基于深层水泥搅拌桩的软土地基公路施工技术研究

本文针对深层水泥搅拌桩技术在软土地基公路施工中的应用开展研究。先结合实际工程案例，深入分析这项技术的加固原理和具体施工流程，接着针对传统技术存在的问题，从施工监测、材料改良、工艺优化等多个方面提出改进方法。通过实际工程应用，验证新策略在提升施工质量上的可行性和有效性，为软土地基公路施工提供实用的技术方案。

一、软土地基特性及对公路施工的影响

在静水或缓慢流水环境下，细粒土逐渐沉积形成软土地基，这种地基土体长期处于饱和状态，含水量普遍超过液限，部分区域甚至达到液限的2 倍以上。高含水量使得软土孔隙比增大，颗粒间结合松散，有效应力小，进而导致其力学性能差。软土地基压缩性高，压缩模量常低于 5MPa，在路基填土和车辆荷载作用下，会产生较大沉降，且沉降稳定耗时久。其抗剪强度低，内摩擦角和粘聚力数值小，致使路基边坡稳定性差，容易出现滑动破坏。软土地基渗透性差，排水固结速度慢，遇到降雨或地下水位变化时，地基土强度还会进一步降低。这些特性给公路施工带来显著问题，路基沉降会影响路面平整度，降低行车舒适性和安全性；不均匀沉降易造成路面开裂、错台，加速路面结构损坏，软土地基强度不足还可能引发路基失稳，增加施工安全风险与工程成本。

二、深层水泥搅拌桩技术原理

深层水泥搅拌桩技术依靠专用搅拌机械，将水泥、石灰等固化剂与地基深处的软土强制搅拌混合，搅拌过程中，固化剂与软土中的水分发生水化反应，生成水化物，这些水化物凝结硬化后，把分散的土颗粒胶结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。桩体与周围软土共同构成复合地基。因为桩体弹性模量大于软土，在荷载作用下，大部分荷载由桩体承担，并传递到深层稳定土层，桩体还能对周围土体形成侧向约束，限制土体侧向变形，提升地基整体稳定性，通过调整固化剂种类、掺量、搅拌次数等参数，可控制桩体强度和复合地基承载力，满足不同工程需求。

三、基于深层水泥搅拌桩的软土地基公路施工过程

（一）施工准备

在软土地基上进行公路施工，详细的地质勘察是施工前期的基础工作，勘察人员要运用钻探、原位测试等专业技术和设备，获取地基土层分布情况、各土层厚度、含水量数据，以及土体压缩性、抗剪强度等物理力学指标。这些数据是后续设计工作的重要依据，直接影响深层水泥搅拌桩各项设计参数的合理性，关系到地基加固的最终效果。设计人员根据地质勘察结果和公路工程的具体要求，确定搅拌桩的桩长、桩径、桩间距和固化剂掺量等关键参数，桩长需确保桩体能穿透软土层并嵌入下部稳定土层，这样才能有效将公路荷载传递到稳定地层；桩径和桩间距的设定要综合考虑复合地基承载能力与稳定性需求，过大或过小都会影响地基整体性能；固化剂掺量则直接决定桩体强度和复合地基的加固效果，需要根据土体特性精确计算，避免因掺量不当造成强度不足或材料浪费。施工设备和材料的准备对施工质量和进度至关重要。要选用性能良好的搅拌设备，如深层搅拌机、灰浆搅拌机、灰浆泵等，设备的性能直接影响固化剂与软土的搅拌均匀程度和施工效率，比如搅拌机搅拌叶片的设计和转速，会影响混合效果。水泥等固化剂作为核心材料，必须符合质量标准，进场时按照规定进行抽样检验，只有检验合格的材料才能用于施工，以此保证工程质量从源头得到控制。相关人员需要依照施工图纸要求，把控地墙内边线精准放出，而后利用其进行搅拌桩施工范围有效测得，在监理、总包检验、复核完成后，也需要注重定位桩设置，保证实际保护效果。

（二）搅拌施工

搅拌机械就位是施工的首要步骤，机械准确就位后，要对搅拌轴垂直度进行细致调整，将偏差严格控制在 1.5% 以内，搅拌轴垂直度达标是保证桩体质量的关键，若垂直度偏差过大，桩体在承受荷载时会产生偏心受力，导致应力分布不均匀，降低地基承载能力和稳定性。启动搅拌机后，以 0.5-1m/min 的速度切土下沉，下沉过程中操作人员要实时记录深度数据，确保搅拌机准确到达设计深度。设计深度决定了搅拌桩的有效长度，只有桩长符合设计要求，才能充分发挥对软土地基的加固作用，若桩长不足，就无法有效穿透软土层，达不到预期的地基加固效果。搅拌机到达设计深度后，开启灰浆泵进行喷浆作业，同时边喷浆边搅拌提升，提升速度控制在 0.3-0.5m/min。这个速度能够保证固化剂与软土充分搅拌混合，使固化剂均匀掺入土体中，如果提升速度过快，固化剂与软土混合不充分，会造成桩体强度不均匀；提升速度过慢则会影响施工进度，增加施工成本。

当搅拌头提升至设计桩顶标高后，需要再次下沉进行复搅操作，复搅深度不小于设计桩长的 1/3，复搅的目的是进一步提高桩体的均匀性和强度，弥补初次搅拌可能存在的不均匀问题，使固化剂与软土更充分地发生反应。通过重复喷浆搅拌提升和复搅过程，完成单桩施工。在施工过程中，相邻桩的施工间隔时间不能超过 24 小时，因为间隔时间过长，先施工的桩体强度增长，会影响后施工桩体与先施工桩体的结合效果，降低复合地基的整体性能。每天在施工已经完成后，需要将适量清水添加至集料斗中，并将灰浆泵开启，保证所有管路水泥泵的有效清洗，直至最后清洗干净，当然也需对粘附于搅拌头软土做

出清洗，保证干净。

（三）质量检测

施工完成 28 天后，待桩体强度达到一定程度，需要对桩体质量进行全面检测。常用的检测方法有取芯检测、静载荷试验和低应变检测，每种检测方法都有其特定的检测目的和适用范围。取芯检测是利用专用取芯设备从桩体中取出芯样，直观观察芯样，判断桩体的完整性和均匀性，同时测定桩体强度，通过分析芯样，能够判断固化剂与软土的混合效果，检查桩体是否存在断桩、缩颈等缺陷，为评估桩体质量提供直接依据。静载荷试验主要用于检测复合地基的承载力，该试验通过模拟实际荷载情况，对复合地基施加荷载，同时测量地基的沉降量等数据，以此评估复合地基的承载能力是否满足设计要求，静载荷试验是检验复合地基承载力最直接、有效的方法。低应变检测则侧重于判断桩身的完整性，通过向桩顶施加一个激振力，产生弹性波，弹性波在桩身中传播，当遇到桩身缺陷时会产生反射，根据反射波的特性可以判断桩身是否存在断裂、缩颈等问题。深层搅拌桩施工的组合工艺，基本完成软土地基处理任务，可以在一定程度上满足公路工程长期使用的实际需求。

结束语：

综上所述，在软土地基上开展公路施工时，深层水泥搅拌桩技术凭借其可靠的加固效果被广泛应用。这项技术借助专用机械设备，将固化剂与软土在地基深处强制搅拌混合，形成的桩体与周边土体共同组成复合地基，实现荷载的有效传递。从施工流程来看，涵盖施工准备、搅拌作业、质量检测等多个环节，在实际工程中，通过引入智能监测手段、改良固化剂材料性能、优化搅拌工艺参数，能够显著提升施工质量与效率，大量工程实例已验证了这些改进措施的可行性和有效性。

参考文献：

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