水泥搅拌桩在路基软基处理中的应用

水泥搅拌桩在路基软基处理中的应用

作者：蒋立恒

来源：《现代企业文化·理论版》2008年第08期

【摘要】洛湛铁路YQ5标段部分高填方软土地基需采用水泥搅拌桩加固处理，为保证加固质量，进行了室内配方试验和成桩试验，在施工中坚持二喷四搅工艺流程，把好原材料试验检验关，确保桩数长度，水泥用量符合设计要求，加强质量检验等控制环节。 【关键词】搅拌桩；施工工艺；施工技术；质量控制

一、工程概况

洛湛铁路永岑段新建铁路，设计时速为140km/小时，线路等级较高，其中洛湛铁路YQ5标部分铁路路基填高5～10m，基底宽度12～20m，属浅丘地貌及山前冲洪积地带，地表为水田，地表表层覆盖淤泥质粘土及粉质粘土，天然含水量大，基本承载力为40kpa，这种地基填筑的路基会造成长期的沉降，影响行车速度。这种不能满足线路等级要求的软土地基，本标段共有五处，设计采用水泥搅拌桩进行处理。

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，使水泥与软土发生反应，生成水泥加固体，提高地基复合承载力，减小路基填筑沉降量。水泥搅拌桩桩径为0.5m，路基左右两侧路肩外3.0m以内为A区、桩间距为0.9m，路基左右两侧路肩外3.0m以外为B区，桩间距为1.0m，采用正三角形布置，桩深5.0m～11.5m，搅拌桩打入下卧持力层不小于0.5m，加固后复合地基承载力不小于180kpa。 二、施工工艺

1．施工准备：水泥搅拌桩的施工技术准备工作主要是按强度要求进行桩体混合料的室内配合比试验和现场的工艺性成桩试验。室内试验的目的是确定最佳的水泥掺入量和水灰比，以满足90d龄期桩身无侧限抗压强度不小于2.0kpa的设计要求，通过室内配方试验，采用海螺牌32.5水泥，水泥掺入量为加固湿土重量的15%，即为50kg/m，水灰比为0.5，桩身强度满足要求。成桩试验的目的是确定最佳的水泥浆的水灰比、搅拌次数、喷浆量和压力、搅拌机钻进和提升速度以及复搅速度等工艺参数，保证桩身强度满足设计要求和桩身搅拌均匀，以指导水泥搅拌桩的正确施工。成桩试验采用二喷四搅工艺，即：水泥搅拌机械就位，预搅下沉，喷浆搅拌提升，重复搅拌下沉，重复搅拌提升至孔口，各种参数按钻进速度1.0m/min，提升速度0.6m/min，复搅速度1.2m/min，喷浆压力0.2kpa＜p＜0.4kpa。成桩1天后用轻型触探器击数（N10）大于15击，强度满足设计要求，成桩3天后，钻芯取样，观察颜色一致，不存在水泥浆集中或有未被搅拌均匀的土团，水泥搅拌桩体搅拌均匀。

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2．施工场地其他准备：施工场地一定要平整，且在两侧开挖排水边沟保证雨季场地不积水，给桩机组创造一个好的施工环境，对于不平整的沟塘路段需回填平整，回填土每层填厚不得大于0.5m，压实度在70%～85%间。施工场地外建好水泥库，水泥库净面积不得小于42㎡，最大库存量不得小于80t，堆码高度不得超过10袋。

3．技术交底：在施工前召集所有现场施工负责人员及桩机组机长召开技术交底会议，主要落实施工工艺、施工过程中的管理制度、资料的统一、检测要求等，将项目部的管理方式及指导思想落实到每一个人员，有效提高他们的认识。为进一步保证工程的施工质量奠定良好的基础。

4．工艺流程：机械设备材料进场→平整场地清除障碍物→回填粘土料并压实→测量方位→机械就位→预搅下沉→喷浆搅拌提升→重复搅拌下沉→重复搅拌提升至孔口→成桩→清土截桩→检测→换填A、B组填料。 三、施工技术控制

1．确保持立层必须准确：桩体一般最多以进入持力层0.5m为宜，不宜过深，否则将会产生三个方面的危害：（1）由于底部压力过大，水泥浆将无法渗入，地部无法成桩，最终导致桩长不足；（2）由于为全风化灰岩和页岩，土质较硬，带浆下钻困难或无法下钻，土体无法拌碎，土体与钻头形成一个圆柱体形状，造成积压桩内土体，容易发生掉桩头或桩内水泥外溢情况；（3）水泥搅拌桩施工一般提升前喷浆搅拌提升，如果进入持力层过深，为了防止下钻堵管只能在刚进入持力层就喷浆，但由于低部下钻速度其慢无比，导致底部水泥用量严重过多，造成水泥浆顶着钻杆溢出地面，且直接缩短了桩体的施工时间。

2．确保桩体的垂直度：在桩机架的正面和侧面一定要吊挂垂球，防止施工时桩机的倾斜，最终导致检测时桩体无法检测到底。

3．保证水泥浆的配合比要求：在施工中为了保证水泥浆的配合比满足要求，每根桩所使用的水泥浆量均匀充足，且考虑方便现场施工人员的操作和旁站人员监督，如所施工的桩长皆为统一长度，可将单根桩所需要是水泥浆一次拌制或分为两次拌制完成。

4．保证桩体的搅拌均匀性：为确保桩体喷浆和搅拌的均匀性，施工时必须按成桩试验的参数限定每米的施工时间，保证成桩质量。

5．严格二喷四搅工艺：第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆应小于总量的1/2，严禁带水下钻，下钻或提钻的速度和喷浆压力严格按试验参数进行，严格控制喷浆时间和停浆时间。每根1桩开钻后应连续作业，不得中断，严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。 6．认真填写施工记录：现场施工人员认真填写施工原始记录，其内容包括：施工桩号、施工日期、天气情况、喷浆深度、停浆标高、喷浆压力、钻机转速、钻进速度、提升速度、水泥用量。

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四、质量控制

1．确保原材料质量：对进场的水泥，按100t为一批（不足100t时也按一批计）的规定检查产品合格证和出厂检验报告，并取样进行试验，不合格的水泥禁止使用。

2．确保桩身数量：严格按照设计图的没桩间距测量放样，施工过程保持场地清洁，加强施工现场管理，确保不漏打水泥搅拌桩。

3．确保桩身长度：每一根桩在施工过程中必须有施工员现场监督、水泥搅拌桩必须打入下伏层深度不小于0.5m避免桩身因未进入持力层起不到加固软基的作用，桩底是否进入持力层以钻机电流急剧增大而钻进速度急剧减小，判断并记录好每根成桩的长度。

4．确保桩身水泥用量：为确保桩体每M掺合量以及水泥用量达到设计要求，每台机械配备流量自动记录仪，同时现场配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目部质检人员随时抽查检验水泥浆用量和水灰比是否满足设计要求。

5．现场施工员带班员的监控：现场施工时，必须每时每刻有施工员，带班员现场监控并如实做好施工记录。 五、质量检验

1．开挖检验；成桩7天后，采用浅部开挖桩头（深度超过停浆面0.5m）目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。

2．复合地基静载试验：水泥搅拌桩复合地基承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，检验数量为桩总数的0.5%～1%，且每项单体工程不应小于3点。

（1）水泥搅拌桩复合地基静载荷试验，在28d龄期后进行，其单桩复合地基载荷试验在压板（方形和圆形）的面积为一根桩承担的处理面积，多桩复合地基载荷试验的压板（方形和矩形），其尺寸为实际桩数所承担的处理面积确定。

（2）压板底高程与软基处理顶面设计高程相同，压板下设中粗砂层。 （3）加荷等级分8～12级，总加载量为设计荷载的2倍。 （4）复合地基承载力应满足设计的复合地基容许承载力。

经静载试验，本标段水泥搅拌桩处理的软基复合地基承载力为185kpa～190kpa，满足设计要求。

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3．设置沉降和位移观察桩：在水泥搅拌施工地段，设置沉降和位移观察桩观测路基填土施工中和施工后的路基沉降和位移量，如路基沉降和位移量超出设计及施工规范要求，立即报告建指及设计监理单位，并提出整改方案上报。

（1）路基工程施工应按设计要求进行地基沉降、侧向位移的动态观测。观测基桩必须置于不受施工影响的稳定地基内，并定期进行复核校正。观测装置的埋设位置应符合设计要求，且埋设稳定。施工中应保护好观测基桩及观测装置。 （2）沉降观测应采用二等几何水准测量。

（3）边桩及沉降在施工期间每天应进行一次观测，在沉降量突变的情况下，每天应观测2～3次。当两次填筑间隔时间较长时，每3天至少观测一次。

（4）在填土过程中，应根据观测结果整理绘制“填土高～时间～沉降量”关系曲线图，分析土体的侧向位移值及其发展趋势，判断地基的稳定性。

（5）当路堤中心线地面沉降速率每昼夜大于10mm，或坡脚水平位移速率每昼夜大于5mm时，应立即停止填筑，待观测值恢复到限值以内再进行填筑。

（6）路基填筑至设计高程后，应在路肩设观测桩，与边桩和沉降同步进行观测，通过测量路肩观测桩的高程变化，确定路基面的沉降量。前2～3个月内，每5天观测一次，三个月后7～15天观测一次。如沉降不稳定或达不到规范要求，采取压槽进行处理。但经静载检测合格后的软土地基，其沉降量观测在短期内就趋于稳定，不再发生沉降。 六、结语

本工程软基经水泥搅拌桩加固处理后，经检测表明，加固效果明显，路基的沉降显著减小，承载力得到较大增加，达到了设计要求。本工程经一年来路基沉降和位移观测，路基沉降量完全达到路基施工规范要求。

【作者简介】蒋立恒，男，中铁二十五局柳州公司洛湛项目部项目副经理，助理工程师。