水泥搅拌桩加固公路软基的应用与分析
庆鹏飞
摘 要：该文结合某软基处理工程，通过室内试验，阐述了水泥土的无侧限抗压强度，表明水泥掺量、养护龄期均会影响水泥土的强度。在此基础上，研究水泥搅拌桩复合地基的承载性能，得出随深度变化，桩身侧摩阻力将随之快速降低，通过垫层调节，一定深度内扩大头将出现负摩阻力，可明显提高水泥搅拌桩复合地基承载力。通过案例实际情况，可规范施工工艺，提高工程建设质量。
关键词：水泥搅拌桩;软基加固;无侧限抗压强度
中图分类号：U416? ? ? ? ? ? ? 文献标志码：A
0 引言
隨着社会经济的快速发展，各地加大了对基建项目的投资，各种不同工程建设对地基要求差异较大。受多种因素制约，大量公路工程不得不修建在软土地基之上。软土地基具有强度小、压缩性高、稳定性低等缺陷。如果软土地基不处理直接用于公路施工，将无法满足公路路基承载力等需求，甚至出现严重质量隐患。水泥搅拌桩作为一种高效、简便、快速的复合地基处理技术，在公路软基加固施工中的应用，可提高路基承载力，有效控制不均匀沉降。因此，在公路施工中，必须重视水泥搅拌桩技术的应用，规范施工工艺，只有这样才能更好地提升工程整体质量，延长工程使用寿命。
1 水泥搅拌桩复合地基的承载力分析
软土地基处理技术一直以来都是公路工程行业研究的重点。水泥搅拌桩作为一种高效的软基加固技术，在我国公路工程施工中得到了广泛应用。为了更好地保障路基稳定性，决定对水泥搅拌桩复合地基的承载力进行分析，具体如下。
1.1 无侧限抗压强度试验
在水泥土固化过程中，无侧限抗压强度是其效果评价的重要指标之一。该文选择SYE-2000型压路机进行试验，加荷速率定为1.0 KN/s。试件加载前，可将一层润滑剂均匀涂抹到上下表层，随后在压力试验机下垫板中心放置试件，并将压力试验机开启。该试验仅对水泥掺量、养护龄期的影响进行分析。共设计水泥掺量试验3组，即15%、18%、21%。待养护龄期之后，可获取3个养护龄期段的无侧限抗压强度数据，结果见表1[1]。
由此可见，当水泥掺量为15%～21%时，相同养护龄期下，随着水泥掺量的增加，水泥土的强度将持续增长，由此表明，对水泥土无侧限抗压强度来讲，水泥掺量的多少影响较大。
当养护龄期在7 d～90 d之间时，相同水泥掺量下，随养护龄期的增长，水泥土强度也会随之增长。当水泥掺量为15%时，7 d～28 d龄期内，水泥土无侧限抗压强度增长了1.011 MPa;28 d～90 d龄期内，水泥土无侧限抗压强度增长了0.043 MPa。由此表明，在养护龄期早期阶段，水泥土强度增加幅度更大，随着养护龄期的增加，水泥土的强度增长幅度将有所下降，但仍呈增长趋势。
1.2 复合地基承载力分析
为了充分了解水泥搅拌桩复合地基承载特性，该文决定通过土压力盒、应变计埋设的方式，利用现场静载试验测试加载过程中桩体的荷载传递规律，以此获取水泥搅拌桩复合地基的荷载传递规律。该试验需埋设应变计6个，分别设于桩身。并在桩顶部位埋设土压力盒1个，桩间土对称埋设土压力盒2个，以此进行有效检测[2]。
经试验可见，桩身侧摩阻力主要集中于桩身扩大头处，在变截面位置下部，伴随深度的不断增加，桩身侧摩阻力将随之快速降低。也就是说，土层分布直接关系着桩身侧摩阻力的大小，分层性较为显著，当荷载增加，分层性愈加显著。与单桩相比，复合地基可通过垫层进行调节，一定深度内扩大头将出现负摩阻力，其下部桩身的侧摩阻力更易发挥作用，表明水泥搅拌桩复合地基承载力得到了明显提高。如图1所示。
2 工程概况
某公路工程属于冲湖积平原，地貌类型较为单一。自然地面标高为1.20 m～2.60 m。据现场勘查可见，该路段存在较为深厚的淤泥质软土，按自上到下的顺序划分，地层见表2。该工程以正三角形布设水泥搅拌桩加固[3]。
3 公路软基加固中水泥搅拌桩施工工艺及质量控制
3.1 施工工艺流程
施工工艺流程有8个步骤。1）场地平整。施工前，应彻底清理干净桩位处杂物，如石块、树根和垃圾等。随后压实处理部位，保证地基预处理后其承载力可满足相关要求。2）施工控制及轴线布设。检查、复核所有坐标控制点、水准点，待确定无误之后，在整个施工范围内通过全站仪测设基桩轴线控制点，并记录好工程定位情况。要求必须在允许偏差内控制好各点位位置，避免影响后期施工质量。3）设备安装及调试。搅拌桩机进场之后，需安装好设备，并做好工前调试工作，保证各个设备运行正常，避免施工中出现设备故障，影响施工进度。4）机械就位。安装、调试完桩机，需及时就位，调整好平整度，并做好固定支撑工作，保证在施工过程中不会出现倾斜、位移等问题。5）切土预拌。施工中，需先将搅拌机电机开启，随后把卷扬机内钢丝绳放松，沿导向架方向让搅拌机持续搅拌、下沉，但需严格控制下沉速率。为避免钻头和排水板碰撞，第一次下沉要达到设计深度。6）喷浆搅拌提升。在搅拌机预搅下沉的过程中，可通过后台进行固化剂浆液的拌制，在浆桶内搅拌浆液的时间需控制在90 s以上，一般可选择慢速搅动电机在储浆桶内连续不断地匀速、缓慢地搅拌，避免浆液沉淀，影响使用质量。当搅拌机下沉到指定位置之后，需及时将灰浆泵启动，当浆液注满之后，可同时进行喷浆及搅拌机提升工作，但需合理控制提升速度，以50 cm/min以内为准。7）重复搅拌。搅拌机喷浆提升位置达到设计顶面标高的情况下，需及时将灰浆泵关闭，且排空集料斗内的浆液。此时，为保证软土内均匀拌和浆液，需重新放下搅拌机，进行下沉、搅拌施工，随后向设计标高以上50 cm处提升，并做再次搅拌施工，以此增强桩身承载力。8）移位清洗记录。完成上述施工作业之后，即可进行下一桩施工。要求成桩之后，清理干净输浆管路，避免水泥结块。并定期将灰浆泵拆开进行清理。在整个施工过程中，必须指派专人做好记录工作，保证桩深、时间记录无误。
3.2 质量控制措施
公路软基加固施工中必须加强施工质量控制，需要全员参与、全过程管理，强化监督管理手段，采取科学有效的质量管理及控制措施。1）建立健全质量保证体系，从组织、人员、制度3个方面抓起，通过建立各种制度来保障施工质量，详细检测水泥搅拌桩施工所有阶段的质量，定期对施工记录进行检查，并将其作为评价成桩质量的重要依据，如发现问题，需及时找出原因，采取切实可行的措施进行处理。并按照设计要求，规范施工行为，最大限度避免出现桩体误差，合理控制施工偏差。2）加强施工过程质量控制，在开工、施工和竣工鉴定上严格把关，对工作法规和相关的制度不断加以完善，对相关职责和权利不断进行强化，对工程的进度、质量和成本进行有效控制，严格按照设计图纸及技术规范的要求进行施工或返工。3）制定质量奖惩措施，对于施工质量符合设计要求的给予奖励，工程质量不合理的立即返工并进行处罚，通过质量奖惩措施引导施工人员树立质量意识，不断提高技术水平，鞭策和警示施工人员按照设计要求进行施工，以保障施工质量。
4 结语
综上所述，自改革开放以来，我国公路建设事业得到了极大的发展，“十三五”规划提出，我国公路建设仍将稳步发展。随着公路建设规模的持续扩大，越来越多公路不得不修建在不良地基之上，如软土地基，此类地基强度小、压缩性高、稳定性低，无法直接用于路基施工。为此，可选择水泥搅拌桩加固软土路基，提高路基承载力及稳定性，更好地推进公路工程行业发展。
参考文献
[1]李兵.水泥土双向搅拌桩在上海S32高速公路软基加固中的应用研究[J]. 公路工程，2010（4）：108-111.
[2]李宁，张媛君.钉形水泥土双向搅拌桩在深厚软基加固中的应用[J].路基工程，2015（1）：172-176.
[3]颜晓华，王崇建，张卢东，等.水泥土双向搅拌桩在某公路软基处理中的应用[J].中国水运（下半月），2012（1）：204-205.
