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[摘 要]水泥搅拌桩具有在地基加固过程无振动、无噪音、对环境无污染、对土体无侧向压力、对邻近建筑物的影响很小等优点被广泛运用，本文结合工程实例，对水泥搅拌桩在市政道路软基加固中的应用进行了探讨。
[关键词]水泥搅拌桩；市政道路；加固；应用
中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0148-02
1、工程概况
沁园路（西段）全长623m，设计等级为城市次干路，设计行车速度为40km/小时。 路面采用沥青砼结构，双幅路型式：单侧车行道宽11.5m，两侧各设4.5m宽人行道。根据勘查资料，场地内埋藏地层自上而下依次描述如下：
第一层：人工填土：属素填土，褐灰、灰黄色，主要由粘性土组成，密实度极为不均，结构松散.层厚为1.0～2.1米。
第二层：第四系海相沉积淤泥：深灰色.属中等～高灵敏度饱和粘土，具有低强度、高压缩及易触变性。一般呈饱和、流塑状态，局部底部含少量粉细砂呈流塑软塑状态。层厚为5.1～12.4 米。
第三层：第四系海陆交互相沉积粘土：灰黄夹灰白色，不均匀地含5～2O 细砂，呈湿～稍湿、可塑～硬塑状态，揭露厚度为1.5～7.0米。
第四层：第四系残积砂质粘土：褐黄灰白色，系由花岗岩原地风化而成，原岩结构可辨，不均匀地残留5～15 的石英粗颗粒，呈湿～稍湿、可塑～硬塑状态，揭露厚度为0.5～7.0米。
其中第三层粘土及第四层砂质粘土层均具有中等强度及中等压缩性.层位稳定埋藏较深，是较好的路基下卧层。
地下水按埋藏条件属上层滞水和潜水，其中上层滞水主要赋存于填筑土及第四系粘性土层中，受大气降水及地表水补给，其水量、水位随季节变化明显；潜水主要赋存于含砂细粒土中，受大气降水和上层地下水补给，水量丰富。
2、软基处理方案的选择
2.1 备选方案比较
常用软土地基的处理方式有换填、动力固结法、搅拌桩、CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）、真空联合堆载预压和袋装砂井等，其技术经济比较，如表1。
2.2 方案确定
根据地质勘察资料看，本工程软基主要为含水量较大的流塑状态淤泥类软基，对于含水量较大的淤泥类软基采用水泥搅拌桩处理，其加固较排水固结法效果好。根据本项目的实际情况，经反复比较，选用水泥搅拌桩处理软基方案。
3、试验段选取及试验成果
水泥搅拌桩加固技术是工程界广泛应用的软基加固技术，其理论、施工工艺处于完善阶段，设计方法亦不够成熟。
故工程中需先进行试验研究，以校核完善设计指导施工。经比较，试验段选100米段位区间，在该段内取土进行室内试验、现场复合地基静载试验等研究。
3.1 室内试验
（1）原状土物理力学性质试验
从试验结果可看出，第1层及第2层土质较差，地基承载力难以满足设计要求，需加固处理。3层及4层承载力较高，可作为持力层。
（2） 水泥土的试验
水泥土强度试验采用现场取土，室内制样养护。进行不同掺灰量、不同龄期无侧限抗压强度试验。水泥采用PO32.5，强度龄期为28d，其无侧限抗压强度与掺灰量的关系，强度与龄期的关系见下表3、4：
从表3中可看出：加固土无侧限抗压强度随掺灰量的增大而增大。强度增长率在1O～2O间较大。从表4中可看出：强度在7d内增加较快，随后龄期内呈稳定增长态势。
3.2 现场桩静载试验
在试验区打设不同深度不同问距试验桩现场足尺试验，水泥掺入量50kg/m，复搅5.0m。试验按照《建筑地基基础设计规范》（GBTT一89）和《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017—96）中有关垂直静载试验的规定进行 试验采用慢速维持荷载法，分8级加载，4级卸载。试验结果见下表5。
从表5可看出：
（1）经水泥搅拌桩处理后，地基承载力得到提高，提高幅度在200%左右，说明搅拌桩软基处理是可行的。
（2）在一定长度内，承载力随桩长增加而加大，但当桩长增加到一定深度时，承载力增加幅度很少，甚至没能增加，单从桩长角度来寻求增加承裁力是不科学的。桩长增加主要起减少沉降量的作用。
（3）当桩长相同，桩间距减少时，承载有明显加大的迹象，所以在设计时应当科学合理地选择桩的布置形式及桩间距。
4、水泥搅拌桩的设计要求
（1）桩径：要求为500mm。
（2）桩长：要求打穿淤泥层至持力层0.5m。
（3）桩距：1.5×1.2。
（4）水泥掺入量：水泥掺入比15%，每延米水泥用量为5Okg。
（5） 桩身强度：90d龄期无侧限抗压强度为1000KPa。
（6） 复合地基承载力为150KPa。
5、水泥搅拌桩施工
5.1 工艺流程
（1） 定位
塔架式起重机悬吊搅拌机到达施工桩位后对中， 并抄平塔架平台，使搅拌桩钻杆铅垂于地面。（ 倾斜小于10， 桩位偏差小于5cm）
（2） 预搅将搅拌头下沉
待搅拌机的冷却水循环正常后， 才能启动搅拌机， 搅拌头运转正常后放松起重钢绳。搅拌杆沿导向架徐徐下沉， 下沉速度应由电机电流表监测， 工作电流不得超过60A。
（3） 制备水泥浆
按设计要求的配比制备水泥浆，将制好的水泥浆存放在集料斗中。
（4） 提升喷浆搅拌
当搅拌头抵达设计深度时， 将搅拌头反转，同时喷浆提升搅拌。严格控制搅拌速度， 边喷浆边搅拌提升，将所喷浆液充分与土搅和均匀， 当钻头升至略高于加固土层顶面停喷。 （5） 重复下沉、上升搅拌， 进行二次复搅以达到充分拌和。
（6） 洗管自集料头用清水，用灰浆泵送水清洗管路和搅拌头。
（7）移位。重复上步骤，制作下一根桩。
5.2 影响水泥搅拌桩质量的因素
5.2.1 影响加固质量的关键因素
承受垂直荷载的桩体一般应使土对桩的支承力与桩身强度所确定的承载力相近，并使后者略大于前者为最经济。因此要求桩身必须达到一定强度的硬力层。保证桩体的长度和桩身强度达到设计要求是保证加固质量的关键。
5.2.2 影响桩身强度的主要因素
（1）水泥掺入比。水泥搅拌桩的强度随水泥掺入比的增大而增大；
（2）龄期。桩身强度随着龄期增长而增大，三个月龄期强度作为标准强度，28d强度约为标准强度的60%- 75%；
（3）土样含水量。当掺入比相同，桩身强度随着土样含水量的降低而增大；
（4）搅拌的均匀性。水泥和软土之间强制搅拌越均匀，桩身强度也越高。
5.3 水泥搅拌桩的质量控制
水泥搅拌桩处理软基属隐蔽工程， 且通常是昼夜连续施工。为了在施工过程中加强对施工工艺、水泥用量、桩长、施工速度的控制，专门配了4名监理工程师昼夜24h跟班旁站监督。由监理工程师逐桩签证，做到每桩都有完整记录。主要监督内容有：
（1）检查桩距、桩位是否符合设计要求；
（2）逐桩控制喷浆量。根据每桩桩长，水泥用量按50kg/m计量入罐，成桩后看水泥浆是否用完，未喷完再复喷， 每桩一罐，逐桩控制；
（3）桩长控制。按设计桩长及桩确定的长度，并根据钻进时桩机负载电流数据变点（ 突变处表明已穿透软土层）， 现场丈量，测定桩长是否满足设计要求；
（4）施工单位须对成桩质量负完全责任。对成桩按1%随机进行质量检测，对不合格桩按100倍扣罚工程款并责令按100倍数进行返工。这一措施促使施工单位自觉把关，不敢偷工减料，以确保质量。
6、水泥搅拌桩的质量检验
6.1 轻型动力触探检验
试验桩数按不少于施工桩数2%随机抽取，试验时间在桩身龄期24小时内。标贯最低N大于等于15击。经检验本工程各桩最低击数平均值大于等于17击，符合要求。
6.2 抽芯试验
本次取芯试验采用XY- 2型钻机， 直径131mm， 人造金刚石钻头， 单动双管取芯， 芯样直径108mm。抽芯结果表明，芯样完整，桩体搅拌均匀， 颜色一致，胶结好，桩身连续桩长符合设计要求。
6.3 复合地基平板载荷试验
设计复合地基承载力为150KPa， ，抽检各桩复合地基承载力基本值最低为161KPa， 符合设计要求。
7、结束语
（1） 对每根制成的搅拌桩，质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中有无断浆现象和喷浆提升时间以及复搅次数；
（2）水泥掺合量对桩体强度的影响较大， 合理的掺灰量为10%～20%；
（3）水泥土的性能与原状土相差较大，各项指标与原状土比较有较大的提高，计算时应桩土分别考虑计算为宜；
（4）桩身长对增加地基承载力效果不如桩间距影响明显，因此应合理设计桩的布置形式与桩间距等参数。
[关键词]水泥搅拌桩；市政道路；加固；应用
中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0148-02
1、工程概况
沁园路（西段）全长623m，设计等级为城市次干路，设计行车速度为40km/小时。 路面采用沥青砼结构，双幅路型式：单侧车行道宽11.5m，两侧各设4.5m宽人行道。根据勘查资料，场地内埋藏地层自上而下依次描述如下：
第一层：人工填土：属素填土，褐灰、灰黄色，主要由粘性土组成，密实度极为不均，结构松散.层厚为1.0～2.1米。
第二层：第四系海相沉积淤泥：深灰色.属中等～高灵敏度饱和粘土，具有低强度、高压缩及易触变性。一般呈饱和、流塑状态，局部底部含少量粉细砂呈流塑软塑状态。层厚为5.1～12.4 米。
第三层：第四系海陆交互相沉积粘土：灰黄夹灰白色，不均匀地含5～2O 细砂，呈湿～稍湿、可塑～硬塑状态，揭露厚度为1.5～7.0米。
第四层：第四系残积砂质粘土：褐黄灰白色，系由花岗岩原地风化而成，原岩结构可辨，不均匀地残留5～15 的石英粗颗粒，呈湿～稍湿、可塑～硬塑状态，揭露厚度为0.5～7.0米。
其中第三层粘土及第四层砂质粘土层均具有中等强度及中等压缩性.层位稳定埋藏较深，是较好的路基下卧层。
地下水按埋藏条件属上层滞水和潜水，其中上层滞水主要赋存于填筑土及第四系粘性土层中，受大气降水及地表水补给，其水量、水位随季节变化明显；潜水主要赋存于含砂细粒土中，受大气降水和上层地下水补给，水量丰富。
2、软基处理方案的选择
2.1 备选方案比较
常用软土地基的处理方式有换填、动力固结法、搅拌桩、CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）、真空联合堆载预压和袋装砂井等，其技术经济比较，如表1。
2.2 方案确定
根据地质勘察资料看，本工程软基主要为含水量较大的流塑状态淤泥类软基，对于含水量较大的淤泥类软基采用水泥搅拌桩处理，其加固较排水固结法效果好。根据本项目的实际情况，经反复比较，选用水泥搅拌桩处理软基方案。
3、试验段选取及试验成果
水泥搅拌桩加固技术是工程界广泛应用的软基加固技术，其理论、施工工艺处于完善阶段，设计方法亦不够成熟。
故工程中需先进行试验研究，以校核完善设计指导施工。经比较，试验段选100米段位区间，在该段内取土进行室内试验、现场复合地基静载试验等研究。
3.1 室内试验
（1）原状土物理力学性质试验
从试验结果可看出，第1层及第2层土质较差，地基承载力难以满足设计要求，需加固处理。3层及4层承载力较高，可作为持力层。
（2） 水泥土的试验
水泥土强度试验采用现场取土，室内制样养护。进行不同掺灰量、不同龄期无侧限抗压强度试验。水泥采用PO32.5，强度龄期为28d，其无侧限抗压强度与掺灰量的关系，强度与龄期的关系见下表3、4：
从表3中可看出：加固土无侧限抗压强度随掺灰量的增大而增大。强度增长率在1O～2O间较大。从表4中可看出：强度在7d内增加较快，随后龄期内呈稳定增长态势。
3.2 现场桩静载试验
在试验区打设不同深度不同问距试验桩现场足尺试验，水泥掺入量50kg/m，复搅5.0m。试验按照《建筑地基基础设计规范》（GBTT一89）和《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017—96）中有关垂直静载试验的规定进行 试验采用慢速维持荷载法，分8级加载，4级卸载。试验结果见下表5。
从表5可看出：
（1）经水泥搅拌桩处理后，地基承载力得到提高，提高幅度在200%左右，说明搅拌桩软基处理是可行的。
（2）在一定长度内，承载力随桩长增加而加大，但当桩长增加到一定深度时，承载力增加幅度很少，甚至没能增加，单从桩长角度来寻求增加承裁力是不科学的。桩长增加主要起减少沉降量的作用。
（3）当桩长相同，桩间距减少时，承载有明显加大的迹象，所以在设计时应当科学合理地选择桩的布置形式及桩间距。
4、水泥搅拌桩的设计要求
（1）桩径：要求为500mm。
（2）桩长：要求打穿淤泥层至持力层0.5m。
（3）桩距：1.5×1.2。
（4）水泥掺入量：水泥掺入比15%，每延米水泥用量为5Okg。
（5） 桩身强度：90d龄期无侧限抗压强度为1000KPa。
（6） 复合地基承载力为150KPa。
5、水泥搅拌桩施工
5.1 工艺流程
（1） 定位
塔架式起重机悬吊搅拌机到达施工桩位后对中， 并抄平塔架平台，使搅拌桩钻杆铅垂于地面。（ 倾斜小于10， 桩位偏差小于5cm）
（2） 预搅将搅拌头下沉
待搅拌机的冷却水循环正常后， 才能启动搅拌机， 搅拌头运转正常后放松起重钢绳。搅拌杆沿导向架徐徐下沉， 下沉速度应由电机电流表监测， 工作电流不得超过60A。
（3） 制备水泥浆
按设计要求的配比制备水泥浆，将制好的水泥浆存放在集料斗中。
（4） 提升喷浆搅拌
当搅拌头抵达设计深度时， 将搅拌头反转，同时喷浆提升搅拌。严格控制搅拌速度， 边喷浆边搅拌提升，将所喷浆液充分与土搅和均匀， 当钻头升至略高于加固土层顶面停喷。 （5） 重复下沉、上升搅拌， 进行二次复搅以达到充分拌和。
（6） 洗管自集料头用清水，用灰浆泵送水清洗管路和搅拌头。
（7）移位。重复上步骤，制作下一根桩。
5.2 影响水泥搅拌桩质量的因素
5.2.1 影响加固质量的关键因素
承受垂直荷载的桩体一般应使土对桩的支承力与桩身强度所确定的承载力相近，并使后者略大于前者为最经济。因此要求桩身必须达到一定强度的硬力层。保证桩体的长度和桩身强度达到设计要求是保证加固质量的关键。
5.2.2 影响桩身强度的主要因素
（1）水泥掺入比。水泥搅拌桩的强度随水泥掺入比的增大而增大；
（2）龄期。桩身强度随着龄期增长而增大，三个月龄期强度作为标准强度，28d强度约为标准强度的60%- 75%；
（3）土样含水量。当掺入比相同，桩身强度随着土样含水量的降低而增大；
（4）搅拌的均匀性。水泥和软土之间强制搅拌越均匀，桩身强度也越高。
5.3 水泥搅拌桩的质量控制
水泥搅拌桩处理软基属隐蔽工程， 且通常是昼夜连续施工。为了在施工过程中加强对施工工艺、水泥用量、桩长、施工速度的控制，专门配了4名监理工程师昼夜24h跟班旁站监督。由监理工程师逐桩签证，做到每桩都有完整记录。主要监督内容有：
（1）检查桩距、桩位是否符合设计要求；
（2）逐桩控制喷浆量。根据每桩桩长，水泥用量按50kg/m计量入罐，成桩后看水泥浆是否用完，未喷完再复喷， 每桩一罐，逐桩控制；
（3）桩长控制。按设计桩长及桩确定的长度，并根据钻进时桩机负载电流数据变点（ 突变处表明已穿透软土层）， 现场丈量，测定桩长是否满足设计要求；
（4）施工单位须对成桩质量负完全责任。对成桩按1%随机进行质量检测，对不合格桩按100倍扣罚工程款并责令按100倍数进行返工。这一措施促使施工单位自觉把关，不敢偷工减料，以确保质量。
6、水泥搅拌桩的质量检验
6.1 轻型动力触探检验
试验桩数按不少于施工桩数2%随机抽取，试验时间在桩身龄期24小时内。标贯最低N大于等于15击。经检验本工程各桩最低击数平均值大于等于17击，符合要求。
6.2 抽芯试验
本次取芯试验采用XY- 2型钻机， 直径131mm， 人造金刚石钻头， 单动双管取芯， 芯样直径108mm。抽芯结果表明，芯样完整，桩体搅拌均匀， 颜色一致，胶结好，桩身连续桩长符合设计要求。
6.3 复合地基平板载荷试验
设计复合地基承载力为150KPa， ，抽检各桩复合地基承载力基本值最低为161KPa， 符合设计要求。
7、结束语
（1） 对每根制成的搅拌桩，质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中有无断浆现象和喷浆提升时间以及复搅次数；
（2）水泥掺合量对桩体强度的影响较大， 合理的掺灰量为10%～20%；
（3）水泥土的性能与原状土相差较大，各项指标与原状土比较有较大的提高，计算时应桩土分别考虑计算为宜；
（4）桩身长对增加地基承载力效果不如桩间距影响明显，因此应合理设计桩的布置形式与桩间距等参数。