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摘要：介绍水泥深层搅拌桩加铺土工格栅处理软土地基的主要施工工艺，并对水泥搅拌桩处理软基的注意事项作了详细的阐述。
关键词：水泥搅拌桩 ；土工格栅；处理；软土地基
中图分类号： TU471.8 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: this paper introduces the deep cement mixing pile and spread grille processing of the soft soil foundation main construction process, and the cement mixing pile soft foundation treatment of the matters needing attention detail.
Keywords: cement mixing pile; Geogrid; Processing; Soft soil foundation
水泥攪拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将软粘土与水泥强制拌和，利用固化剂与软土之间发生的一系列物理化学反应，使软土地基硬结成具有一定强度的水泥加固土，铺设土工格栅提高水泥搅拌桩的整体性和抗剪切力，从而提高地基强度。水泥深层搅拌法适用于加固淤泥、淤泥质土、粉质黏土、粉土等软土地基，目前水泥搅拌桩加铺土工格栅处理软土地基的方法在高等级公路等工程的建设中得到了很好的推广应用，尤其适用于公路工程的高填方路堤、桥头接坡等软土地基路段，并取得了良好的技术经济效果。
一、水泥加固土的原理和基本性能
水泥作为一种水硬性材料是加固软土的最佳固化材料，其原理是通过水泥水解，水化反应所生成的水泥化合物与土颗粒发生离子交换、团粒化作用、碳酸化反应以及硬凝反应等一系列物理—化学反应，形成具有一定强度和水稳定性的水泥加固土，提高了土的稳定性和强度指标。
水泥加固土的强度取决于被加固土的性质（含水量、有机质含量及烧失量等）和加固所使用的水泥品种、标号、掺入量以及外加剂等。加固土的抗压强度随着水泥掺入量的增加而增加，工程常用的水泥掺入比为7%---15%。
二、施工工艺及方法
以青岛—银川公路冀鲁界至石家庄段高速公路第7合同段（K82+250－K88+755，全6.505Km）为例。本合同段软土地段分布较广，主要表现为淤泥质亚粘土。K82+250～K82+330、K82+395～K84+585和K86+675-K87+100、K88+000-K88+755段为软土路段分别采用水泥搅拌桩处理，同时铺设50CM碎石垫层及土工格栅。共有水泥搅拌桩168132m，碎石垫层71096m3，土工格栅142190m2 。
（一）施工机械
①深层搅拌法施工时，除使用深层搅拌机（见图1）外，还需要配备灰浆拌制机、集料斗、灰浆泵、起吊装置、导向架等配备机械以及各种控制仪表。
②深层搅拌机的机械参数
表1 SJB-1型深层搅拌机械的主要技术参数
（二）施工工艺流程
施工工艺流程为 ：测量放线→基底平整→钻机就位→喷浆搅拌→检桩→碎石垫层→铺设土工格栅→检查验收。(见流程图)
（1）水泥搅拌桩:在路基坡脚外侧1米范围内按正方形布置桩距1.8米，桩径0.5米；处理深度至穿过软弱层层底1米。
① 深层搅拌桩施工现场的场地要事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍物。场地低洼处要回填粘性土料，不得回填杂填土。基础底面以上宜预留500mm厚的土层，搅拌桩施工到地面，开挖基坑时，再将上部质量较差桩段挖去。
② 深层搅拌法施工按下列步骤进行：(见图2)
第一步：深层搅拌机械就位，钻孔对中误差不超过5cm。
第二步：预搅下沉。
第三步：喷浆搅拌提升。
第四步：重复搅拌下沉。
第五步：重复搅拌提升直至孔口。
第六步：关闭搅拌机械。
③ 施工前应标定深层搅拌机械的灰浆输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比和施工工艺。采用32.5级普通硅酸盐水泥，按水灰比0.45-0.5控制。
④ 施工用的固化剂和外掺剂必须通过加固试验检测才能使用。固化剂浆液应严格按预定的配合比拌制。置备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数、固化剂与外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等要有专人记录。
⑤ 施工时要保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不得大于50mm。
⑥ 搅拌机预搅下沉时不能随便冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时方可适量冲水，但要考虑冲水对桩身强度的影响。
⑦ 搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，要有专人记录搅拌每米下沉或提升的时间，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s，施工中发现的问题及处理情况均要记录注明。
⑧ 成桩过程中因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接50CM喷浆施工。停机超过3h，应拆卸管道并清洗。
(2) 铺设土工格栅
① 土工格栅的质量要符合图纸及规范的要求。在路基正式填筑前要结合工程先修建试验段以指导施工。
② 在平整的下承层上全断面铺设，土工格栅要拉直平顺，紧贴下承层。采用U型钉将土工格栅锚固在土中并张紧，U型锚钉的布设间距为1.5m ×1.5m 。
③ 在铺设时要将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度且叠合长度不应小于150mm。铺设长度为沿路基横断面方向铺至填方边坡外30cm处，待边坡修整时，将出露部分剪去，路基横向填挖交接处的土工格栅沿线纵向铺设，铺设长度为超出半填半挖路基断面30cm处,将土工格栅抗拉强度较高的方向垂直于路基填挖交界线。两幅土工格栅之间搭接宽度为30cm。
④ 铺设表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物；在距上层80mm范围内的路堤填料中，其最大粒径不得大于60mm。每层间距不小于一层填土最小厚度，且不得大于60cm。铺设后要及时填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下，间隔时间不应超过48h。填料要分层摊铺、分层碾压。因故必须延长间歇时间时，土工格栅的表面应该覆土保护，其厚度不小于20cm。
⑤ 禁止一切车辆和施工机械行驶或堆放在已铺设好的土工格栅上，避免破坏土工格栅。第一层填土摊铺要采用轻型推土机械或前置式装载机，一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。
⑥ 采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料，以形成运土的交通便道，并将土工格栅张紧。填料不允许直接卸在土工格栅的上面，必须卸在已摊铺完毕的土上面；卸土高度应不大于1m，以免造成局部承载力不足。卸土后应立即摊铺，以免出现局部下陷。填成施工便道后，再由两侧向中心对称填筑，以保证填土施工面呈“U”型。第一层填料宜采用推土机或其他轻型压实机具进行压实；只有当已填筑压实的垫层厚度大于0.6m后，才能采用重型压实机械压实。
⑦ 双层土工格栅上、下层搭接要交替错开，错开长度不得小于50cm。
（三）施工注意事项
（1）、对将要进行深层搅拌法施工的场地事先应加以平整，彻底清理地上、地下和空中的一切障碍。场地低洼时，应回填粘性土，不得回填杂填土，如果地表过软时，应采用防止施工机械失稳的措施，在边坡附近施工时，则应考虑施工对边坡的影响，并要采取确保边坡稳定的措施。
（2）、施工中实际使用的固化剂和外掺剂，要經过加固土室内试验的检验后方能使用。固化剂浆液需严格按照预定的配合比拌制，制备好的浆液不得离析，浆液倒入集料斗时应加筛过滤，以免浆内结块损坏泵体。泵送浆液必须连续，一旦因故停浆，要立即通知操作工，防止断桩。
（3）、为保证搅拌桩桩位的准确度和垂直度，需使用定位卡，并应注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度。搅拌机预搅下沉时，应尽量不冲水，凡经输浆管冲水下沉的桩，喷浆提升前一定要将输水管内的水排干净，并且要注意冲水成桩对桩身强度的影响。
（4）、各类管线接头必须结好扎牢。控制搅拌机的电器设备要加设防雨措施，严防漏电事故的发生，输浆管道必须定时冲洗，以防输浆管堵塞。
（四）加固质量的检验轻
便钎探：使用轻便钎探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，同时根据钎探击数（N10）用对比法判断桩身强度。
开挖、取样：开挖搅拌桩实体，观察桩体直径、外形或搭接情况；切割桩体截面，观察搅拌均匀程度；凿取一段桩体，在室内加工成立方试块，进行抗压强度检验。
荷载试验：对搅拌单桩和加固后的复合地基要进行载荷试验和承载力检验。通过对搅拌桩荷载试验得知，搅拌桩复合地基承载力比原天然地基承载力提高1.5-2倍。
三、水泥搅拌桩加铺土工格栅处理软土地基的效果
⑴、时效快、加固效果显著。采用此方法对软土路基加固后效果非常显著，加固后的地基成为复合地基，有硬壳层效应。加固高填方路堤时，减少了桥梁结构，降低了工程造价；加固桥梁接坡地基时，可消除“桥头跳车”现象，并加固完后可立即使用，不影响路基的填筑施工。
⑵、充分利用软土。由于利用特殊机械在地基深部就将软土和少量的固化剂强制进行搅拌，充分的利用软土，避免了大量挖掘、远距离弃土和换填的费用。
⑶、对周围环境无污染。在加固过程中对周围软土无扰动，不会造成软土侧向挤出，施工时无振动、无噪音，对周围环境无污染。
⑷、施工机具简单。所用的施工机具比较简单，便于制作和推广应用，适合我国的技术经济条件。
水泥搅拌桩施工工艺流程图
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：水泥搅拌桩 ；土工格栅；处理；软土地基
中图分类号： TU471.8 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: this paper introduces the deep cement mixing pile and spread grille processing of the soft soil foundation main construction process, and the cement mixing pile soft foundation treatment of the matters needing attention detail.
Keywords: cement mixing pile; Geogrid; Processing; Soft soil foundation
水泥攪拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将软粘土与水泥强制拌和，利用固化剂与软土之间发生的一系列物理化学反应，使软土地基硬结成具有一定强度的水泥加固土，铺设土工格栅提高水泥搅拌桩的整体性和抗剪切力，从而提高地基强度。水泥深层搅拌法适用于加固淤泥、淤泥质土、粉质黏土、粉土等软土地基，目前水泥搅拌桩加铺土工格栅处理软土地基的方法在高等级公路等工程的建设中得到了很好的推广应用，尤其适用于公路工程的高填方路堤、桥头接坡等软土地基路段，并取得了良好的技术经济效果。
一、水泥加固土的原理和基本性能
水泥作为一种水硬性材料是加固软土的最佳固化材料，其原理是通过水泥水解，水化反应所生成的水泥化合物与土颗粒发生离子交换、团粒化作用、碳酸化反应以及硬凝反应等一系列物理—化学反应，形成具有一定强度和水稳定性的水泥加固土，提高了土的稳定性和强度指标。
水泥加固土的强度取决于被加固土的性质（含水量、有机质含量及烧失量等）和加固所使用的水泥品种、标号、掺入量以及外加剂等。加固土的抗压强度随着水泥掺入量的增加而增加，工程常用的水泥掺入比为7%---15%。
二、施工工艺及方法
以青岛—银川公路冀鲁界至石家庄段高速公路第7合同段（K82+250－K88+755，全6.505Km）为例。本合同段软土地段分布较广，主要表现为淤泥质亚粘土。K82+250～K82+330、K82+395～K84+585和K86+675-K87+100、K88+000-K88+755段为软土路段分别采用水泥搅拌桩处理，同时铺设50CM碎石垫层及土工格栅。共有水泥搅拌桩168132m，碎石垫层71096m3，土工格栅142190m2 。
（一）施工机械
①深层搅拌法施工时，除使用深层搅拌机（见图1）外，还需要配备灰浆拌制机、集料斗、灰浆泵、起吊装置、导向架等配备机械以及各种控制仪表。
②深层搅拌机的机械参数
表1 SJB-1型深层搅拌机械的主要技术参数
（二）施工工艺流程
施工工艺流程为 ：测量放线→基底平整→钻机就位→喷浆搅拌→检桩→碎石垫层→铺设土工格栅→检查验收。(见流程图)
（1）水泥搅拌桩:在路基坡脚外侧1米范围内按正方形布置桩距1.8米，桩径0.5米；处理深度至穿过软弱层层底1米。
① 深层搅拌桩施工现场的场地要事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍物。场地低洼处要回填粘性土料，不得回填杂填土。基础底面以上宜预留500mm厚的土层，搅拌桩施工到地面，开挖基坑时，再将上部质量较差桩段挖去。
② 深层搅拌法施工按下列步骤进行：(见图2)
第一步：深层搅拌机械就位，钻孔对中误差不超过5cm。
第二步：预搅下沉。
第三步：喷浆搅拌提升。
第四步：重复搅拌下沉。
第五步：重复搅拌提升直至孔口。
第六步：关闭搅拌机械。
③ 施工前应标定深层搅拌机械的灰浆输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比和施工工艺。采用32.5级普通硅酸盐水泥，按水灰比0.45-0.5控制。
④ 施工用的固化剂和外掺剂必须通过加固试验检测才能使用。固化剂浆液应严格按预定的配合比拌制。置备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数、固化剂与外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等要有专人记录。
⑤ 施工时要保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不得大于50mm。
⑥ 搅拌机预搅下沉时不能随便冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时方可适量冲水，但要考虑冲水对桩身强度的影响。
⑦ 搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，要有专人记录搅拌每米下沉或提升的时间，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s，施工中发现的问题及处理情况均要记录注明。
⑧ 成桩过程中因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接50CM喷浆施工。停机超过3h，应拆卸管道并清洗。
(2) 铺设土工格栅
① 土工格栅的质量要符合图纸及规范的要求。在路基正式填筑前要结合工程先修建试验段以指导施工。
② 在平整的下承层上全断面铺设，土工格栅要拉直平顺，紧贴下承层。采用U型钉将土工格栅锚固在土中并张紧，U型锚钉的布设间距为1.5m ×1.5m 。
③ 在铺设时要将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度且叠合长度不应小于150mm。铺设长度为沿路基横断面方向铺至填方边坡外30cm处，待边坡修整时，将出露部分剪去，路基横向填挖交接处的土工格栅沿线纵向铺设，铺设长度为超出半填半挖路基断面30cm处,将土工格栅抗拉强度较高的方向垂直于路基填挖交界线。两幅土工格栅之间搭接宽度为30cm。
④ 铺设表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物；在距上层80mm范围内的路堤填料中，其最大粒径不得大于60mm。每层间距不小于一层填土最小厚度，且不得大于60cm。铺设后要及时填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下，间隔时间不应超过48h。填料要分层摊铺、分层碾压。因故必须延长间歇时间时，土工格栅的表面应该覆土保护，其厚度不小于20cm。
⑤ 禁止一切车辆和施工机械行驶或堆放在已铺设好的土工格栅上，避免破坏土工格栅。第一层填土摊铺要采用轻型推土机械或前置式装载机，一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。
⑥ 采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料，以形成运土的交通便道，并将土工格栅张紧。填料不允许直接卸在土工格栅的上面，必须卸在已摊铺完毕的土上面；卸土高度应不大于1m，以免造成局部承载力不足。卸土后应立即摊铺，以免出现局部下陷。填成施工便道后，再由两侧向中心对称填筑，以保证填土施工面呈“U”型。第一层填料宜采用推土机或其他轻型压实机具进行压实；只有当已填筑压实的垫层厚度大于0.6m后，才能采用重型压实机械压实。
⑦ 双层土工格栅上、下层搭接要交替错开，错开长度不得小于50cm。
（三）施工注意事项
（1）、对将要进行深层搅拌法施工的场地事先应加以平整，彻底清理地上、地下和空中的一切障碍。场地低洼时，应回填粘性土，不得回填杂填土，如果地表过软时，应采用防止施工机械失稳的措施，在边坡附近施工时，则应考虑施工对边坡的影响，并要采取确保边坡稳定的措施。
（2）、施工中实际使用的固化剂和外掺剂，要經过加固土室内试验的检验后方能使用。固化剂浆液需严格按照预定的配合比拌制，制备好的浆液不得离析，浆液倒入集料斗时应加筛过滤，以免浆内结块损坏泵体。泵送浆液必须连续，一旦因故停浆，要立即通知操作工，防止断桩。
（3）、为保证搅拌桩桩位的准确度和垂直度，需使用定位卡，并应注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度。搅拌机预搅下沉时，应尽量不冲水，凡经输浆管冲水下沉的桩，喷浆提升前一定要将输水管内的水排干净，并且要注意冲水成桩对桩身强度的影响。
（4）、各类管线接头必须结好扎牢。控制搅拌机的电器设备要加设防雨措施，严防漏电事故的发生，输浆管道必须定时冲洗，以防输浆管堵塞。
（四）加固质量的检验轻
便钎探：使用轻便钎探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，同时根据钎探击数（N10）用对比法判断桩身强度。
开挖、取样：开挖搅拌桩实体，观察桩体直径、外形或搭接情况；切割桩体截面，观察搅拌均匀程度；凿取一段桩体，在室内加工成立方试块，进行抗压强度检验。
荷载试验：对搅拌单桩和加固后的复合地基要进行载荷试验和承载力检验。通过对搅拌桩荷载试验得知，搅拌桩复合地基承载力比原天然地基承载力提高1.5-2倍。
三、水泥搅拌桩加铺土工格栅处理软土地基的效果
⑴、时效快、加固效果显著。采用此方法对软土路基加固后效果非常显著，加固后的地基成为复合地基，有硬壳层效应。加固高填方路堤时，减少了桥梁结构，降低了工程造价；加固桥梁接坡地基时，可消除“桥头跳车”现象，并加固完后可立即使用，不影响路基的填筑施工。
⑵、充分利用软土。由于利用特殊机械在地基深部就将软土和少量的固化剂强制进行搅拌，充分的利用软土，避免了大量挖掘、远距离弃土和换填的费用。
⑶、对周围环境无污染。在加固过程中对周围软土无扰动，不会造成软土侧向挤出，施工时无振动、无噪音，对周围环境无污染。
⑷、施工机具简单。所用的施工机具比较简单，便于制作和推广应用，适合我国的技术经济条件。
水泥搅拌桩施工工艺流程图
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。