软土路基的危害及水泥搅拌桩施工应用研究

引言

软土是由自然界形成的细颗粒土组成，含有一定量的有机质。我国地域辽阔，土地面积广泛，由于形成时间、自然环境等各有不同，各个地区的软土在性质上也存在很大区别。其主要特点为含水量高、强度低、孔隙比大、压缩性强等。一般来讲，公路项目若修建于软土地基之上，往往会遇到沉降过大的问题。究其原因在于软土地基压缩性、强度低的原因。为此，在公路修建当中，为了有效控制路基沉降问题，需要采取可行、有效的处理方法。目前，在软土地基处理中，常用的处治方法有水泥搅拌桩法、强夯法、碎石桩法等，其中水泥搅拌桩是一种施工迅速、成本低、见效快、扰动小的软土地基处理方法，因此，水泥搅拌桩法在软土路基施工中得到了广泛应用和大力推广。

一、软土路基的危害

软土由于其高含水量和低渗透性，常常导致路基沉降大、压缩性高，影响道路的稳定性和使用性能。在公路工程施工中，软土路基的危害较多，主要包括以下几点：

1、路基沉降。由于软土的含水量高、压缩性大和强度低等特点，在受到荷载作用时，软土路基容易产生较大的沉降，进而影响高速公路的平整度，甚至会降低路面的使用寿命和行车的安全性。

2、路基变形。软土路基在受到外力作用时，容易产生剪切破坏和侧向挤出等变形现象，将会影响高速公路的稳定性，且对路面的使用性能造成严重影响。

3、路基失稳。在极端条件下，软土路基可能会发生整体失稳或滑移等破坏现象，从而威胁威胁高速公路的通行安全。

4、排水不畅。由于软土的透水性差，在受到荷载作用时，软土路基很可能会出现积水或渗流情况，不利于路基稳定。

5、延长工期。相比一般路基施工，由于软土路基需进行特殊处理，将加大施工难度，甚至会出现突发情况，进而造成工期的延长和工程成本的增加。

二、工程概况

某公路工程地处平原地区，施工范围内地势起伏变化不大，相对平坦，未见大量路基开挖施工、经地质勘察分析，在本路段沿线存在大量软土层，此类土层无法直接用于公路建设，若处理不当，很可能会因为软基承载力问题，危害路基稳定性，甚至会出现较大沉降，不利于行车安全。为了有效解决软土路基难题，结合工程实际情况，最终决定采用水泥搅拌桩施工，呈正方形布设，搅拌桩的情况为 0.6m 桩径， 11m 桩长、1m 间距。通过加固处理后，要求复合地基的承载力满足规定要求。

三、水泥搅拌桩的加固原理

作为公路软基处理的一项重要措施, 水泥搅拌桩满足软基处理需要在公路施工中应用具有良好效果, 其应用也变得越来越广泛。水泥搅拌桩是软土地基处理的重要技术措施, 在软基处理和加固中, 它以软土本身为材料, 将水泥、水的配制液作为固化剂, 然后用搅拌钻机喷入软土地基并进行搅拌, 让固化剂与软土发生物理与化学反应, 并黏结成强度较高的水泥加固土, 从而增强土体强度, 提高土体承载力, 有效满足工程建设需要。该方法适用于淤泥、淤泥质土、素填土、黄土、砂砾土等的处理, 但不适用于障碍物较多且不易清除的杂填土处理。根据具体处理工艺不同, 水泥搅拌桩可以分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主, 搅拌均匀, 方便复搅,水泥土硬化时间长。干法以水泥干粉为主, 水泥土硬化时间短, 能提升桩间强度, 但搅拌均匀性差, 也难以实现全过程复搅。具体应用中, 应该结合现场施工基本情况, 采用合适的处理工艺。

四、水泥搅拌桩施工技术要点

1、施工准备

在进行水泥搅拌桩施工前，需要进行充分的施工准备工作。首先，需要清理施工现场，确保场地平整、无障碍物。其次，需要准备好施工机械和材料，包括水泥搅拌桩机、水泥、水等。水泥为关键材料，选用普通硅酸盐水泥；将材料交由具有资质的检测部门检验，生成报告，准确判断水泥的强度性能。在试验中确定合适的掺量以及水灰比控制标准，得到与水泥有关的工程数据，交监理工程师审核无误后投入使用。此外，还需要对施工人员进行技术交底和安全培训，确保施工过程的安全和质量。

2、测量放样

在施工准备完成后，需要进行测量放样工作。要求根据设计图纸和现场实际情况，确定桩位的位置和间距。在测量过程中，需要使用精密的测量仪器，确保桩位的准确性。放样完成后，及时进行核对和校准，确保无误后，方可进行下一步施工。

3、桩机就位

将水泥搅拌桩机移动到指定位置。在就位过程中，需要注意机械的稳定性和准确性，确保机械垂直、水平、固定等要求。并对机械进行调试和维护，确保机械的正常运转。

4、预搅下沉

启动搅拌桩机，使其向下旋转并搅拌。在预搅过程中，注意搅拌的速度和深度，避免造成过度破坏。同时还需要对土壤进行取样和分析，了解土壤的物理性质和化学成分，为后续的水泥浆制备提供参考。

5、水泥浆制备

制备水泥浆的过程中，应按照设计要求和实验确定的配合比进行配料。在水泥浆搅拌和过滤时，要确保其质量和均匀性。根据要求，本工程以1.75~1.85 为水泥浆液水灰比，完成浆液制备作业后，将其存储到贮浆罐，并进行搅拌，防止浆液凝结。

6、下沉与提升

在水泥浆制备完成后，需要进行下沉与提升工作。具体来说，需要启动搅拌桩机，使其向下旋转并注入水泥浆。在注入过程中需要注意注浆的速度和压力。还需要控制搅拌的提升速度和高度。根据要求，该工程软土路基加固施工，可使用两喷四搅工艺，施工流程为启动电动机—放松卷扬机—预搅下沉—喷浆搅拌—提升—搅拌下沉—喷浆。在预拌下沉期间，应时刻注意钻头位置，当其满足桩底标高处后，便可进行喷浆搅拌，向上提升。根据施工现场情况，需要控制好搅拌下沉速度和提升速度，分别为每分钟 0.5～1m,1～2m 。通过搅拌施工后，将清水注入集料斗，以便将管路内的泥浆清理干净，使其恢复洁净。

7、质量检测。为确保水泥搅拌桩的施工质量，应在施工完成后进行质量检测。质量检测主要包括桩身的强度、密实度、垂直度等方面的检测。检测时应采用合适的检测方法和设备，如钻芯取样等，确保检测结果的准确性和可靠性。对于检测结果不符合设计要求的桩身，应及时采取补救措施，如进行注浆加固等，以确保整个软土路基的稳定性和安全性。

五、结束语

综上所述，随着社会经济的迅速发展，交通量越来越大，如何提高公路工程质量显得尤为重要。作为公路工程结构的重要组成部分，路基承载力的强弱对公路质量影响较大。软土路基基于自身特性制约，具有较大沉降量，在行车荷载作用下，很容易出现路基失稳等问题，为此，需要根据工程实际，加固软土路基，通过加固处理可以有效控制地基沉降量，还可以提高地基承载力，保证公路工程的安全性和稳定性。

参考文献：

[1] 晏 军 军 . 公 路 工 程 软 土 路 基 施 工 技 术 研 究 [J]. 南 方 农机,2019,(23).291-292.

[2]王超,田盛鼎.浅谈高速公路软土路基施工技术[J].黑龙江交通科技,2019,(11).69,71.

[3]唐鹏,李明.水泥搅拌桩软基处理的施工质量控制研究[J].科技风,2019(35):124-124.

[4]蔡英龙.水泥搅拌桩在控制软土路基沉降处治中的应用[J]. 黑龙江交通科技,2022(08)

[5] 秦秀才. 高速公路水泥搅拌桩路基处理施工工艺[J]. 四川建材,2021(07)