浅谈水泥搅拌桩软基处理方法

浅谈水泥搅拌桩软基处理方法

韦能

中交二航局第二工程有限公司401121

摘要：公路桥梁建设施工过程中，路基软基处理是路基施工中的关键部分，软基处理方法有：换填法、抛石挤淤法、土工合成材料加筋法、堆载预压法、塑料排水板＋堆载预压法、水泥搅拌桩＋堆载预压法、真空堆载预压法、高压旋喷桩法等。根据不同的地质情况及设计要求，软基处理方法也不同，取得的效果也不同，本文以杭州湾大桥北接线高速公路软基处理中的水泥搅拌桩施工为例，进行简单的介绍和分析。

关键词：软基处理、水泥搅拌桩、地基承载力、质量控制

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基深处将软土和固化剂强制拌和均匀，是水泥与软土发生一系列的物理、化学反应，生成水泥土加固体，增加地基密实度，提高地基复合承载力，减少路基沉降量。水泥搅拌桩主要使用在软土地区工后沉降不能满足要求的桥头路段和高填方路段的软土地基处理。

一、水泥搅拌桩设计要求

为提高搅拌效果，本项目水泥搅拌桩均采用双向搅拌桩施工工艺；桩体设计强度（90天无侧限）为1.2MPa，并要求28天强度＞0.8MPa。当搅拌桩长度L＜12m时桩径为0.5m；当搅拌桩长度L≥12m时采用钉型水泥双向搅拌桩，上部扩大头直径D为1.0m，高度H为3.0m，下部桩径d为0.5m。同时在桩顶铺设50cm厚砂垫层和一层土工格室，路基预压期不宜少于6个月。水泥搅拌桩复合地基承载力要求见表1-1,表1-2，具体应根据实际地质资料通过实验确定。

注：复合地基承载力特征值计算中，桩间土承载力按70KPa计算。

注：复合地基承载力特征值计算中，桩间土承载力按70KPa计算。

二、材料要求

搅拌桩采用强度等级42.5水泥，水灰比为0.5～0.6,。上部扩大头直径1.0m，水泥用量为260kg/m，采用4搅2喷工艺施工；下部直径0.5m，水泥用量65kg/m，采用2搅1喷工艺施工，喷浆压力不小于0.5MPa；具体应根据试桩情况调整，必要时增加搅拌和喷浆遍数。

桩顶50cm厚的垫层材料应采用级配良好的透水性材料，最大粒径≤100mm，含泥量不宜超过10%。

整体式土工格室技术要求：断裂延伸率≤15%，格室片单位宽度的断裂拉力≥16KN/10cm，格室片间连接处的断裂拉力≥16KN/10cm，连接处连接件抗剪切力≥16KN/10cm，格室片间采用U型钢钉（直径）2.5mm）插接编织，U型钢钉须做镀锌防腐处理。格室高度50mm，网格尺寸40×40cm；单网面积≥50m2。布网时应张拉到位，及时填埋，严禁暴晒。

三、水泥搅拌桩施工

（一）施工工艺流程

1、搅拌机就位：搅拌机到指定桩位并对中。

2、喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体中喷水泥浆，搅拌机钻头两组叶片同时正、反向旋转（外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转）切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度。

3、施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径大小；喷浆切土下沉，两组叶片正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度，在桩端应持续喷浆10秒以上。

图3-1钉型双向搅拌桩施工工艺流程图

4、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，直至扩大头底面标高。

5、伸展叶片：改变内外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头直径；提升搅拌：提升钻杆，两组叶片同时正方向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm。

6、切土下沉：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，直到扩大头设计深度。

7、提升搅拌：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，完成单桩施工。

（二）施工注意事项

（1）打桩顺序

1、水泥搅拌桩属于非挤土桩，一般情况下施工顺序无特殊要求。

2、若施工场地一侧靠近建（构）筑物，应从靠近建（构）筑物一侧由近向远施工。

3、若施工场地一侧靠近边坡，应从靠近边坡一侧由近向远施工，在边坡施工时采取可靠的防护措施，防止边坡失稳和机械安全。

（2）成桩要求

1、施工过程中必须保证钻机机架垂直，偏差不大于1%，保证机架底盘水平。

2、桩位偏差不大于50mm，桩径和扩大头高度不小于设计值。

3、桩长由设计和施工工艺参数控制，施工到设计桩底附近应注意最后30s电流和进尺参数，其值由工艺性试桩确定。

4、施工过程中应控制水泥浆的比重，并符合有关技术要求。

（3）施工要求

1、水泥搅拌桩施工前必须进行工艺性试桩试验，试验桩数不少于5根，取得满足设计掺入量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷浆（粉）压力、单位时间掺入量、搅拌和喷浆遍数。

2、根据下钻和提升的阻力情况，选择保证水泥浆液（粉）灌入量的合理技术措施。

3、检验室内实验所确定的配合比、水灰比是否便于施工，是否需要添加外加剂等。

4、为保证搅拌桩的质量，要求全桩长进行复搅。

四、质量控制

水泥搅拌桩质量控制应贯穿施工全过程，应坚持全过程的施工控制。施工过程中随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量检查。

检查重点是：水泥用量、桩长、内钻杆转速、搅拌机提升和下沉速度、停浆处理方法和单桩施工时间等。

1、施工准备阶段，应对原材料质量、计量设备、搅拌叶片的伸展直径和机械性能进行检查。

2、施工前应检查桩位放样偏差，其容许偏差应控制在±50mm。

3、施工过程中应检查钻机机架的垂直度、机架底盘的水平度、水泥浆比重、搅拌机提升和下沉速度以及钻机下沉最后30s的电流和钻进速度等。

4、单桩施工结束后，应对桩位偏差、桩径、单桩水泥用量以及单桩施工时间进行检查。其中桩位偏差不大于50mm，桩径和单桩水泥用量不小于设计值，单桩施工时间不小于由工艺试桩确定的时间值。

5、水泥搅拌桩的质量检验标准应满足表4-1的规定。

结束语：

水泥搅拌桩进行软基处理效果显著，处理后可很快投入使用，但由于软基处理不当引起的路基质量病症，严重影响后期公路运营的安全性和舒适性，故在路基软基处理时，根据所处的环境采取不同的处理方法，不断总结和改进，完善施工方案，才能保证施工质量，避免返工处理带来经济损失。

参考文献：

[1]《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）.

[2]《公路软土地基路堤设计与施工技术规则》（JTG/TD31-2013）.

[3]《公路土工合成材料应用技术规范》（JTG/TD32-2012）.

[4]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）.