公路软土地基处理搅拌桩施工工艺分析

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【摘要】软基处理是公路路基施工中的重要环节之一，如施工质量控制不当，则会造成安全事故。因此，只有运用合理的处理方法来严格控制施工，才能保证工程质量。其中，深层水泥搅拌桩是应用最为广泛的软基加固方法。对此，本文简要分析了深层水泥搅拌桩的作用，介绍了参数设计要求、施工工艺流程、质量检验等控制环节，并结合工程案例阐述了深层水泥搅拌桩在公路软基施工中的应用。

【关键词】公路软基工程；深层搅拌桩施工；公路工程建设

软土地基是公路工程建设的技术难题，通常具有含水量高、压缩性高、抗剪强度低等不利施工的特性，在不进行有效处理的情况下会容易造成严重的工程质量事故。尽管处理软基的方法较多，但若处理方式不当，则会易导致路基失稳。深层水泥搅拌桩技术是处理软基工程的重要方法，可承受较大的加荷速率，被公路建设领域多广泛应用。因此，对于公路软基处理深层水泥搅拌桩施工控制的探讨，可以为相关深层水泥搅拌桩施工提供有价值的参考。

1工程实例

某高速公路全长1600m，一段典型软基段全长119m，该段内为低液限粘土，天然含水量为21.7%，塑限18.2%，天然密度1.8g/cm3，施工前确定了深层水泥搅拌桩、土工布处理、塑料排水板软基处理等方案。由于深层水泥搅拌桩适用于强度低、排水性能差的软土；而塑料排水板软基处理适用于软土厚度大、填土高的软土地基，因此在综合分析工程环境条件和施工可行性后，选用了深层水泥搅拌桩方案来加固处理软土地基，大大降低了桩间土的应力。处理路基平均宽度为46m，桩径50cm。《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（JTG/TD31-02—2013）[1]要求，水泥搅拌木桩施工前进行试验段，根据成桩实验确定技术参数进行施工。具体施工工艺步骤为：①准备施工设备和原料，并在原地整平后清除障碍；②将钻机移位到指定桩机，启动搅拌机沿导向架旋转切土下沉，开钻前用清水冲洗管道，待搅拌机下沉到一定深度拌制水泥浆；③待压浆前将其导入集料斗内；④射入搅拌叶的出浆口。搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，要进行二次喷浆搅拌，以清洗水泥浆残留与粘附在搅拌头上的软土。喷浆压力控制在1.0~1.3MPa，转速控制在60r/min，下钻速度控制在0.75m/min。水灰比0.5。施工中，严格控制原料质量，保证水泥出厂合格按规定频率取样复检，开挖检查数据在50~54cm内、芯样完整连续、呈长柱状。桩体件无侧限，抗压轻度测试满足设计要求。

2软土路基深层搅拌桩施工控制

2.1软土路基深层搅拌桩机械控制

搅拌头的搅拌叶片形状对固化剂拌合效果有很大影响，叶片回转频率高则混合充分。转速一定的情况下，搅拌叶片多则拌合效果好。搅拌头主要用于粉喷桩施工，其外形结构各有差异，除具有两片麻花状叶片外增设了两组副叶片，便于固化剂与原土充分均匀拌合。固化剂沿成桩截面方向喷射效果不同。沿横向截面方面，固化剂呈现外密中疏现象分布，喷出口径不宜设计过大，以避免下钻时喷出口易被堵塞。只能用纯水泥粉作固化剂，但在喷粉压力作用下喷射固化剂基本均匀后，可用其他工业废粉施工。对成桩直径较大的深层搅拌桩，可在中心轴与叶片上设置喷出口，而施工时喷粉压力应适当提高。粉喷搅拌机钻头形式的优劣，关系到成桩质量及施工效率。应优化设计搅拌头，其叶片形式应保证在反向旋转提升时，对桩体混合土有压密作用。湿喷式搅拌头工作状态类似于粉喷搅拌头。在相同条件下，其混合土搅拌效果越差，则喷出口越靠近搅拌头的末端混合土的搅拌效果也会越差。因此，部分生产厂家会将粉喷与湿喷搅拌头合成，使其能用于粉喷与湿喷施工。

2.2深层搅拌桩施工工艺控制

部分软基含有大量水分，同时在对其加固时，除固化剂必须水分外，也会有多余的水分。因此，施工方案应尽量减少地基中的水分，尽量选用低成本的施工方案。因为在高含水率软基中，粉喷桩用水泥较湿喷桩少，而在高含水率地基中，分喷桩无侧限抗压强度较湿喷桩更高，所以，含水量过低的地基若采用粉喷搅拌施工，则不利于混合土充分均匀拌合。通常情况下，粉喷与湿喷的选取宜以含水率为35%作为界定标准。混合搅拌效果直接影响其抗压强度，被加固体破碎余越细，固化剂搅拌越充分，混合土的无侧限抗压强度越高。搅拌初期混合强度会增加得较快，但是混合土无侧限抗压强度却会随着时间延长而逐渐减小。对此，要通过调节搅拌轴回转速度来控制搅拌效果，避免其因过快而搅拌不均。在施工中，提高控制搅拌次数主要以控制回转速度的方式来实现。因此，采取全程复搅的措施可满足搅拌均匀的要求，使搅拌效果更加理想。复合地基中的水泥含量是影响地基承载能力的关键，应根据搅拌桩承载力特点来控制水泥输入量。如果一味地采用单桩水泥消耗总量的办法控制水泥含量，就会影响成桩质量。在软土层薄层地区，为了减少路面不均沉降，可选用桩尖进入良好持力层的深层搅拌桩。摩擦型桩的深层搅拌桩承载力与端承型桩不同。摩擦型混合土搅拌桩桩轴力逐渐减小，深层搅拌桩因地表覆盖层缺少必要的压力易出现不密实，因此，此类桩在施工时宜采用变量搅拌方案，使其能够随桩身轴力变化而变化，用不同提速来满足各桩段对水泥含量的要求。

3深层搅拌桩施工技术要点

（1）对于施工采用的水泥，应根据地区土质进行试验，分析水泥品种与地下水和有机质的固结效果。在施工前，必须合理配备拌桩机、空气压缩机等机械设备，以及适用的电脑记录仪，从而更好地为后续施工提供数据资料。水泥搅拌桩开钻前，要用清水清洗管道，同时必须检查管道是否有堵漏，避免施工质量出现问题。（2）由于搅拌水泥桩要有一定的适应性，在施工前就应通过试桩的方式，来确定其适应性，以及是否满足设计量所需的各种设计参数。与此同时，还要确定搅拌桩的均匀性，掌握下钻与提升的阻力情况，从而计算出最佳喷浆量与液压水灰比，并根据单桩承载力试验来确定使用工程的施工掺入比[2]。（3）块状加固水泥掺入量时，可用被加固湿土质量的7%、水泥浆水灰比0.45~0.55等数据，而水泥搅拌桩固化剂往往采用普通硅酸盐水平。就竖向承载桩长度而言，应综合考虑上部结构对承载力的要求等因素，并为提升抗滑稳定性，可将搅拌桩长设置为超危险滑弧以下2m的范围，同时加固深度应≤20m。（4）水泥搅拌桩布桩的范围可限制在基础平面内，其柱桩加固可采用正方形等布桩形式。值得注意的是，复合地基应在基础与桩间设置褥垫层，选用中砂、粗砂等材料，而最大粒径应≤20mm。竖向承载水泥搅拌桩承载力特征可通过现场单桩荷载实验侧性。

4结束语

综上所述，对于提高深层搅拌桩质量来说，经优化设计的地质条件，选择较好的施工方案，针对不同情况良好地控制与管理固化剂掺入比、提升速度、固化剂输出量等，是提高其质量的有效措施，应引起机械厂家、施工及监理单位的高度重视。

参考文献

[1]公路软土地基路堤设计与施工技术细则：JTG/TD31-02—2013[S].北京：人民交通出版社，2013.

[2]周欣，邵勇，许宝田，等.深层搅拌桩在软土地基处理中的应用与质量检测[J].公路交通科技：应用技术版，2011（11）：13-16.

作者：杜修光 单位：中铁十一局集团第四工程有限公司