针对高速公路水泥搅拌桩湿喷桩软基处理施工技术分析

针对高速公路水泥搅拌桩湿喷桩软基处理施工技术分析

孙建伟

南通交通建设项目管理有限公司（通锡高速公路海门至通州段工程建设指挥部） 江苏南通 226000

摘要：为解决高速公路软土地基稳定性不足，工程建设过程中常采用水泥搅拌桩进行软基处理，以达到路基承载力和路基沉降要求。本文以某高速工程软基处理为例，对水泥搅拌桩湿喷桩施工技术过程中要点进行分析，以期为相关工程提供参考。

关键词：高速公路；水泥搅拌桩；软基处理；施工技术

前言

在本项目上水泥土双向搅拌桩固化剂采用42.5级普通硅酸盐水泥浆液，还选用了具有早强、缓凝、减水、节省水泥等性能的外掺剂，即取水泥用量的2.0%-3.0%石膏，兼有缓凝和早强的作用，具体水泥掺量及喷浆压力根据现场试桩试验确定，过程中必须有充分的时间来满足水泥浆液制备需求，以确保水泥浆液搅拌的均匀和水泥的活化性能，根据试桩的参数确定水灰比为0.5，浆液进入储浆桶中必须高转速匀速搅拌以保证浆液不离析。本文结合具体工程实例，对水泥搅拌桩湿喷桩进行分析，项目采用两搅一喷工艺进行施工，每罐水泥浆液水泥用量600kg、水用量300kg和石膏用量12kg。

1工程概况

本项目位于江苏省沿海地区南部，是南通高速公路环线的重要组成部分。项目区域范围内地质情况以粉砂土、粉质黏土以及淤泥质粉质黏土为主，地基承载力特征值为60-90kpa。本项目大部分软基处理采用同心双轴钻杆湿喷法进行施工，总量达到405万延米，桩径均为50cm，平面布置为梅花三角形，设计推荐每延米水泥用量为55kg。水泥搅拌桩的长度根据路基填土高度而定，设计长度为5-9米，各搅拌桩之间的间距根据设计要求分为1.2m和1.5m两种。

2水泥搅拌桩在本项目的适用范围

在本项目中，对于浅层软土桥头路基段、浅层软土一般路基段、小型构造物基础、河塘路段根据现场及设计要求进行软基处理，宜选用水泥土双向搅拌桩工艺，净空受限路段采用高压旋喷桩工艺，造价相应增加。水泥搅拌桩的可适范围主要考虑以下几种情况：

1、小型构造物：主要采用换填处理或水泥土双向拌桩进行软基处理。换填碎石主要用于处理厚度在2.0m以内即能满足承载力要求路段。对于换填碎石处理厚度超过2.0m后仍不能满足承载力要求的路段，一般采用水泥土双向搅拌桩进行软基处理。

2、河塘路段：针对淤积较深河塘及一侧临塘的路段，根据现场填土高度及地质情况进行水泥土双向搅拌桩处理。

3、高填及低填路段

对于高填桥头段、桥过渡段，采用水泥土双向搅拌桩结合等载预压进行处理。高填的一般路段，结合稳定性验算采用铺设土工格栅结合预压进行处理。

3资源配置

1. 现场设备装置

（1）钻机：采用双电机设备且具有内外嵌套的同心双轴钻杆；内钻杆设置整形旋转叶片并设置喷浆口；外钻杆设置反向旋转叶片。

（2）浆液搅拌机：包括2台容积为0.5立方米的全自动制浆机；泵量50L/min,泵压1500kPa的灰浆泵等。

（3）搅拌钻头：钻头直径应与桩的处理直径相同并备齐备件。由于地质情况较复杂，存在孤石夹层情况，易出现钻头爆钻情况，现场应预留备用钻头应对突发状况，不影响正常生产。

（4）计量装置：必须安装喷浆量自动记录装置，并应在正式施工前结合试桩由计量部门进行标定，一般包括深度计、流量计、各种压力表、电压表、电流表等，由于施工周期较长，应定期、不定期校准各类传感器设备。

（5）电脑记录仪：电脑自动记录仪应选用不具存储功能的定型产品，实时上传到管控平台，保证数据的及时性和准确性。

（6）动力设备：搅拌桩采用双电机，且动力分开，电机功率均不小于45KW。考虑公路项目线路较长，现场应准备柴油发电机备用。

（7）水泥浆桶：现场设置二级浆桶，第一级拌浆、第二级储浆，两个浆桶应同时搅拌，并保持钻速，确保连续供浆，且储浆量应大于单根水泥双向搅拌桩净浆用量，施工中断应及时清洗制浆桶和储浆桶，施工过程中通过施工方与监理方量测水泥浆比重1.78-1.84来控制水泥浆液水泥用量，预防施工过程中偷工减料，双方及时记录备查。

2、施工场地准备工作

施工前，参建单位必须对路线交叉范围内的地下暗埋管线与相关产权单位进行确认，应特别重视，明确这些地下暗埋管线的具体位置、埋深。应对施工区域内管网（地下通信电缆、水管、高压线杆等）、涵洞基底管桩、桥头段钻孔桩桩位进行仔细调查、放样，采用石灰、竹签、彩旗等标识标出上述段落，布桩及施打过程中应对上述段落进行避让，防止在施工过程中误打导致管线破坏，在管线迁移完成或涵底管桩完成后及时补打。

4水泥搅拌桩施工方法

1、搅拌桩机械就位，控制钻机钻杆垂直度，将搅拌叶片按桩体直径进行调整，保证成桩质量和经济性。

2、喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下搅拌土，喷射水泥浆液同时，两组叶片同时正、反向旋转切拌土体，下钻过程中实时关注喷浆压力值变化情况，如遇异常情况应控制下钻速度，防止爆管。

钻进喷浆搅拌至设计桩长时，应原地喷浆搅拌10秒。

3、提升搅拌：提升钻杆，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表标高，完成单桩施工。为防止堵管，提钻过程中应保持少量喷浆。

4、资料打印：提钻成桩后，严禁移机后补打资料，打印完成后交旁站监理签字存档。

5、及时清理搅拌桩叶片上包裹的土块及喷浆口浆液，防止堵管，桩基移位。

5打桩顺序的一般规定

由于水泥土双向搅拌桩属于非嵌挤桩，对周围土体影响较小，一般情况下对施工顺序无特殊要求。一般从靠近构筑物一侧由近向远施工，采用搅拌桩处理时优先打设河塘与坡脚范围内桩基后，再施工河塘清淤及外侧搅拌桩部分。

6桩长控制原则

水泥搅拌桩桩长从地表以下25cm开始计量。由于各队伍钻机型号差异较大，地质对电流影响并不明显，通过电流突变来判断是否到达相对硬层不符合工程实际情况，实施过程中电流变化并不明显，为高效合理推进项目进展与设计单位进行讨论，电流不作为控制指标，实际质量检验标准项目里面也没有电流值这一项。因此，采用桩长作为单一指标控制更符合工程实操，便于操作手控制，提高成桩效率。

7成桩要求

施工过程中必须保证机架垂直，偏差不大于1%，根据管控系统数据实时纠偏，保证机架底盘水平；桩位偏差不应大于50mm，桩径不小于设计值；桩长不低于设计要求（扣除空搅部分25cm），同时应用智能监控系统，高效、及时、迅速处理问题桩，做到及时发现，及时处理，加强施工质量控制，提高施工质量和效率。

8质量检查及验收

施工现场根据要求配备桩位平面布置图，平面布置图应标明桩排号及桩距，单桩施工完成后要对桩位进行核查，并在布置图中进行标注。采用智能监控系统对水泥搅拌桩施工过程进行实时监控，主要监控内容为单桩下钻、提升速度，段浆量、总浆量、段灰量、总灰量、钻进深度，电流值变化等，对采集的数据进行存储并实时上传，对于问题桩进行报警，以便后续检测时可重点检测，确保成桩质量。

水泥土双向搅拌桩成桩28天后应进行标准贯入试验和取芯检测，经处理的小型构造物基础，需使用承载板进行承载力检测，在自检和强检按相应的检测频率检测合格后方可进行下道工序的施工。

结束语

在高速公路建设工程中，水泥搅拌桩作为软基处理方案中的常规工艺，在公路行业普遍应用，随着施工机械、操作人员技术水平日益提高，管控平台结合现场操作，高效、高品质、高性价比将水泥搅拌桩应用到工程实例中作为今后水泥搅拌桩工艺发展的主旋律，同步关注实施过程中环保节能要求，降低对环境的破坏和影响，从而使我国的公路工程在量的基础上有质的飞跃。

参考文献：

[1]温宇轩,贺九平.水泥搅拌桩在软土路基施工中的应用研究[J].灾害学,2019（S1）：236-242.

[2]胡其志,杨萌,郭勇,等.水泥搅拌桩加固桥头软基段工程应用研究[J].建材世界，2020（03）：64-68.

[3]《江苏省高速公路水泥搅拌桩施工指导意见（修订）（苏交建总工〔2014〕6号）