水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用及优化分析

水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用及优化分析

发布时间：2023-02-03T05:56:36.696Z 来源：《工程建设标准化》2022年9月18期 作者： 陈强

[导读] 水泥搅拌桩是一种较为常见的软基处理加固措施，该技术可以极大程度地提高整体软基的稳定性，提高道路工程的地基质量。

陈强

51160219860718**** 珠海市横琴新区 519000

摘要：水泥搅拌桩是一种较为常见的软基处理加固措施，该技术可以极大程度地提高整体软基的稳定性，提高道路工程的地基质量。为了进一步提高水泥搅拌桩的施工质量，工程人员需要通过细化水泥搅拌桩的分类管理和优化各工序的操作方案，总结水泥搅拌桩的使用

要点，在控制施工成本的前提下提高成桩质量进而提高道路软基的承载性及稳定性。基于此，文章结合工程实际案例就水泥搅拌桩在城市

道路软基处理中的应用及优化措施进行了分析和探讨。

关键词：水泥搅拌桩；软基处理；城市道路；成桩质量；优化

引言：

水泥搅拌桩技术具有施工噪音小、施工机械化程度高、施工快、成本低、适用工程范围广等应用优势，在沿海城市的市政基础建设中得到了广泛应用。但实际应用当中成桩质量是水泥搅拌桩加固软基效果的关键，本文提出采用少量多次喷浆的方法可提高水泥搅拌桩的成

桩质量。有利于提高水泥搅拌桩对地基的加固效果从而提高路基质量。本项目工程位于珠海市富山工业园装备制造产业基地，包括（5号

路）、（6号路）、（7号路）3条市政道路及1条排洪渠，本项目范围内主要软土为人工填土、淤泥，软土的平均埋深约为10m，场地以沼

泽、鱼塘为主，总体地势为平坦。河塘底标高较低，标高介于-0.7~1.0m之间，本项目道路相对均较高，规划标高在3.4m以上，路基以填方

为主。综合比较真空联合堆载预压法与水泥土搅拌桩处理的工程经济性、合理性与施工工期，水泥搅拌桩工法处理的工程造价低于真空联

合堆载预压法，且施工工期较短，因此本项目道路全线的软土路基处理方法均调整为水泥土搅拌桩法。

一、软土地基及其特点

软土作为沿海城市一种常见的土壤，主要成分为软朔、流朔情况下的粘性土，并且土壤中有少部分淤泥。软土地区的主要成分为饱水的软性土沉积物质，故加固软土地基在我国沿海城市工程建设中颇为常见。软土本身的含水量大，土壤的孔隙较大，可以被压缩，土体的

强度低，具有蠕变性、触变性的特征，本项目场地地表为人工填土层及人工开挖形成的鱼塘。在地貌上属于海陆交互相沉积地貌，地质条

件较差。由于软土路基的稳定性较差，很难把握其含水量，故在工程中需要注意加固材料本身的物理及化学性质及其与地基软土的有效结

合。

二、水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用难点及改进思路

2.1 施工难点

本项目一般路段路基采用水泥搅拌桩处理。水泥搅拌桩桩径采用0.6m与0.8m两种直径，桩长大于15米时采用0.8m桩径，桩长小于等于

15m时采用0.6m桩径，均按正三角形布置。水泥搅拌桩施工作业过程中，由于桩身强度会直接影响地基的承载力，加固材料本身的物理及化学性质及其与地基软土的有效结合是影响桩身强度的关键，搅拌对提高水泥土桩稳定性有着就积极的作用。桩身强度低是影响软基处理

质量的问题之一，尤其是桩底和桩顶的强度，工程施工过程中主要表现为①表层加固的效果比较差。②因地基表面覆盖压力比较小，在拌

和过程中，土体上提，很难拌和均匀。③在桩顶处钻杆的提升速度过快，注浆量不足。④水灰比过大。⑤水泥的质量不高或者水泥早期的

强度比较低。

2.2 改进措施

本项目水泥搅拌桩应用过程中，工程人员通过水泥搅拌桩成桩工艺性试验确定合理改进施工措施，主要从以下几方面进行改进：①水泥土搅拌桩采用少量多次喷浆的方法，本项目采用"四喷四搅"的方法施工。②为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆

时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，且在最后一次提升喷浆至桩顶部位进行磨桩头，停留30秒。③停浆面应高于桩顶设计标高500mm，

再将桩顶施工质量较差的桩段用人工挖除。④施工中应严格控制喷浆量及搅拌提升速度, 以保证设计桩身范围内充分搅拌；确保桩身强度和

均匀性。提升速度经试桩后确定。⑤搅拌桩早期强度要求高的，向水泥浆参入适量早强剂，本案例经试桩确定掺入水泥量0.3%的早强外加

剂。

三、水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用

3.1 前期准备

水泥搅拌桩技术实践前，需要工程人员确定以下作业计划和作业标准，参照“平整场地验收→方案选型（确定地质适用性、土强度试配、施工成桩参数、地基承载力）→水泥搅拌桩试桩及总结（确定土强度、成桩参数、地基承载力等）→大面积施工（第三方机构全过程

监管、视频图像记录等）→五方质量责任主体确定检测方法及数量→具备检测条件时确定检测桩位→测量放样检测桩位进行检测→监督抽

检（全领域监督抽芯、抽检，包含不合格项处理）→水泥搅拌桩分部（子分部）验收。”的流程进行现场作业，然后侧重进行以下两方面内

容：第一，施工人员需要对路面的杂质进行清洁，满足基本施工需求。要注意的是，工程人员需要确定出周围的路况及管线走向，降低作

业过程对人们生活的影响工作。通过参照相关操作标准进行验收、分析，提高城市道路的稳定性。最终方案落实前，工程人员也要对相关

作业内容进行审核并对现有的工作方式进行审核、调整与优化工作[4]。其中，工程人员需要做好路面的放样工作，通过建立起规范的供

水、供电、排水线路，做好施工场地硬化，确保后台距离水泥搅拌机的水平间距在60m以内，保证注浆的压力控制在0.6MPa左右。第二，

施工材料、施工设备处理过程中，工程人员需要使用型号为42.5的硅酸盐水泥材料，并对水泥的型号、使用需求进行统计，然后对水泥的使

用标准进行测试，给予综合性、全面性的判断工作，有利于提高整体施工的质量[5]。从综合的角度来讲，水泥泥浆使用中，工程人员需要

参照现有的标准进行配置管理。

3.2 试桩试验

试桩试验分析过程中，工程人员需要对试桩状态、水灰比参数进行统计，得到作业面区域的试桩条件、密实度、水泥重度等指标，以便在确定有关各项施工工艺参数：水灰比、水泥浆比重、钻进速度、提升速度、喷浆压力、单位时间掺入量等各项工艺参数取最佳的搅拌

参数。完成试桩分析后，施工人员需要将统计得到的数据记录到相关平台内，并对其进行系统、全面、综合性的审核管理，保证参数数据始终符合预计的标准。

3.3 现场施工要点

现场施工作业中，工程人员需要根据相关施工计划、施工标准进行统计，通过确定钻机的具体定位，保证钻头可以瞄准桩位的正中心，保证其误差参数在5cm以内。当单项水泥机准备工作完成后，施工人员也要对其进行水平校准，随后使用吊线锤确定矫正机架的垂直

度，确保其误差在1%以内。具体来讲，工程人员还需要注意以下几点：第一，钻进、搅拌、下沉处理过程中，工程人员需要钻进过程中，

对不同的地质、钻进速度作出详细记录，确保桩底进入持力层超过0.5m。如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。第二，搅拌管理期间，

施工人员需要确定喷浆、搅拌的难点，做好钻头的标高工作，方便水泥浆快速均匀进入搅拌的土层当中，让水泥和土充分搅拌。严格按照

“四喷四搅”工艺进行保证搅拌和喷浆的次数，本工艺通过少量多次喷浆作业，可以让软土和水泥浆更均匀地搅拌混合，提高桩身质量。桩过程中，由于停电、设备故障等原因造成停机，使成桩工艺中断，当搅拌机重新起动时，均应将搅拌机下沉至断桩处下面0.5m，再继续往

上制桩。若停机3小时，应拆卸输浆管彻底清洗管路，以防止浆液硬结堵管。

3.4 关键节点的施工质量控制

关键节点的控制质量控制过程中，工程人员需要确定桩位放样、浆液制备、成桩处理等方面的内容，具体如下：第一，工程人员需要根据桩位的地理位置及实际坐标确定出轴线，并对进行校核。实际操作中，工程人员需要用石灰做好中心线的标记处理工作，消除施工漏

桩现象的影响。同时，工程人员需要参照桩位的分布要求确定桩机的平移顺序，侧重分析导向架的垂直度，以便在细化钻机主轴使用标准

的基础上评估其垂直度。第二，浆液制备过程中，工程人员需要及时分析将集料斗的使用要求，通过保证其注满的状态，再对其进行钻

进、搅拌工作，方便一次性成桩控制。其中，工程人员还需要结合《房屋建筑和市政基础设施工程质量监督管理规定》、《工程建设标准

强制性条文》、《房屋建筑和市政基础设施工程竣工验收规定》等内容进行综合性管理，提高水泥搅拌桩的操作质量。第三，成桩处理过

程中，工程人员需要参照“四喷四搅”的工艺进行现场作业，通过确定下钻的方式，在控制下钻效果的过程中进行试验分析。首先，桩机开

启时，工程人员需要保证钻头以正向、匀速行动的方式进行施工，保证钻速为1.0m/rain，第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应

小于总量的1/3。要注意的是，施工人员进行喷浆处理同时，通过控制作业过程的负载扭矩力，巩固钻进过程的流畅性。当钻头达到特定的

深度后，后台可以进行送浆管理，注意维持30s的搅拌工作，保证底层具有充足的浆液。为了进一步提高喷浆的质量，工程人员需要将钻

进、提升速度控制在0.8m/min，当钻头高程值提升至设计桩顶0.5m后，需要再进行停留搅拌30秒，有利于提高桩头本身的质量。单根成桩

完成后通过设计桩长、桩径、钻进速度、提升速度、泵压、喷浆总时长等参数评估水泥总量及每米水泥用量不小于设计要求用量。

3.5 施工质量检测计划

施工质量检测过程中，施工人员需要尽可能保证材料、设备的质量，通过使用动态化管理模式进行施工质量检测，在必要的、系统的管理支持确定出相关检测步骤，完成检测内容。结合本案分析，水泥搅拌桩桩身质量至少包括3个方面：桩体强度、搅拌均匀性和桩身长

度。具体需可结合以下几方面的检测标准：第一挖桩检查法，挖桩检查主要查看桩的成型情况，鉴定外观方面：桩体是否圆匀，有无缩颈

和回陷现象；搅拌是否均匀，凝体有无松散；群桩桩顶是否平齐，间距是否均匀。第二轻便触探仪触探法；通过细致观察样本的颜色及是

否存在结块或土团等情况来判定搅拌的效果。同时在检测时也可针对击锤数量来判定搅拌的均匀性。使用该类触探法检测水泥的搅拌效果

时要注意触探点的位置选择，最好确定在离桩中心2/5的位置，避免在中心处定位触探点。在使用触探设备时，要保证穿心杆以垂直角度实

施触探，从而保证获取的样本能够真实反映出整体的搅拌效果。第三水泥土抗压强度试验，水泥土抗压强度试验通过抽芯检验主要用于评

价桩身质量，如抗压强度、含灰量、坚硬程度、搅拌均匀性等。抽芯检验桩的数量为总桩数的1%。一般应按比例随机抽取，且分布基本均

匀。对怀疑有问题的桩及结构设计为关键部位的桩应重点抽取，抽芯检验不合格的桩在其附近加倍进行抽芯检验，以判断是否为个别现

象，如仍出现不合格桩，则应查清范围，采取必要的补救措施。第四现场载荷试验，水泥土搅拌桩复合地基承载力的检验应采用复合地基

静载荷试验和单桩静载荷试验，数量不少于总桩数的1%，这种方式最为接近地基的真实承受力，能够更为标准地测量出单桩或者地基的准

确承载数据信息。

四、水泥搅拌桩在城市道路软基处理中质量控制重点

4.1 水泥

水泥搅拌桩水泥需要选择常规型号为42.5的硅酸盐水泥，然后做好材料的采购、运输、养护管理，通过加强入场前的检测工作，对水泥的基本性能进行必要的判断，消除水泥型号、质量不合规的问题。从水泥浆液的应用角度来讲，工程人员需要结合现有的标准进行控制。