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摘要水泥土搅拌桩系指利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处，就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列的物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥搅拌桩。这种水泥土搅拌桩与桩周土一起组成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基沉降。为解决深厚软基上高速公路桥头跳车问题提供了新思路。
关键词水泥搅拌桩四搅两喷两搅一喷
一、工 程 简 介
水泥搅拌桩设计直径为50cm，掺灰量50kg/m，材料采用32.5级普通硅酸盐水泥，桩体设计强度（90d无侧限）为0.9Mpa，并要求28天平均强度大于0.6 Mpa，桩身下部最低强度不得小于0.3Mpa。采用水泥搅拌桩处理路段，路基填筑须在水泥搅拌桩施工完成养护一个月后进行。
二、水文、地质条件
本项目沿线经过区域为冲湖积平原亚区，地势平坦，河网密布，地势呈西高南东北低。平原区东部地面标高2~4 m，部分为冲积平原，地势低洼。
三、总体施工思路
水泥搅拌桩+等载预压，适用于软土层较浅并且填土较高的桥头、涵洞、通道等路段。
四、 水泥搅拌桩施工方法
1、施工工艺流程图及桩位平面布置图
2、路基原地面处理
场地进行清理整平，挖除桑树根，池塘处挖除淤泥，回填原状土，并压实，使整个场地平整，便于桩机的移动。
3、桩机的选型
四搅两喷型：均采用单一的动力传动系统，钻杆以及钻头进行施工，通过两次工艺重复实现四搅两喷，以满足喷浆量的要求。
两搅一喷型：对“四搅两喷”型水泥搅拌桩成桩机械的动力传动系统，钻杆以及钻头进行改进，采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量。
4、砂浆的制配和送浆
搅拌桩机及水泥压浆设备按桩位就位，并进行安装调试。水泥浆采用灰浆搅拌机拌制，每次拌和不小于3分钟，将水泥浆拌和均匀，拌好后放入儲料罐。将搅拌头对准桩位，用输浆胶管将储料罐砂浆与深层搅拌机接通，启动电机，待转速正常后，借设备自重，旋转切土下沉至设计深度，至桩底后喷浆，时间超过20秒，搅拌提升，直至离地面50cm，（“四搅两喷”还需在重新喷浆搅拌到桩底，最后搅拌提升至地面以下50 cm停止），关闭电源，移动设备，进行下一桩位的施工，重复以上步骤。
5、桩头处理
用人工将地面下未喷水泥浆的50cm部分挖开，用水泥土回填至设计标高，并用人工捣实后，覆盖土层进行养护。
6、成桩照片对比
通过芯样对比发现：通过施工工艺的改变，能够更好地保证成桩质量。成桩质量比较好的芯样呈现脆性断裂、断面纹理清晰并呈现“年轮”状（如同树木）、芯样细密均匀、桩底强度能得到有效保障。
7、施工对比
（1）四搅两喷施工工艺在应用中的主要问题是成桩质量难以保证，处理深度偏浅，造价偏高等。原因主要有以下几个方面：
a、水泥土搅拌难以均匀；
b、水泥浆在桩体中分布不均匀，特别下部水泥浆掺入量达不到应有要求；这样不仅起不到应有的加固效果，而且对原状土进行了扰动破坏；
c、在土压力、孔隙水压力、喷浆压力的相互作用下，水泥浆沿钻杆上行，普遍存在地面冒浆现象，影响水泥浆掺入量；
d、桩土共用作用难以协调，需在桩顶部设置垫层或土工织物加筋层；
e、桩间距较小，造价较高；
f、桩间距较小，破坏了土体的天然结构，硬壳层自身强度没有充分利用。
（2）、两搅一喷施工工艺主要存在以下优点：
a、利用常规设备加工改进，易于推广；
b、通过上层叶片的同时反向搅拌，阻断浆液上冒途径，不会出现冒浆现象；
c、保证水泥土搅拌桩体中的水泥掺入量，提高水泥分布均匀性；d、正反向旋转叶片同时双向搅拌保证水泥土充分搅拌均匀，确保成桩质量；
e、由于正反向叶片同时旋转、切割，搅拌土体，把原有工法的“四搅两喷”改变为“两搅一喷”，可使工效提高一位以上。
8、质量控制要点
（1）施工前丈量钻杆长度，标上显著标志，以便掌握钻杆钻入深度和复搅深度，保证按设计桩长施工。
（2）当喷浆口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实，同时应根据土层的变化控制提升速度。
（3）施工过程中起吊应保证起吊设备的平整度和导向的垂直度。
（4）严格控制掺灰量，掺灰量不足及未打至设计深度的，必须整桩重打。喷浆中断时，复打重叠段应大于1m。
（5）水泥浆进行搅拌时有自动计量系统，严格按配合比进行施工，并防止离析，砂浆搅拌在施工过程中不停止，泵送水泥浆连续不间断。现场施工时，根据不同土样，水泥搅拌桩的水泥掺量由配合比试验确定，水灰比约为0.45~0.5，水泥砂浆稠度为11~14cm，并按规定掺入外加剂。
（6）打设过程中，用吊锤方法检测竖直度，在相互垂直两面上设置两个0.5kg的吊线锤，并画上垂直线，保证桩的竖直度。
（7）水泥搅拌桩质量检测项目及标准见下表：
五、结语
工程实践表明，水泥土搅拌桩法具有施工工艺简单，快速，振动小等优点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少和控制沉降量。尤其是采用双向搅拌桩，不仅可以保证水泥土搅拌桩的施工质量，避免出现工程质量问题；还可根据成桩质量（均匀性，强度等指数大副提高），大幅度地加大水泥搅拌桩的间距，节约投资，具有重大经济和社会意义。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词水泥搅拌桩四搅两喷两搅一喷
一、工 程 简 介
水泥搅拌桩设计直径为50cm，掺灰量50kg/m，材料采用32.5级普通硅酸盐水泥，桩体设计强度（90d无侧限）为0.9Mpa，并要求28天平均强度大于0.6 Mpa，桩身下部最低强度不得小于0.3Mpa。采用水泥搅拌桩处理路段，路基填筑须在水泥搅拌桩施工完成养护一个月后进行。
二、水文、地质条件
本项目沿线经过区域为冲湖积平原亚区，地势平坦，河网密布，地势呈西高南东北低。平原区东部地面标高2~4 m，部分为冲积平原，地势低洼。
三、总体施工思路
水泥搅拌桩+等载预压，适用于软土层较浅并且填土较高的桥头、涵洞、通道等路段。
四、 水泥搅拌桩施工方法
1、施工工艺流程图及桩位平面布置图
2、路基原地面处理
场地进行清理整平，挖除桑树根，池塘处挖除淤泥，回填原状土，并压实，使整个场地平整，便于桩机的移动。
3、桩机的选型
四搅两喷型：均采用单一的动力传动系统，钻杆以及钻头进行施工，通过两次工艺重复实现四搅两喷，以满足喷浆量的要求。
两搅一喷型：对“四搅两喷”型水泥搅拌桩成桩机械的动力传动系统，钻杆以及钻头进行改进，采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量。
4、砂浆的制配和送浆
搅拌桩机及水泥压浆设备按桩位就位，并进行安装调试。水泥浆采用灰浆搅拌机拌制，每次拌和不小于3分钟，将水泥浆拌和均匀，拌好后放入儲料罐。将搅拌头对准桩位，用输浆胶管将储料罐砂浆与深层搅拌机接通，启动电机，待转速正常后，借设备自重，旋转切土下沉至设计深度，至桩底后喷浆，时间超过20秒，搅拌提升，直至离地面50cm，（“四搅两喷”还需在重新喷浆搅拌到桩底，最后搅拌提升至地面以下50 cm停止），关闭电源，移动设备，进行下一桩位的施工，重复以上步骤。
5、桩头处理
用人工将地面下未喷水泥浆的50cm部分挖开，用水泥土回填至设计标高，并用人工捣实后，覆盖土层进行养护。
6、成桩照片对比
通过芯样对比发现：通过施工工艺的改变，能够更好地保证成桩质量。成桩质量比较好的芯样呈现脆性断裂、断面纹理清晰并呈现“年轮”状（如同树木）、芯样细密均匀、桩底强度能得到有效保障。
7、施工对比
（1）四搅两喷施工工艺在应用中的主要问题是成桩质量难以保证，处理深度偏浅，造价偏高等。原因主要有以下几个方面：
a、水泥土搅拌难以均匀；
b、水泥浆在桩体中分布不均匀，特别下部水泥浆掺入量达不到应有要求；这样不仅起不到应有的加固效果，而且对原状土进行了扰动破坏；
c、在土压力、孔隙水压力、喷浆压力的相互作用下，水泥浆沿钻杆上行，普遍存在地面冒浆现象，影响水泥浆掺入量；
d、桩土共用作用难以协调，需在桩顶部设置垫层或土工织物加筋层；
e、桩间距较小，造价较高；
f、桩间距较小，破坏了土体的天然结构，硬壳层自身强度没有充分利用。
（2）、两搅一喷施工工艺主要存在以下优点：
a、利用常规设备加工改进，易于推广；
b、通过上层叶片的同时反向搅拌，阻断浆液上冒途径，不会出现冒浆现象；
c、保证水泥土搅拌桩体中的水泥掺入量，提高水泥分布均匀性；d、正反向旋转叶片同时双向搅拌保证水泥土充分搅拌均匀，确保成桩质量；
e、由于正反向叶片同时旋转、切割，搅拌土体，把原有工法的“四搅两喷”改变为“两搅一喷”，可使工效提高一位以上。
8、质量控制要点
（1）施工前丈量钻杆长度，标上显著标志，以便掌握钻杆钻入深度和复搅深度，保证按设计桩长施工。
（2）当喷浆口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实，同时应根据土层的变化控制提升速度。
（3）施工过程中起吊应保证起吊设备的平整度和导向的垂直度。
（4）严格控制掺灰量，掺灰量不足及未打至设计深度的，必须整桩重打。喷浆中断时，复打重叠段应大于1m。
（5）水泥浆进行搅拌时有自动计量系统，严格按配合比进行施工，并防止离析，砂浆搅拌在施工过程中不停止，泵送水泥浆连续不间断。现场施工时，根据不同土样，水泥搅拌桩的水泥掺量由配合比试验确定，水灰比约为0.45~0.5，水泥砂浆稠度为11~14cm，并按规定掺入外加剂。
（6）打设过程中，用吊锤方法检测竖直度，在相互垂直两面上设置两个0.5kg的吊线锤，并画上垂直线，保证桩的竖直度。
（7）水泥搅拌桩质量检测项目及标准见下表：
五、结语
工程实践表明，水泥土搅拌桩法具有施工工艺简单，快速，振动小等优点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少和控制沉降量。尤其是采用双向搅拌桩，不仅可以保证水泥土搅拌桩的施工质量，避免出现工程质量问题；还可根据成桩质量（均匀性，强度等指数大副提高），大幅度地加大水泥搅拌桩的间距，节约投资，具有重大经济和社会意义。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。