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[摘 要]水泥搅拌桩是我国近几年发展起来的地基处理新技术。本文结合工程实际，对水泥搅拌桩在公路软基处理中的应用谈一些体会。
[关键词]水泥搅拌桩 公路 软基处理 应用
中图分类号：TP31.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0171-01
水泥搅拌桩是我国近几年发展起来的地基处理新技术，它是通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于软弱地基的处理，对于淤泥质土、粉质粘土及饱和性土等软土地基的处理效果显著，处理后可以很快投入使用，施工速度快；在施工中无噪音、无振动，对环境无污染，投资省。本文结合工程实际，对水泥搅拌桩在公路软基处理中的应用谈一些体会。
一、工程概况
广西某沿海公路软土路基采用水泥搅拌桩处理方案。水泥搅拌桩桩径0.5m，桩间距1.0～1.2m，按三角形布置，桩长至便底以下不小于0.5m。桩顶铺0.6m厚的碎石垫层，内铺一层双向土工格栅，极限抗压强度不小于80kn/m。
二、水泥搅拌桩施工应用
1、水泥搅拌桩工作原理
水泥搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂，利用专用机械设备将水泥喷入处理的软土地基内，并在喷射过程中，通过搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。
用水泥搅拌桩处理地基效果显著，处理后很快后投入使用。它的施工方法是根据喷注的是浆液还是粉体可分为浆喷湿法和粉喷干法两种。浆喷法较适用于天然含水量小于30%的软弱土层，如杂填土、粉粒含量高的粉土和砂土。
粉喷法较适用于天然含水量大于50%、塑性指数大于10的软土地质，如淤泥质土，粉土和含水量较高的粘性土。从搅拌效果看，相对于同样的搅拌时间，粉喷发比浆喷发得到的强度高，强度离散性小，但浆喷法施工简单、施工质量容易控制，特别是固化剂的计量方法上，水泥浆比水泥粉更容易计量。
2、施工工艺
本工程采用浆喷湿法施工，其施工工艺为：钻机定位→预搅下沉→制备水泥浆→提升喷浆搅拌→重复上、下搅拌→清洗→移位。
3、施工准备阶段技术要点
（1）水泥搅拌桩施工现场事先应予以平整，必须清除地上和地下的障碍物，挖除根茎土、建筑垃圾等杂填土或生活垃圾。遇有明渠、池塘及洼地时应抽水和清淤。搅拌桩停浆面为地面清表线（场地平整面），搅拌桩施工结束后，挖除桩顶浮土，回填30cm砂砾材料，碾压密实后作为路基垫层。
（2）水泥土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性试桩，数量大于两根。当桩周为成层土时，要对相对软土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。
（3）对施工路段内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测。若地表水、地下水復测结果符合设计要求时，对水质有侵蚀性工点，根据其侵蚀选择抗侵蚀性水泥，对水质无侵蚀性工点，选用42.5级普通硅酸盐水泥。若地表水、地下水复测结果与设计不相符合时，应及时通知有关单位进行再次复测。不得使用有侵蚀性水作为施工用水。
（4）施工前应根据设计文件对路基范围内的管线进行调查核实与改迁，对没有改迁而施工中有可能对其造成影响的管线，须注意加强施工保护。
（5）室内配比试验：采集该工点土样，当存在成层土时，应采集各层土样，至少应采集最软弱层土样，进行室内配比试验，测定各水泥土试块的不同龄期、不同水泥掺入量和不同外加剂的抗压强度，寻求满足设计要求的最佳水灰比、水泥掺入量及外加剂品种、掺量。一般要求28d龄期柱身无侧线抗压强度不小于1.8MPa。
（6）成桩工艺试验：利用室内水泥土配比试验结果进行现场成桩试验，以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。
（7）水泥搅拌桩路基工点必须安排提前施工，在填筑至路基基床底层顶面时进行2观测，时间不少于6个月，确定稳定后方可进行基床表层级配碎石施工，铺轨前必须进行沉降评估。
4、施工阶段技术要点
（1）水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥（地下水有侵蚀性工点，可根据其侵蚀性采用抗侵蚀性水泥），水泥掺入量拟为被加固湿土重量的15%，水泥浆水灰比为0.45～0.55。
（2）水泥搅拌桩施工步骤：①水泥搅拌机械就位，移动钻机，准确对孔；②预拌下沉；③喷浆搅拌提升；④重复搅拌下沉；⑤重复搅拌提升至孔口；⑥关闭搅拌机械。
（3）水泥搅拌桩施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%；桩位的偏差不得大于50mm；成桩直径和桩长不得小于设计值。
（4）严格按照设计桩位、桩长、桩数、喷浆量以及试验确定的参数施工。桩体搅拌应均匀、连续，全桩须复搅一次。机具下沉搅拌中遇有土阻力较大，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，或边输入浆液边搅拌钻进。
（5）在预（复）搅下沉时，采用喷浆的施工工艺，但必须确保全桩长上下至少再重复搅拌一次。施工时还应注意以下几点：①水泥搅拌桩施工前应进行成桩试验，确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌头喷浆口的时间、预搅下沉速度、提升喷浆速度、搅拌转速等参数。宜用流量泵控制输浆速度，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。②所使用的水泥都应过筛，制备好的水泥浆液不得离析，泵送必须连续。水泥浆池宜设两个，一个搅拌池用以控制配比，另一个做泵送池。拌制浆液的罐数、水泥和外掺剂的用量及泵送浆液的时间应有专人记录。③搅拌机喷浆提升的速度和次数符合施工工艺的要求，并应有专人记录。④当水泥浆液到达出浆口后，喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。 （6）成桩过程中，因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5m喷浆施工。因故停机超过3小时，应拆卸管道清洗。
（7）竖向承载搅拌桩施工时，停浆面应高于桩顶设计标高300cm～500cm。在开挖基坑时，将搅拌桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除。
（8）喷浆机搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。
（9）水泥搅拌桩施工顺序宜从中间向外围进行，或由一边推向另一边的方式施工。
（10）水泥搅拌桩施工完成28d内不得有任何机械在上面行走，28d以后，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79～2002）要求进行单桩复合地基承载力检测，符合地基承载力不得小于工点设计要求的承载力。待检测合格后，方可进行上部路基施工。
（11）应进行地基基础沉降观测。埋设地面沉降观测设备并进行观测。经检测满足设计要求后，人工挖除搅拌桩顶端的施工质量较差的桩段，然后填筑0.5m厚碎石垫层夹两层土工格栅加固。碎石垫层碾压满足地基系数K30≥130MPa/m，孔隙小于31%的要求。
5、施工质量控制措施
（1）搅拌机预搅下沉时不宜冲水。当遇到硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水对桩身强度的影响。
（2）单桩开钻后要连续施工，严格控制起喷和停喷高程，不得间断。如遇停机或5机械故障停喷，应及时记录中断高程，同时将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆時再喷浆搅拌提升重搅，复搅重叠长度不小于1m。若停机超过3h，则先拆卸输浆管路，并妥加清洗。如中断时间超过12h，应采取补桩措施。
（3）为保证桩底端施工质量，当浆液到达出浆口后，应喷浆坐底30s，使喷液完全到达桩底端。对桩身上端1/3桩长范围，应采用复搅措施，将此范围内的浆液分两次喷入，使搅拌效果最佳。当喷浆口到达顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头的均匀密实。
（4）整桩喷浆搅拌结束后，为使软土与水泥浆搅拌均匀，应再次将搅拌头边旋转边沉入土中至设计深度，再将搅拌头边旋转边提升出地面。
（5）施工间隔期间，应及时清洗集料斗和全部管路中的残留浆液，直至基本干净，以防止浆液硬结堵管。
（6）桩壁加固时，相邻桩无法搭接时，应采取局部补桩或注浆等补强措施。
（7）搅拌头翼片的枚数、宽度与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度相互匹配，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
（8）桩长宜控制在10m左右，不宜大于20m。
（9）桩间距可按等边三角梅花形或其他形状分布，以易于施工为目的。
三、结语
水泥搅拌桩作为基础工程，其质量好坏直接影响到上部结构物的质量，因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。
[关键词]水泥搅拌桩 公路 软基处理 应用
中图分类号：TP31.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0171-01
水泥搅拌桩是我国近几年发展起来的地基处理新技术，它是通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于软弱地基的处理，对于淤泥质土、粉质粘土及饱和性土等软土地基的处理效果显著，处理后可以很快投入使用，施工速度快；在施工中无噪音、无振动，对环境无污染，投资省。本文结合工程实际，对水泥搅拌桩在公路软基处理中的应用谈一些体会。
一、工程概况
广西某沿海公路软土路基采用水泥搅拌桩处理方案。水泥搅拌桩桩径0.5m，桩间距1.0～1.2m，按三角形布置，桩长至便底以下不小于0.5m。桩顶铺0.6m厚的碎石垫层，内铺一层双向土工格栅，极限抗压强度不小于80kn/m。
二、水泥搅拌桩施工应用
1、水泥搅拌桩工作原理
水泥搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂，利用专用机械设备将水泥喷入处理的软土地基内，并在喷射过程中，通过搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。
用水泥搅拌桩处理地基效果显著，处理后很快后投入使用。它的施工方法是根据喷注的是浆液还是粉体可分为浆喷湿法和粉喷干法两种。浆喷法较适用于天然含水量小于30%的软弱土层，如杂填土、粉粒含量高的粉土和砂土。
粉喷法较适用于天然含水量大于50%、塑性指数大于10的软土地质，如淤泥质土，粉土和含水量较高的粘性土。从搅拌效果看，相对于同样的搅拌时间，粉喷发比浆喷发得到的强度高，强度离散性小，但浆喷法施工简单、施工质量容易控制，特别是固化剂的计量方法上，水泥浆比水泥粉更容易计量。
2、施工工艺
本工程采用浆喷湿法施工，其施工工艺为：钻机定位→预搅下沉→制备水泥浆→提升喷浆搅拌→重复上、下搅拌→清洗→移位。
3、施工准备阶段技术要点
（1）水泥搅拌桩施工现场事先应予以平整，必须清除地上和地下的障碍物，挖除根茎土、建筑垃圾等杂填土或生活垃圾。遇有明渠、池塘及洼地时应抽水和清淤。搅拌桩停浆面为地面清表线（场地平整面），搅拌桩施工结束后，挖除桩顶浮土，回填30cm砂砾材料，碾压密实后作为路基垫层。
（2）水泥土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性试桩，数量大于两根。当桩周为成层土时，要对相对软土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。
（3）对施工路段内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测。若地表水、地下水復测结果符合设计要求时，对水质有侵蚀性工点，根据其侵蚀选择抗侵蚀性水泥，对水质无侵蚀性工点，选用42.5级普通硅酸盐水泥。若地表水、地下水复测结果与设计不相符合时，应及时通知有关单位进行再次复测。不得使用有侵蚀性水作为施工用水。
（4）施工前应根据设计文件对路基范围内的管线进行调查核实与改迁，对没有改迁而施工中有可能对其造成影响的管线，须注意加强施工保护。
（5）室内配比试验：采集该工点土样，当存在成层土时，应采集各层土样，至少应采集最软弱层土样，进行室内配比试验，测定各水泥土试块的不同龄期、不同水泥掺入量和不同外加剂的抗压强度，寻求满足设计要求的最佳水灰比、水泥掺入量及外加剂品种、掺量。一般要求28d龄期柱身无侧线抗压强度不小于1.8MPa。
（6）成桩工艺试验：利用室内水泥土配比试验结果进行现场成桩试验，以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。
（7）水泥搅拌桩路基工点必须安排提前施工，在填筑至路基基床底层顶面时进行2观测，时间不少于6个月，确定稳定后方可进行基床表层级配碎石施工，铺轨前必须进行沉降评估。
4、施工阶段技术要点
（1）水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥（地下水有侵蚀性工点，可根据其侵蚀性采用抗侵蚀性水泥），水泥掺入量拟为被加固湿土重量的15%，水泥浆水灰比为0.45～0.55。
（2）水泥搅拌桩施工步骤：①水泥搅拌机械就位，移动钻机，准确对孔；②预拌下沉；③喷浆搅拌提升；④重复搅拌下沉；⑤重复搅拌提升至孔口；⑥关闭搅拌机械。
（3）水泥搅拌桩施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%；桩位的偏差不得大于50mm；成桩直径和桩长不得小于设计值。
（4）严格按照设计桩位、桩长、桩数、喷浆量以及试验确定的参数施工。桩体搅拌应均匀、连续，全桩须复搅一次。机具下沉搅拌中遇有土阻力较大，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，或边输入浆液边搅拌钻进。
（5）在预（复）搅下沉时，采用喷浆的施工工艺，但必须确保全桩长上下至少再重复搅拌一次。施工时还应注意以下几点：①水泥搅拌桩施工前应进行成桩试验，确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌头喷浆口的时间、预搅下沉速度、提升喷浆速度、搅拌转速等参数。宜用流量泵控制输浆速度，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。②所使用的水泥都应过筛，制备好的水泥浆液不得离析，泵送必须连续。水泥浆池宜设两个，一个搅拌池用以控制配比，另一个做泵送池。拌制浆液的罐数、水泥和外掺剂的用量及泵送浆液的时间应有专人记录。③搅拌机喷浆提升的速度和次数符合施工工艺的要求，并应有专人记录。④当水泥浆液到达出浆口后，喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。 （6）成桩过程中，因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5m喷浆施工。因故停机超过3小时，应拆卸管道清洗。
（7）竖向承载搅拌桩施工时，停浆面应高于桩顶设计标高300cm～500cm。在开挖基坑时，将搅拌桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除。
（8）喷浆机搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。
（9）水泥搅拌桩施工顺序宜从中间向外围进行，或由一边推向另一边的方式施工。
（10）水泥搅拌桩施工完成28d内不得有任何机械在上面行走，28d以后，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79～2002）要求进行单桩复合地基承载力检测，符合地基承载力不得小于工点设计要求的承载力。待检测合格后，方可进行上部路基施工。
（11）应进行地基基础沉降观测。埋设地面沉降观测设备并进行观测。经检测满足设计要求后，人工挖除搅拌桩顶端的施工质量较差的桩段，然后填筑0.5m厚碎石垫层夹两层土工格栅加固。碎石垫层碾压满足地基系数K30≥130MPa/m，孔隙小于31%的要求。
5、施工质量控制措施
（1）搅拌机预搅下沉时不宜冲水。当遇到硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水对桩身强度的影响。
（2）单桩开钻后要连续施工，严格控制起喷和停喷高程，不得间断。如遇停机或5机械故障停喷，应及时记录中断高程，同时将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆時再喷浆搅拌提升重搅，复搅重叠长度不小于1m。若停机超过3h，则先拆卸输浆管路，并妥加清洗。如中断时间超过12h，应采取补桩措施。
（3）为保证桩底端施工质量，当浆液到达出浆口后，应喷浆坐底30s，使喷液完全到达桩底端。对桩身上端1/3桩长范围，应采用复搅措施，将此范围内的浆液分两次喷入，使搅拌效果最佳。当喷浆口到达顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头的均匀密实。
（4）整桩喷浆搅拌结束后，为使软土与水泥浆搅拌均匀，应再次将搅拌头边旋转边沉入土中至设计深度，再将搅拌头边旋转边提升出地面。
（5）施工间隔期间，应及时清洗集料斗和全部管路中的残留浆液，直至基本干净，以防止浆液硬结堵管。
（6）桩壁加固时，相邻桩无法搭接时，应采取局部补桩或注浆等补强措施。
（7）搅拌头翼片的枚数、宽度与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度相互匹配，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
（8）桩长宜控制在10m左右，不宜大于20m。
（9）桩间距可按等边三角梅花形或其他形状分布，以易于施工为目的。
三、结语
水泥搅拌桩作为基础工程，其质量好坏直接影响到上部结构物的质量，因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。