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摘要：近年来，深层搅拌桩技术广泛应用于我国公路建设中，现将深层搅拌桩设计与施工质量管理，并根据在江苏省沿（长）江公路南通如皋段五标段工程中的实践，谈一些认识和看法。
关键词：深层搅拌桩设计施工工艺质量控制
前言：江苏省沿（长）江公路南通如皋段地处长江漫滩地区，区内软土土性为灰色淤泥质粘土，高孔隙比，高压缩性，稳定性差，且分部范围广，最大厚度近20m。其中第五合同段原设计采用B型塑料排水板排水固结处理软基，但是由于考虑到软土地基深度及工期紧的因素,我们提出了改由水泥深层搅拌桩处理的方法,下面就设计优点与应用效果等方面做一详细阐述。
1原设计塑料排水板处理方案的特点
塑料排水板用插板机插入软土地基后，在上部预压荷载作用下，软土地基中空隙水由塑料排水板排到上部铺设的砂垫层再经排水通道排除，达到加速软基固结的目的。
1.1处理深度效果可控，一般需要堆载预压，工期长，较适合于沉降稳定性软基；
1.2 一般较适用于沉降型、稳定型、沉降稳定型三种软基中的最后一种；
1.3 存在侧向挤土问题。塑料排水板在土体中存在增加体积,可产生侧向挤土。
2水泥深层搅拌桩处理方案的特点
水泥搅拌桩是用于加固饱和软粘土的一种方法，是利用水泥、水配制成浆液等作为固化剂，与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基，以稳固软基，减小沉降。
2.1对于滨海相沉积、河川沉积、湖泊相沉积的软土，具有沉积厚度大，含水量高（一般在35%-85%，高者达100%以上），孔隙比大（大多大于1.0），抗剪强度低，压缩性高，渗透性或稳定性差的软土地基特点，比较适用于深层搅拌法处理；
2.2 无侧向挤土问题。粉喷桩在土体中几乎不增加体积,故不产生侧向挤土。
2.3 加固成本低。
3方案的选择及设计注意事项
介于两种处理方法的使用范围和适用地质特点，深层搅拌桩处理本工程软基不仅在性能和预期效果上优于塑料排水板，且因不需堆载预压，可减少工期。
3.1 工程地质勘察要求
对拟采用深层搅拌法的工程，除了常规的工程地质勘察要求外，尚需特别注意查明。
3.1.1有机质含量：对于有机质含量较高的软粘土，用水泥加固后的强度一般仍较低，在设计中通常以提高置换率和增加水泥掺入量来满足地基处理要求；
3.2.2地下水硫酸鹽的含量：普通水泥拌制的水泥土受硫酸盐溶液侵蚀会出现结晶性的开裂，崩坏而丧失强度，所以应及早探明地下水硫酸盐含量。
3.2设计计算中应注意的问题
3.2.1 桩长应尽可能打穿软土，设计中有时经计算桩长可能会满足地基承载力要求而未穿透软土层进入持力层，此时设计应慎之，笔者以为在设计中深层搅拌桩一般应穿透软土层，并不宜采用“长短不一”的间隔桩；
3.2.2 桩距不宜过大，一般小于1.5m；水灰比的控制，一般0.4-0.5，宜根据试验确定桩土应力比，一般4-10；
3.2.3 设计强度，若达不到要求，考虑添加剂的措施。地基土的成份、含水量、有机质，可溶化盐等对水泥土强度均有影响。
3.2.4 深层搅拌桩的桩头应进行相应的处理，一般停灰面在地面下0.5m，未喷灰的50cm可考虑掺加固剂量的水泥进行处治，或推掉采用石灰、水泥土进行处理，桩顶均应设置一定强度的垫层，以减少应力的扩散。
4水泥深层搅拌桩的施工管理
4.1 室内配合比试验和工艺试验
深层搅拌桩施工前，根据相关规范要求，应进行室内配合比试验，以验证水泥土强度能否达到设计要求。根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》，水泥土试件制作是将土粉碎过筛烘干后，加入一定数量的水和水泥，制成小试件养生6天，保水一天后，得到的强度，笔者认为，因该过程与施工流程完全不吻合，在实际施工过程中淤泥质亚粘土在目前国内的生产设备条件下，不可能粉碎的如此细，且水泥浆与土的结合也不能如室内试验那么高。除在地表硬壳层水泥土强度在1.0Mpa左右，淤泥质亚粘土强度一般在0.1-0.5Mpa之间，这与室内配合比平均强度1.54Mpa是相差甚远的。所以笔者认为，深层搅拌桩每一段落的水泥掺入量应由工艺性试桩后，根据强度检测结果与设计强度要求作比较后选择。
4.2 工艺性试验的流程及需确定的参数
4.2.1 试验段落的选择
试验段落宜选取软土层相对较厚的、桩长相对较长的段落作为试验段落，以获得有代表的施工工艺参数。
4.2.2 施工工艺流程
（1） 设备安装就位 制备水泥浆液 钻进到设计深度 提升喷浆至地面0.3m处 钻进复搅 提升复搅 成桩 移机。
（2）设备安装就位 制备水泥浆液 钻进到设计深度 提升喷浆至地面0.3m处 钻进复搅到设计深度 提升喷浆至地面0.3m处 钻进复搅 成桩 移位。
上述两种施工工艺按设计给定的配合比每种配合比各做三根试桩，一般情况下，在同样的水泥掺入量情况下，（2）种工艺成桩效果比（1）种工艺要好，强度比（1）种工艺高1.2倍左右。再根据不同水泥掺入量和（1）、（2）两种工艺流程成桩后的强度指标进行工程成本经济分析。在满足设计强度前题下，选择合理的水泥掺入量和施工工艺。
4.2.3 工艺试验需确定的有关技术参数
（1）通过工艺试验应选择合适的工艺流程；
（2）验证现场施工深层搅拌桩强度能否达到设计值；
（3）确定合适的水灰比，并通过试验得出水泥浆比重，作为施工控制指标；
（4）确定机械钻进、提升速度。
4.3施工管理中应该注意的相关问题
4.3.1 施工机具的选择
深层搅拌桩由深层搅拌机、粗搅筒、精搅筒，将挤压泵，输浆管，发电机组成，生产深层搅拌机的厂家很多，但是目前大部分厂家只生产用于建筑地基处理的双头或多头小直径的深层搅拌桩机，用于公路工程的桩机一般由双头桩机或粉喷桩机改制而成。设备进场后应检查钻杆钻速（应大于40转/分），发电机功率、搅拌机功率（应大于40KN）。钻头直径、钻头形式（在搅拌桩功率允许的情况下，最好采用三层叶片）。所有的计量装置应通过有权部门认可后方可用于施工。应要求配备“水泥浆监测记录仪”，如由上海晶磊建筑仪器设备公司生产的“SJC型水泥土搅拌桩浆量监测记录仪”，操作员只需要根据控制面板上光柱的讯号，便可掌握喷浆量和成桩的均匀性，成桩后可打印出桩长，每10m水泥浆喷入量和水泥浆喷入量的曲线图。
4.3.2施工机械性能验证
在大面积施工前，应对每台机械性能进行验证。要求每台施工机械施工5-7根试桩，成桩后7天采用轻便触探N10进行桩身检验，可检验搅拌桩的均匀性，并可根据触探击数控制判别桩身强度，轻便触探击数如表1，水泥土7d强度一般在90天强度的0.25-0.5之间。对水泥土搅拌不均匀，轻便触探击数较低的机械应予以清退。
4.3.3喷浆时间及钻进、提升速度的控制
（1）因从精搅筒经挤压泵至水泥浆输送到桩底高程需要一定的时间，所以在施工时前后台一定要配合好，一般在開始输浆后10秒钟钻杆方可提升。
（2）钻进、提升速度应严格按照试验所得的参数进行，钻进速度忽快忽慢，易造成土上下粉碎不均匀。提升速度忽快忽慢易造成上下水泥浆喷入量不均匀，从而造成一根桩的强度忽高忽低的陷患。
4.3.4水泥浆水灰比的控制
严格按工艺试验确定的水灰比组织施工。特别是在高温季节，水泥浆易结块堵住输浆管。此时，承包人往往会加大水灰比来降低施工难度，水灰比加大后，往往会使水泥土强度降低（参阅有关规范表明，含水量每增加10%，同样水泥用量的水泥土强度会降低15%左右）。因此，在夏季施工时，若因气温较高造成水泥浆堵管现象时，不得加大水灰比，可适当加入适当剂量的缓凝材料解决水泥浆堵管问题。现场质检人员对每一根桩制备的水泥浆比重要进行检查，以保证水灰比指标不超过工艺桩值。
4.3.5 设计桩长的施工控制
根据现场施工桩机电流值验证设计桩长.别是设计桩长，应根据密实电流加以进一步的控制，当密实电流明显增长判断进入相对硬层时，进入硬层深度应≥0.5m,而电流值无明显变化时,应会同设计单位现场处理,一般情况下采用继续钻进增加桩长来处理。
5质量检验及验收
施工过程中必须随时检查喷灰量、桩长、复搅长度以及是否进入硬土层等，如施工中有异常，应记录其处理方法及措施。成桩28天后，在桩体上部（桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)截取三段桩体进行现场桩身无侧限抗压强度试验。
5.1 检查方法主要有开挖检查、轻便动探和小应变检测、桩体试件无侧限抗压强度测试及载荷试验等。我们先后开挖验桩108根，桩柱光滑圆顺、垂直、水泥搅拌均匀，桩体质量良好。轻便动探275根，小应变检测136根，桩体试件无侧限抗压强度60组，单桩承载力载荷试验8根，复合地基载荷试验8组， 检测结果均满足设计要求；
5.2 同时还应检测施工桩长，因为如果施工桩长达不到设计桩长可能影响后续的沉降稳定或可能产生“沉桩”现象。因此，施工桩长能否达到设计桩长是作为判定桩合格的必要条件。
6 结束语
实践证明水泥深层搅拌桩是加固处理软弱地基土的一种行之有效的方法。水泥搅拌桩的施工，关键在于合理设计及施工质量控制。本项目在施工过程中对路基沉降观测表明，水泥搅拌桩处理的软基地段，在路基土方施工过程中就基本完成了沉降，极大的减少了工后沉降、缩短了工期，保证了路基的稳定，取得了预期的效果。
关键词：深层搅拌桩设计施工工艺质量控制
前言：江苏省沿（长）江公路南通如皋段地处长江漫滩地区，区内软土土性为灰色淤泥质粘土，高孔隙比，高压缩性，稳定性差，且分部范围广，最大厚度近20m。其中第五合同段原设计采用B型塑料排水板排水固结处理软基，但是由于考虑到软土地基深度及工期紧的因素,我们提出了改由水泥深层搅拌桩处理的方法,下面就设计优点与应用效果等方面做一详细阐述。
1原设计塑料排水板处理方案的特点
塑料排水板用插板机插入软土地基后，在上部预压荷载作用下，软土地基中空隙水由塑料排水板排到上部铺设的砂垫层再经排水通道排除，达到加速软基固结的目的。
1.1处理深度效果可控，一般需要堆载预压，工期长，较适合于沉降稳定性软基；
1.2 一般较适用于沉降型、稳定型、沉降稳定型三种软基中的最后一种；
1.3 存在侧向挤土问题。塑料排水板在土体中存在增加体积,可产生侧向挤土。
2水泥深层搅拌桩处理方案的特点
水泥搅拌桩是用于加固饱和软粘土的一种方法，是利用水泥、水配制成浆液等作为固化剂，与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基，以稳固软基，减小沉降。
2.1对于滨海相沉积、河川沉积、湖泊相沉积的软土，具有沉积厚度大，含水量高（一般在35%-85%，高者达100%以上），孔隙比大（大多大于1.0），抗剪强度低，压缩性高，渗透性或稳定性差的软土地基特点，比较适用于深层搅拌法处理；
2.2 无侧向挤土问题。粉喷桩在土体中几乎不增加体积,故不产生侧向挤土。
2.3 加固成本低。
3方案的选择及设计注意事项
介于两种处理方法的使用范围和适用地质特点，深层搅拌桩处理本工程软基不仅在性能和预期效果上优于塑料排水板，且因不需堆载预压，可减少工期。
3.1 工程地质勘察要求
对拟采用深层搅拌法的工程，除了常规的工程地质勘察要求外，尚需特别注意查明。
3.1.1有机质含量：对于有机质含量较高的软粘土，用水泥加固后的强度一般仍较低，在设计中通常以提高置换率和增加水泥掺入量来满足地基处理要求；
3.2.2地下水硫酸鹽的含量：普通水泥拌制的水泥土受硫酸盐溶液侵蚀会出现结晶性的开裂，崩坏而丧失强度，所以应及早探明地下水硫酸盐含量。
3.2设计计算中应注意的问题
3.2.1 桩长应尽可能打穿软土，设计中有时经计算桩长可能会满足地基承载力要求而未穿透软土层进入持力层，此时设计应慎之，笔者以为在设计中深层搅拌桩一般应穿透软土层，并不宜采用“长短不一”的间隔桩；
3.2.2 桩距不宜过大，一般小于1.5m；水灰比的控制，一般0.4-0.5，宜根据试验确定桩土应力比，一般4-10；
3.2.3 设计强度，若达不到要求，考虑添加剂的措施。地基土的成份、含水量、有机质，可溶化盐等对水泥土强度均有影响。
3.2.4 深层搅拌桩的桩头应进行相应的处理，一般停灰面在地面下0.5m，未喷灰的50cm可考虑掺加固剂量的水泥进行处治，或推掉采用石灰、水泥土进行处理，桩顶均应设置一定强度的垫层，以减少应力的扩散。
4水泥深层搅拌桩的施工管理
4.1 室内配合比试验和工艺试验
深层搅拌桩施工前，根据相关规范要求，应进行室内配合比试验，以验证水泥土强度能否达到设计要求。根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》，水泥土试件制作是将土粉碎过筛烘干后，加入一定数量的水和水泥，制成小试件养生6天，保水一天后，得到的强度，笔者认为，因该过程与施工流程完全不吻合，在实际施工过程中淤泥质亚粘土在目前国内的生产设备条件下，不可能粉碎的如此细，且水泥浆与土的结合也不能如室内试验那么高。除在地表硬壳层水泥土强度在1.0Mpa左右，淤泥质亚粘土强度一般在0.1-0.5Mpa之间，这与室内配合比平均强度1.54Mpa是相差甚远的。所以笔者认为，深层搅拌桩每一段落的水泥掺入量应由工艺性试桩后，根据强度检测结果与设计强度要求作比较后选择。
4.2 工艺性试验的流程及需确定的参数
4.2.1 试验段落的选择
试验段落宜选取软土层相对较厚的、桩长相对较长的段落作为试验段落，以获得有代表的施工工艺参数。
4.2.2 施工工艺流程
（1） 设备安装就位 制备水泥浆液 钻进到设计深度 提升喷浆至地面0.3m处 钻进复搅 提升复搅 成桩 移机。
（2）设备安装就位 制备水泥浆液 钻进到设计深度 提升喷浆至地面0.3m处 钻进复搅到设计深度 提升喷浆至地面0.3m处 钻进复搅 成桩 移位。
上述两种施工工艺按设计给定的配合比每种配合比各做三根试桩，一般情况下，在同样的水泥掺入量情况下，（2）种工艺成桩效果比（1）种工艺要好，强度比（1）种工艺高1.2倍左右。再根据不同水泥掺入量和（1）、（2）两种工艺流程成桩后的强度指标进行工程成本经济分析。在满足设计强度前题下，选择合理的水泥掺入量和施工工艺。
4.2.3 工艺试验需确定的有关技术参数
（1）通过工艺试验应选择合适的工艺流程；
（2）验证现场施工深层搅拌桩强度能否达到设计值；
（3）确定合适的水灰比，并通过试验得出水泥浆比重，作为施工控制指标；
（4）确定机械钻进、提升速度。
4.3施工管理中应该注意的相关问题
4.3.1 施工机具的选择
深层搅拌桩由深层搅拌机、粗搅筒、精搅筒，将挤压泵，输浆管，发电机组成，生产深层搅拌机的厂家很多，但是目前大部分厂家只生产用于建筑地基处理的双头或多头小直径的深层搅拌桩机，用于公路工程的桩机一般由双头桩机或粉喷桩机改制而成。设备进场后应检查钻杆钻速（应大于40转/分），发电机功率、搅拌机功率（应大于40KN）。钻头直径、钻头形式（在搅拌桩功率允许的情况下，最好采用三层叶片）。所有的计量装置应通过有权部门认可后方可用于施工。应要求配备“水泥浆监测记录仪”，如由上海晶磊建筑仪器设备公司生产的“SJC型水泥土搅拌桩浆量监测记录仪”，操作员只需要根据控制面板上光柱的讯号，便可掌握喷浆量和成桩的均匀性，成桩后可打印出桩长，每10m水泥浆喷入量和水泥浆喷入量的曲线图。
4.3.2施工机械性能验证
在大面积施工前，应对每台机械性能进行验证。要求每台施工机械施工5-7根试桩，成桩后7天采用轻便触探N10进行桩身检验，可检验搅拌桩的均匀性，并可根据触探击数控制判别桩身强度，轻便触探击数如表1，水泥土7d强度一般在90天强度的0.25-0.5之间。对水泥土搅拌不均匀，轻便触探击数较低的机械应予以清退。
4.3.3喷浆时间及钻进、提升速度的控制
（1）因从精搅筒经挤压泵至水泥浆输送到桩底高程需要一定的时间，所以在施工时前后台一定要配合好，一般在開始输浆后10秒钟钻杆方可提升。
（2）钻进、提升速度应严格按照试验所得的参数进行，钻进速度忽快忽慢，易造成土上下粉碎不均匀。提升速度忽快忽慢易造成上下水泥浆喷入量不均匀，从而造成一根桩的强度忽高忽低的陷患。
4.3.4水泥浆水灰比的控制
严格按工艺试验确定的水灰比组织施工。特别是在高温季节，水泥浆易结块堵住输浆管。此时，承包人往往会加大水灰比来降低施工难度，水灰比加大后，往往会使水泥土强度降低（参阅有关规范表明，含水量每增加10%，同样水泥用量的水泥土强度会降低15%左右）。因此，在夏季施工时，若因气温较高造成水泥浆堵管现象时，不得加大水灰比，可适当加入适当剂量的缓凝材料解决水泥浆堵管问题。现场质检人员对每一根桩制备的水泥浆比重要进行检查，以保证水灰比指标不超过工艺桩值。
4.3.5 设计桩长的施工控制
根据现场施工桩机电流值验证设计桩长.别是设计桩长，应根据密实电流加以进一步的控制，当密实电流明显增长判断进入相对硬层时，进入硬层深度应≥0.5m,而电流值无明显变化时,应会同设计单位现场处理,一般情况下采用继续钻进增加桩长来处理。
5质量检验及验收
施工过程中必须随时检查喷灰量、桩长、复搅长度以及是否进入硬土层等，如施工中有异常，应记录其处理方法及措施。成桩28天后，在桩体上部（桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)截取三段桩体进行现场桩身无侧限抗压强度试验。
5.1 检查方法主要有开挖检查、轻便动探和小应变检测、桩体试件无侧限抗压强度测试及载荷试验等。我们先后开挖验桩108根，桩柱光滑圆顺、垂直、水泥搅拌均匀，桩体质量良好。轻便动探275根，小应变检测136根，桩体试件无侧限抗压强度60组，单桩承载力载荷试验8根，复合地基载荷试验8组， 检测结果均满足设计要求；
5.2 同时还应检测施工桩长，因为如果施工桩长达不到设计桩长可能影响后续的沉降稳定或可能产生“沉桩”现象。因此，施工桩长能否达到设计桩长是作为判定桩合格的必要条件。
6 结束语
实践证明水泥深层搅拌桩是加固处理软弱地基土的一种行之有效的方法。水泥搅拌桩的施工，关键在于合理设计及施工质量控制。本项目在施工过程中对路基沉降观测表明，水泥搅拌桩处理的软基地段，在路基土方施工过程中就基本完成了沉降，极大的减少了工后沉降、缩短了工期，保证了路基的稳定，取得了预期的效果。