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摘要：本文结合笔者的多年经验的土地基的处理，介绍了水泥搅拌桩在软基加固中的设计、施工和检测。而且其结果充分说明该软基加固技术的合理性和有效性。
关键词：软基加固；市政道路；质量控制
1软基处理设计
1.1搅拌桩设计
水泥搅拌桩设计桩径为550mm,在机动车道下搅拌桩中心间距为
1.2m，人行道下中心间距为1.5m,桩长根据不同路段不同的地质情况而定，进入持力层不小于lm，一般为5～l0m，按三角形梅花桩布置;桩身采用425号普通硅酸盐水泥，按搅拌喷桩量65kg/ m进行，设计要求水泥搅拌桩地基承载力不小于100kPa，桩体水泥土28天龄期的无侧限抗压强度≥1.3MPa，交工面复合地基承载力特征值≥100kPa。
1.2搅拌桩作用机理
水泥搅拌桩处理软土地基，即以水泥浆作为固化剂，利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩，并吸收周围水分，经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体，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。水泥搅拌桩就其自身性质来说是一种介于钢性桩与柔性桩之间的一种桩型，其刚度、抗压强度和抗侧压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。由于水泥搅拌桩桩身强度较刚性桩低，在垂直荷载作用下有一定的压缩变形，在桩身压缩变形的同时，其周围的软土也分担一部分荷载，形成了柔性复合地基。水泥搅拌桩复合地基的承载力标准值可按下式计算:
式中:fspk一复合地基承载力特征值(kPa);
m一面积置换率;
R2:一单桩竖向承载力特征值（kN) ;
AP一桩的截面积((m2) ;
一桩间土承载力折减系数:
当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.1一0.4，差值大时取低值;
当桩端土未经修正的承载力特征值小于或等于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.5一0.9，差值大时或设置褥垫层时均取高值;
fsk一桩间土承载力特征值(kPa)。
可见，地质资料确定时，水泥搅拌桩复合地基的承载力标准值跟水泥搅拌桩单桩竖向承载力及面积置换率有关。当桩身强度及面积置换率一定时，复合地基承载力由单桩竖向承载力确定，单桩竖向承载力越大，复合地基的承载力就越高;当桩身强度及桩长一定时，复合地基承载力由面积置换率确定，面积置换率越高，符合地基承载力越高。
2施工工艺及施工注意事项
2.1水泥搅拌桩的施工顺序
1)水泥搅拌桩施工前准备好下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告，土工试验报告，室内配合比试验报告，搅拌桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停浆面高程以及测量资料等。
2)平整场地，清除障碍。对遇有明洪、池塘及洼地时应抽水清淤，回填粘性土料并予以压实，使施工场地满足机械行走要求，并采取防止机械失稳的措施。
3)施工机具准备，进行机械组装和试运转。
4)搅拌桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。本工程试桩5根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷浆压力、单位时间喷浆量等。
5)搅拌桩所用的水泥(425#普通硅酸盐水泥)自购，符合设计要求，并有产品合格证，都必须经检验合格后方能使用。
2.2水泥搅拌桩施工工艺流程
施工工艺流程:桩位放样→钻机就位→检验桩机整平机体→预搅下沉→制备水泥浆→喷浆搅拌提升→重复搅拌下沉和提升(停浆面为高于设计桩顶标高50cm)→成桩结束→清洗→移位进行下一根桩循环施工。
1)钻机就位:根据设计施工放样，吊车悬吊深层搅拌桩机到达指定桩位，使钻头中心对准设计桩位，并保持桩机机轴垂直，以防打斜桩，影响桩基承载力。
2)预搅下沉:启动电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于70A。
3)制备水泥浆:待深层搅拌机下沉到一定深度时，开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。
4)喷浆搅拌提升:深层搅拌桩机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，并且边喷浆、边旋转搅拌钻头，同时严格按照试桩确定的参数控制喷浆量和搅拌提升速度提升搅拌桩机。
5)重复搅拌下沉和提升:为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，再重复喷浆搅拌提升，最终停浆面为高于设计桩顶标高50cm，成桩结束。在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。本工程采用二喷四搅的施工工艺。
2.3施工注意事项
为了确保施工质量，在工程施工过程中，应重点注意以下事项:
1)严格控制钻机下钻深度及停浆面，确保搅拌桩长度。严格按照试桩确定的参数控制喷浆量，严禁没有自动计量装置的搅拌桩机投入使用，并严禁采用由施工单位自制的记录仪。同时，注意定时检查搅拌桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查，如因磨损使叶片直径小于设计桩径时应更换叶片。
2)为保证搅拌机的垂直度，应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，每工作班检查不少于2次，使垂直度偏差不超过1%。施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度，如发现偏差过大，必须及时调整。
3)严格搅拌机操作规程。喷浆提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求，对每一延米的施工情况均应如实及时记录，不得事后回忆补记。施工中要随时检查自动计量装置的制桩记录，对每根桩的水泥用量、成桩过程(下沉、喷浆提升和复搅等时间)进行详细检查，以便控制桩的质量。
4)由于搅拌机械通常采用定量泵输送水泥浆，转速多大又是恒定的，因此灌入地基中的水泥量完全取决于搅拌机的提升速度和复搅次数，施工过程中不能随意变更，应保证水泥浆能定量不间断供应，凡成桩过程中，因故障短时间停浆，如由于电压过低等造成停机使成桩工艺中断时，应将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，等恢复供浆时再喷浆提升继续制桩;凡中途停止输浆3h以上者，将会使水泥浆在整个输浆管路中凝固，因此必须排清全部水泥浆，清洗管路后，方可进行施工。
3影响搅拌桩质量问题及质量控制的探讨
为了确保搅拌桩桩身的质量，施工过程中还应对影响搅拌质量的以下几个问题加以分析，并做好过程控制，保证施工质量:
1)针对地基土不同性质的特点，做好质量控制
搅拌桩质量的优劣主要反映在搅拌桩的强度指标上，这不仅与掺入固化剂的质量、施工工艺有关，还与地基土的性质有关，如软土含有机质的量有关。试验表明:有机质含量高的土样有较大的水容量和塑性，有较大的膨胀性和低渗透性，并具有酸性，这些因素都阻碍了水泥化学反应的进行，单用水泥加固的效果较差，对于这类软土可外掺生石膏外加剂来增强加固效果，同时可以节约水泥用量。
2)桩土置换率及水泥掺入量对复合地基承载力的影响
在实际设计运算时往往提供所要求达到的复合地基承载力、拟定的搅拌桩的承载力及天然地基土的承载力来求桩土的置换率，计算出桩数，然后布置桩位，再作有关的验算。实践证明若置换率过低，如小于10%往往达不到设计要求，甚至前功尽弃。某高速公路采用水泥搅拌桩复合地基处理，置换率仅为6%一7%，当路堤填至设计标高后出现裂缝，不得不重新处理。这说明作为复合地基的桩土置换率必须大于一定值，否则起不到复合地基的作用。同样水泥的掺入量也需控制在一定值，规范定为除块状加固外宜为12%一20%。在实际施工中保证了搅拌桩的施工质量、桩长进入持力层，才能确保搅拌桩桩身强度、复合地基承载力，减少路基的沉降。同时，也必须切实核对地基土的性质是否跟实际相符，确定桩土的面积置换率是否达到设计要求，桩的布置数量是否得当，以确保复合地基承载力。
3)确保搅拌施工的均匀性
大量的施工实践已充分证明搅拌均匀与不均匀的质量相差甚大。搅拌均匀在于使水泥浆与软土得到比较完全的接触，使水泥能充分的产生化学反应，与软土共同形成良好的桩体。为确保搅拌施工的均匀性，必须做到搅拌机械预搅下沉时应使土体充分搅碎，对遇到硬土，搅拌机下沉速度过慢时，可采用冲水下沉，但在喷浆提升前必须将输浆管中的存水排净，严格按设计确定的参数控制水泥浆的喷出量和搅拌提升速度，应控制重复时的下沉和提升速度，以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。
4)当搅拌桩打穿软土层进入较硬的持力层沉降很少;若未打穿软土层，成为悬浮式时沉降就大。地基的过大沉降，说明桩尖下卧软土层的沉降还相当大，而且持续时间较长，将不得不重新进行处理甚至报废。搅拌桩宜尽量打至持力层上，并且进人持力层50cm以上。在施工过程中，桩底设计标高往往与持力层并不一致，施工单位容易出现桩长以设计标高控制的现象，如在桩尖下尚留几米软土，根据科研成果，则会有较大的工后沉降量，由于排水不畅，预压很长时间也很难稳定。故搅拌桩实际施工桩长应按进入持力层控制。判别是否进入持力层的方法可由钻机钻到最深时的下钻速度和电流表的读数来判定，这两个参数是在工艺试桩时确定，一般是下沉和提升速度1.0m/min，工作电流值不超过70A。
4结束语
采用搅拌桩处理软基施工因其机具较为简单，转移方便，可多点施工，能快速完成软基处理，达到加快工期、抢工期的目的，施工工艺简单，工程质量容易控制，是当前市政道路软土地基处理较为常用的方法之一。
关键词：软基加固；市政道路；质量控制
1软基处理设计
1.1搅拌桩设计
水泥搅拌桩设计桩径为550mm,在机动车道下搅拌桩中心间距为
1.2m，人行道下中心间距为1.5m,桩长根据不同路段不同的地质情况而定，进入持力层不小于lm，一般为5～l0m，按三角形梅花桩布置;桩身采用425号普通硅酸盐水泥，按搅拌喷桩量65kg/ m进行，设计要求水泥搅拌桩地基承载力不小于100kPa，桩体水泥土28天龄期的无侧限抗压强度≥1.3MPa，交工面复合地基承载力特征值≥100kPa。
1.2搅拌桩作用机理
水泥搅拌桩处理软土地基，即以水泥浆作为固化剂，利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩，并吸收周围水分，经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体，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。水泥搅拌桩就其自身性质来说是一种介于钢性桩与柔性桩之间的一种桩型，其刚度、抗压强度和抗侧压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。由于水泥搅拌桩桩身强度较刚性桩低，在垂直荷载作用下有一定的压缩变形，在桩身压缩变形的同时，其周围的软土也分担一部分荷载，形成了柔性复合地基。水泥搅拌桩复合地基的承载力标准值可按下式计算:
式中:fspk一复合地基承载力特征值(kPa);
m一面积置换率;
R2:一单桩竖向承载力特征值（kN) ;
AP一桩的截面积((m2) ;
一桩间土承载力折减系数:
当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.1一0.4，差值大时取低值;
当桩端土未经修正的承载力特征值小于或等于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.5一0.9，差值大时或设置褥垫层时均取高值;
fsk一桩间土承载力特征值(kPa)。
可见，地质资料确定时，水泥搅拌桩复合地基的承载力标准值跟水泥搅拌桩单桩竖向承载力及面积置换率有关。当桩身强度及面积置换率一定时，复合地基承载力由单桩竖向承载力确定，单桩竖向承载力越大，复合地基的承载力就越高;当桩身强度及桩长一定时，复合地基承载力由面积置换率确定，面积置换率越高，符合地基承载力越高。
2施工工艺及施工注意事项
2.1水泥搅拌桩的施工顺序
1)水泥搅拌桩施工前准备好下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告，土工试验报告，室内配合比试验报告，搅拌桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停浆面高程以及测量资料等。
2)平整场地，清除障碍。对遇有明洪、池塘及洼地时应抽水清淤，回填粘性土料并予以压实，使施工场地满足机械行走要求，并采取防止机械失稳的措施。
3)施工机具准备，进行机械组装和试运转。
4)搅拌桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。本工程试桩5根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷浆压力、单位时间喷浆量等。
5)搅拌桩所用的水泥(425#普通硅酸盐水泥)自购，符合设计要求，并有产品合格证，都必须经检验合格后方能使用。
2.2水泥搅拌桩施工工艺流程
施工工艺流程:桩位放样→钻机就位→检验桩机整平机体→预搅下沉→制备水泥浆→喷浆搅拌提升→重复搅拌下沉和提升(停浆面为高于设计桩顶标高50cm)→成桩结束→清洗→移位进行下一根桩循环施工。
1)钻机就位:根据设计施工放样，吊车悬吊深层搅拌桩机到达指定桩位，使钻头中心对准设计桩位，并保持桩机机轴垂直，以防打斜桩，影响桩基承载力。
2)预搅下沉:启动电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于70A。
3)制备水泥浆:待深层搅拌机下沉到一定深度时，开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。
4)喷浆搅拌提升:深层搅拌桩机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，并且边喷浆、边旋转搅拌钻头，同时严格按照试桩确定的参数控制喷浆量和搅拌提升速度提升搅拌桩机。
5)重复搅拌下沉和提升:为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，再重复喷浆搅拌提升，最终停浆面为高于设计桩顶标高50cm，成桩结束。在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。本工程采用二喷四搅的施工工艺。
2.3施工注意事项
为了确保施工质量，在工程施工过程中，应重点注意以下事项:
1)严格控制钻机下钻深度及停浆面，确保搅拌桩长度。严格按照试桩确定的参数控制喷浆量，严禁没有自动计量装置的搅拌桩机投入使用，并严禁采用由施工单位自制的记录仪。同时，注意定时检查搅拌桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查，如因磨损使叶片直径小于设计桩径时应更换叶片。
2)为保证搅拌机的垂直度，应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，每工作班检查不少于2次，使垂直度偏差不超过1%。施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度，如发现偏差过大，必须及时调整。
3)严格搅拌机操作规程。喷浆提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求，对每一延米的施工情况均应如实及时记录，不得事后回忆补记。施工中要随时检查自动计量装置的制桩记录，对每根桩的水泥用量、成桩过程(下沉、喷浆提升和复搅等时间)进行详细检查，以便控制桩的质量。
4)由于搅拌机械通常采用定量泵输送水泥浆，转速多大又是恒定的，因此灌入地基中的水泥量完全取决于搅拌机的提升速度和复搅次数，施工过程中不能随意变更，应保证水泥浆能定量不间断供应，凡成桩过程中，因故障短时间停浆，如由于电压过低等造成停机使成桩工艺中断时，应将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，等恢复供浆时再喷浆提升继续制桩;凡中途停止输浆3h以上者，将会使水泥浆在整个输浆管路中凝固，因此必须排清全部水泥浆，清洗管路后，方可进行施工。
3影响搅拌桩质量问题及质量控制的探讨
为了确保搅拌桩桩身的质量，施工过程中还应对影响搅拌质量的以下几个问题加以分析，并做好过程控制，保证施工质量:
1)针对地基土不同性质的特点，做好质量控制
搅拌桩质量的优劣主要反映在搅拌桩的强度指标上，这不仅与掺入固化剂的质量、施工工艺有关，还与地基土的性质有关，如软土含有机质的量有关。试验表明:有机质含量高的土样有较大的水容量和塑性，有较大的膨胀性和低渗透性，并具有酸性，这些因素都阻碍了水泥化学反应的进行，单用水泥加固的效果较差，对于这类软土可外掺生石膏外加剂来增强加固效果，同时可以节约水泥用量。
2)桩土置换率及水泥掺入量对复合地基承载力的影响
在实际设计运算时往往提供所要求达到的复合地基承载力、拟定的搅拌桩的承载力及天然地基土的承载力来求桩土的置换率，计算出桩数，然后布置桩位，再作有关的验算。实践证明若置换率过低，如小于10%往往达不到设计要求，甚至前功尽弃。某高速公路采用水泥搅拌桩复合地基处理，置换率仅为6%一7%，当路堤填至设计标高后出现裂缝，不得不重新处理。这说明作为复合地基的桩土置换率必须大于一定值，否则起不到复合地基的作用。同样水泥的掺入量也需控制在一定值，规范定为除块状加固外宜为12%一20%。在实际施工中保证了搅拌桩的施工质量、桩长进入持力层，才能确保搅拌桩桩身强度、复合地基承载力，减少路基的沉降。同时，也必须切实核对地基土的性质是否跟实际相符，确定桩土的面积置换率是否达到设计要求，桩的布置数量是否得当，以确保复合地基承载力。
3)确保搅拌施工的均匀性
大量的施工实践已充分证明搅拌均匀与不均匀的质量相差甚大。搅拌均匀在于使水泥浆与软土得到比较完全的接触，使水泥能充分的产生化学反应，与软土共同形成良好的桩体。为确保搅拌施工的均匀性，必须做到搅拌机械预搅下沉时应使土体充分搅碎，对遇到硬土，搅拌机下沉速度过慢时，可采用冲水下沉，但在喷浆提升前必须将输浆管中的存水排净，严格按设计确定的参数控制水泥浆的喷出量和搅拌提升速度，应控制重复时的下沉和提升速度，以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。
4)当搅拌桩打穿软土层进入较硬的持力层沉降很少;若未打穿软土层，成为悬浮式时沉降就大。地基的过大沉降，说明桩尖下卧软土层的沉降还相当大，而且持续时间较长，将不得不重新进行处理甚至报废。搅拌桩宜尽量打至持力层上，并且进人持力层50cm以上。在施工过程中，桩底设计标高往往与持力层并不一致，施工单位容易出现桩长以设计标高控制的现象，如在桩尖下尚留几米软土，根据科研成果，则会有较大的工后沉降量，由于排水不畅，预压很长时间也很难稳定。故搅拌桩实际施工桩长应按进入持力层控制。判别是否进入持力层的方法可由钻机钻到最深时的下钻速度和电流表的读数来判定，这两个参数是在工艺试桩时确定，一般是下沉和提升速度1.0m/min，工作电流值不超过70A。
4结束语
采用搅拌桩处理软基施工因其机具较为简单，转移方便，可多点施工，能快速完成软基处理，达到加快工期、抢工期的目的，施工工艺简单，工程质量容易控制，是当前市政道路软土地基处理较为常用的方法之一。