或漏浆情况时要及时检查、理顺管道，清除外压，发现漏浆点应进行补漏，严重时停机换管当输浆管道过长，沿程压力损失增大时可使制浆池布置靠近桩位，以缩短送浆管道。当场地条件不具备时，可适当调增泵送压。
参考文献：
[1]冯伟.山区高速公路软土地基处理方法适用性研究[D].建筑与土木工程：重庆交通大学，2012.
[2]王刚.水泥搅拌桩处理软土路基的应用及管理措施[J].科技致富向导，2012年15期.
关键词：水泥搅拌桩；软土路基；桩头
一、水泥土搅拌桩
（一）水泥土搅拌法的原理
水泥土搅拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程。水泥与饱和的软土搅拌后，首先发生水泥的水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体（氢氧化钙），将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体，这就是水泥的骨架作用，同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子（或钾离子）进行离子交换作用，生成稳定的钙离子，从而进一步提高土体的强度。另外，水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种碳酸化作用也能使水泥土增加强度。
（二）水泥土搅拌法的适用范围和优点
这种方法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
水泥土搅拌法具有以下优点：（1）将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，最大限度利用了原土；（2）搅拌时无振动、无噪音和无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工；（3）搅拌时不会使地基侧向挤出，对周围建筑物和管线影响较小；（4）水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑围护挡墙等；（5）根据上部结构要求，可灵活采用各种加固形式；（6）与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量钢材，降低造价。
（三）应用要点
1、设计前应进行拟处理土的室内配比试验。针对现场拟处理的软弱层软土的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供不同龄期、不同配比的强度参数。对竖向承载的水泥土强度宜取90d龄期试块的立方体抗压强度平均值；对承受水平荷载的水泥土强度宜取28d龄期试块的立方体抗压强度平均值。
2、固化剂宜选用强度等级不低于32.5级的普通硅酸盐水泥（型钢水泥土搅拌墙不低于P.0.42.5级）。水泥掺量应根据设计要求的水泥土强度经试验确定；块状加固时水泥掺量不应小于被加固天然土质量的7%，作为复合地基增强体时不应小于12%，型钢水泥土搅拌墙（桩）不应小于20%。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45～0.55，应根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节约水泥等作用的外掺剂；干法可掺加二级粉煤灰等材料。
3、竖向承载水泥土搅拌桩复合地基宜在基础和桩之间设置褥垫层，刚性基础下褥垫层厚度可取150～300mm。褥垫层材料可选用中粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20mm，褥垫层的压实系数不应小于0.94。
4、竖向承载的水泥土搅拌桩复合地基承载力特征值不宜大于180kPa。
5、型钢水泥土搅拌墙（桩）的设计和施工应符合《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ-的规定。型钢水泥土搅拌桩或水泥土中插入混凝土预制桩时，单桩竖向抗压承载力应通过单桩静载荷试验确定，桩身强度的计算不应考虑水泥土的作用。
二、水泥搅拌桩处理软土路基技术
（一）工程概况
某开发区发展大道东延伸线道路工程全长3912m（其中道路部分长3229m），属于城市主干道，近期按双向四车道通行，远期为双向六车道，本次设计按远期双向六车道进行设计。设计行车速度为50km/h。路面采用沥青砼结构，双幅路型式：单侧车行道宽11.5m，两侧各设4.5m宽人行道。根据勘查资料，地基主要土层情况为：表层为1.3m左右的物理力学性质较好的土层，其下为18m流塑状态的淤泥或淤泥质黏土，再向下50多米范围内为软塑和流塑状态的淤泥质黏土或亚黏土。淤泥或淤泥质黏土的压缩模量为1.49～2.43MPa；亚黏土的压缩模量为3.78～6.0MPa。地下水位距地表约1m。
（二）软基处理方案的选择
常用软土地基的处理方式有换填、动力固结法、搅拌桩、CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）、真空联合堆载预压和袋装砂井等。根据地质勘察资料看，本工程软基主要为含水量较大的流塑状态淤泥类软基，对于含水量较大的淤泥类软基采用水泥搅拌桩处理，其加固较排水固结法效果好。根据本项目的实际情况，经反复比较，选用水泥搅拌桩处理软基方案。
（三）施工技术
1、材料与配合比
室内配合比试验根据图纸设计要求，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，掺灰量为被加固土湿质量的10～20%；为选择经济、可靠、合理的水泥浆配比，试桩按水泥浆配比试桩做配合比，灰掺量为50kg/m、55kg/m、60kg/m的各试配三组，水灰比皆为0.55。根据搅拌桩掺入比室内加固试验结果，采用满足设计要求的最佳水灰比0.55、水泥掺入量55kg/m的配合比进行现场试桩。
浆液配制采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，严格控制水灰比在0.55，施工用水泥、水等材料及外加剂均应进行试验检验，同时，在施工前应进行水泥浆的试配，并将试配结果以及上述材料的试验结果报告同时上报监理工程师审批。加水时要采用定量容器，保证喷浆量的准确。为了更好的控制喷浆量，按每棵桩按施工长度及每延米掺灰量确定总灰量，只拌制一次水泥浆，全部用完。
2、定桩位
用全站仪放线，配合钢尺丈量、竹签定位，并经监理人员验收后施工。
3、搅拌机定位
缩进伸縮叶片，起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中。
4、切土下沉
启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度。 5、提升搅拌
关闭送浆泵，搅拌机提升、两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，至地表或设计桩顶标高。
6、切土下沉
调整伸缩叶片达上部桩体直径，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到变截面设计深度。
7、提升搅拌
搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm；完成水泥土双向搅拌桩单桩施工。
（四）质量控制要点
1、桩位控制
（1）在确保测量控制桩桩位准确无误的前提下，采用高精度的测量仪器（经纬仪和50m钢卷尺）进行施工桩位放样，插“竹签”进行明显标识及编号，并保护好。放样桩位偏差不得大于20mm。
（2）准确埋设桩尖，保证其正对放样安插的“竹签”，二者偏差不大于30mm。
（3）桩机就位后，利用桩机塔身前后和左右垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使桩管垂直对准桩位中心，并用特制尺规检验，使桩位偏差控制在50mm内。
2、浆液检测
添加进来的外掺剂、调制好的固化剂，应能依托室内测定才可运用。固态状态之下的这类浆液，应能依据拟定好的配比予以拌合，确认液体不会离析。持续予以泵送，设定专人来查验总体浆液的比值、添加的制剂总量，查验泵送耗费的时间。
3、喷浆时间和停浆时间
每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。儲浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。
4、桩头施工
当搅拌桩桩顶接近设计标高时，应特别注意桩头的施工质量，桩顶1-1.5米范围内增加喷浆搅拌一次。同时搅拌自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时，宜应慢速，当喷浆口至桩顶标高时，宜停止提升，搅拌10秒-20秒，以保证桩头密实均匀。当输浆管有弯折、外压或漏浆情况时要及时检查、理顺管道，清除外压，发现漏浆点应进行补漏，严重时停机换管当输浆管道过长，沿程压力损失增大时可使制浆池布置靠近桩位，以缩短送浆管道。当场地条件不具备时，可适当调增泵送压。
参考文献：
[1]冯伟.山区高速公路软土地基处理方法适用性研究[D].建筑与土木工程：重庆交通大学，2012.
[2]王刚.水泥搅拌桩处理软土路基的应用及管理措施[J].科技致富向导，2012年15期.