水泥搅拌桩在城市道路工程软土地基处理中的应用探析

水泥搅拌桩在城市道路工程软土地基处理中的应用探析

彭星博

中国华西工程设计建设有限公司，四川省成都市，610036

摘要：我国部分地区分布着众多的河流与湖泊，导致地下土壤中含水率较高，土在这些地下水日积月累的作用下，逐渐变成含有较多淤泥、泥炭的软土，软土由于自身高含水率、大孔隙、压缩性高、承载能力低的特性，会对道路路基的稳定造成较大的影响，为使道路使用寿命满足要求，需选择合适的技术对软土路基进行加固处理。

关键词：软基；道路施工；路基加固；质量检测

1工程概况

某道路软基地段超过16km，约占80%。当地由于降雨量较大，土基中含水率较高，地形条件为湖泊滩涂，而在滩涂上修筑道路经常会遇到饱和淤泥质黏土和松散粉细砂层，若处治不当，易引起施工期与运营期的路基纵向开裂、滑移及桥涵接头处的跳车等病害。以本文的研究成果为本试验路段铺筑依据，以使整条道路路基沉降量较小，承载力可以满足设计要求。该道路双向四车道，设计时速为60km/h，所修筑道路多为软土路基。

2软基处治措施选择与应用

2.1软土路基的特性与处治方法

本项目所属地区软土多属滨海相沉积，作为道路地基的软土具有如下突出特点：

（1）软土为饱和淤泥质黏土和粉细砂，成分、结构复杂，分布不均匀。

（2）地下水位高、水量大、难以疏排。

（3）低填路堤较多，扣除路面结构层0.84cm后，填高一般在0.5~2m。

2.2加固技术的选择

本地区属于湖相沉积型，多选用换填法、浅换加筋法（格栅、格室）、抛石挤淤法（片石+碾压或强夯）、强夯法（强夯或强夯转换）、水泥搅拌桩（干法、湿法）。由于当地软土层厚度较大，分布广泛，若使用换填法和抛石挤淤法则需运输和购买大量的换填土以及碎石，对于经济要求较高，而强夯法也很难对本工程所在地区软土进行夯实。水泥搅拌桩处理软土地基原理是依靠水泥与软土在水的作用下产生的一系列物理化学反应，从而使软土凝结硬化成一个整体，提高软基的承载能力，可有效地减少地基的沉降以及坡脚侧向位移，水泥搅拌桩承担部分上部荷载，将荷载传递到下卧层，可减小复合地基加固区的超静孔隙水压力，减少复合地基的工后沉降。因此，本文选用水泥搅拌桩法进行软基加固。

2.3水泥搅拌桩处理软土路基的设计参数

本项目所设计水泥搅拌桩直径为600mm，按等边三角形布设，两桩之间距离为1.20m，详细布设如图1所示。

图1布设图

为保证水泥搅拌桩施工后软基的强度，本文选用P·I42.5硅酸盐水泥，所选硅酸盐水泥完全满足规范要求，可以用于项目施工。由于水泥搅拌桩是将水泥喷入土体并进行搅拌，发生物化反应后可以提高土体抗压强度，与水泥混凝土类似，因此若想使水泥搅拌桩的承载能力达到最佳效果，需在施工前通过室内试验和现场试桩来确定最佳水泥浆液水灰比。查找资料后发现，一般情况下水泥搅拌桩的泥浆水灰比在0.4~05之间，本文即在0.4~0.5之间设置6个不同的水灰比，不同水灰比之间以0.02为一个梯度，即分别为0.40,0.42,0.44,0.46,0.48,0.50，以此六组水灰比分别在室内成型试件，进行无侧限抗压试验。6组水灰比下，水灰比在0.44时7d和28d的无侧限抗压强度最大，分别为0.63和1.33，类比混凝土的水灰比与强度的关系，水灰比越小，强度越大，但本次试验，在0.44的水灰比处水泥与土的硬化物7d和28d强度最大，这是由于土颗粒会吸收部分水分，过低的水灰比会使得水泥不能完全水化，导致水泥与土颗粒固结后不能完全发挥水泥的性能；通过计算和室内试验，确定好水灰比之后，可以进行现场试桩。对于桩体，本项目选用280kg/m³的水泥用量，约相当于桩体体积的15%，水灰比选择为0.44，施工完成后，对试验桩的抗压强度进行检测。

2.4施工工艺

2.4.1清理地面与放孔位

拟采用水泥土搅拌法处理地基的工程，除按现行规范规定进行岩土工程详勘外，尚应查明拟处理土层的PH值、有机质含量、地下障碍物及软土分布情况、地下水及其运动规律等。高压旋喷桩施工前应保证地面干净整洁，避免地面杂质对施工干扰。依据实际工程施工要求，大型施工设备停放在空旷平整地段，正式使用前需要对机械设备进行调整并检测其性能，对设备搅拌速度等参数进行校正，保证施工前设备正常运行。并在搅拌桩附近搭建临时储存水泥、矿粉等施工材料的场所。

2.4.2放样

根据现场土质情况勘测结果确定桩体间距。正式钻孔前，需要确定桩体位置点并使用油漆或木桩制作一处明显记号，便于进行钻孔施工。为研究水泥搅拌桩桩体间距对工程质量的影响，本文在试验路段选用3种不同桩体间距，试验路段A、B、C桩体间距分别为1.0m、1.3m、1.6m。

3质量检测

3.1桩体间距

为研究水泥搅拌桩桩体间距对工程质量的影响，本文在试验路段选用1.0m、1.3m、1.6m三种不同桩体间距进行水泥搅拌桩施工。施工完成后，在试验路段检测路堤顶面沉降量差异值。试验路段路堤顶面沉降量差异值随桩体间距增加而逐渐增大，试验路段A桩体间距为1.0m，路堤顶面沉降量差异值为11.5mm；试验路段B桩体间距为1.3m，路堤顶面沉降量差异值为12.3mm；试验路段C桩体间距为1.6m，路堤顶面沉降量差异值为12.9mm，试验路段C路堤顶面沉降量差异值最大，这是因为桩体间距越大，路基加固范围减小，路基沉降量将增加。对桩体间距与路堤顶面沉降量差异值进行线性分析：y=0.7x+10.833,R2=0.9932，路堤顶面沉降量差异值随桩体间距增加而逐渐增大。

3.2桩体长度

为研究水泥搅拌桩桩体长度对工程质量的影响，本文在试验路段选用12m、14m、16m三种不同桩体长度进行水泥搅拌桩施工。施工完成后，在试验路段检测路堤顶面沉降量差异值。试验路段路堤顶面沉降量差异值随桩体长度增加而逐渐减小。试验路段D桩体长度为12m，路堤顶面沉降量差异值为16.2mm；试验路段E桩体长度为14m，路堤顶面沉降量差异值为13.1mm；试验路段F桩体长度为16m，路堤顶面沉降量差异值为11.5mm，试验路段F路堤顶面沉降量差异值最小，这是因为水泥搅拌桩通过桩体与土层摩擦力承受荷载，桩体长度增加，与土层摩擦面积也随之增加，路基承载能力增加，最终沉降量下降。对桩体长度与路堤顶面沉降量差异值进行线性分析：y=-2.35x+18.3,R2=0.9672，试验路段路堤顶面沉降量差异值随桩体长度增加而逐渐减小。因此水泥搅拌桩处治软土路基施工中可以适当增加水泥搅拌桩桩体长度。

结语

本文依托某道路建设项目，对软土路基的加固技术展开研究，通过对软土路基特性的调查和分析，选取了适合该地区软基加固的技术，即水泥搅拌桩加固技术，并通过研究，发现本项目所在地区，施工后进行桩基的沉降量和承载能力检测。工程结果表明，采用该施工技术，在对软基加固后，软基的沉降量小于300mm，单桩承载能力大于1.0MPa，复合桩的承载能力为785kPa，软基加固取得了良好的效果。

参考文献：

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[2]许少雄.振动沉管碎石桩在软基加固中的应用[J].四川建材，2020（11）：81-82.

[3]程园.软基加固技术在道路施工中的应用研究[J].交通世界，2018（12）：82-83.