复杂地质条件下水泥搅拌桩软基处理技术应用研究

摘要：水泥搅拌桩软基处理技术正面临着复杂的地质条件的重重挑战。超深淤泥层技术适配难度大，固化剂深层渗透受阻碍，复杂地质的精准分析面临挑战。文章着眼于该项技术的运用，从创新三维立体工艺，开发高效固化剂，借助多元地质分析准确引导和推行多法协同施工等方面确保了施工质量，有效地促进了软基处理效果的提高，可供同类工程借鉴和参考。

关键词：复杂地质；水泥搅拌桩；软基处理

随着基础设施建设日益扩展到地质情况复杂的地区，软土地基的处理就成了一个关键环节。水泥搅拌桩以其自身的优点被广泛的应用于软基处理，然而在复杂的地质条件下该技术的实施和效果保障遇到了困难。超深淤泥层和复杂的地质构造严重影响了处理技术的效果，进一步研究复杂地质条件水泥搅拌桩软基处理技术对于促进工程质量和确保工程安全具有重要的意义。

一、复杂地质条件下水泥搅拌桩软基处理技术难点

（一）超深淤泥层工艺适配难题

一个新建的工程项目位于冲积平原上，该地区的土体塑性指数范围是29-32，显示出较高的塑性，含水率在55%-75%之间，这表明土体具有很高的粘性和饱和度。这种地质条件给水泥搅拌桩软基处理提出了许多挑战。工程前期采用普通单、双向水泥搅拌桩技术，面对本地区深厚淤泥层，桩体成型质量很难保证。因土体塑性和粘性较大，传统工艺拌和时水泥和土体很难达到均匀拌和的作用，从而造成桩体的强度不均。同时高含水率使土体孔隙被水填充且孔隙率大，从而进一步影响水泥搅拌桩固结成效。经深入分析确定了三维立体搅拌工艺。这一过程是从固化剂层面优化而来，经过专门设计的搅拌设备可以将土体沿不同方向混合均匀，加强固化剂向土体扩散的效果。

（二）固化剂深层渗透困境

本工程中因土体性质特殊导致固化剂渗入深层土体陷入困境。淤泥质黏土孔隙结构微细、含水量高、孔隙比大（1.5-2.0），固化剂扩散受到限制。为了准确把握固化剂的渗透状况，开展了现场注浆试验，预埋了透明检测管。研究结果揭示，在10-35米的深度区间内，固化剂的扩散半径会随着深度的增加而急剧缩小。10米深度时扩散半径约0.8米，35米深度时锐减至约0.3米。这极大地影响着深层土体加固效果并限制着水泥搅拌桩质量在此深度区间内的提高。

（三）复杂地质精准分析挑战

工程软基区域的地质条件虽然不涉及破碎岩石、岩溶等条件，但是由于土体特性的复杂性，对于地质精准分析也是非常关键的。传统的地质勘查方法面对这类复杂的土体具有一定的局限性。比如，如果使用常规钻孔取芯，由于钻孔间距的设置问题可能会漏掉土体特性变化这一重要信息。施工前进行地质勘查时，如果无法准确把握土体塑性，含水率和孔隙率随深度的变化规律，就会误导水泥搅拌桩的施工方案。一旦在施工时发现实际地质情况不符合人们的期望，例如土体塑性的突然改变造成搅拌的困难，就有可能影响桩体的质量，甚至造成项目的中止，拖延工期，增加费用。因此，有必要采取更加先进和精细的地质勘查技术对地质条件进行综合和精确的分析，从而为水泥搅拌桩软基处理工作提供可靠的依据。

二、复杂地质条件下水泥搅拌桩软基处理技术应用

（一）三维立体工艺创新应用

三维立体工艺突破了传统平面混合的局限，借助特殊设计的混合设备，达成土体多维度混合，显著提升混合均匀度，尤其适用于超深层复杂地质条件下的软基处理。在某大规模基础设施项目中，面临着厚达 38 米的淤泥层难题，传统的单向和双向搅拌技术难以实现有效加固。施工方采用带有螺旋状多角度搅拌叶片的三维搅拌装置，该装置能够进行不同方向的旋转搅拌，极大地增强了土体扰动与混合效果。​

在施工全程，运用实时监测设备精准把控搅拌速度、升降及下沉速率。在桩身深度 15 - 30 米的区间内，搅拌速度稳定维持在每分钟 35 - 50 转，提升速度保持在 0.4 - 0.7 米 / 分钟，下沉速度则为 0.5 - 0.8 米 / 分钟。施工结束后，经专业抽芯检测，桩身完整性良好，强度均匀性大幅提高。在 15 - 30 米深度范围，桩身强度变异系数从传统方法的 0.30 降至 0.12，强度达标比例从不足 35% 跃升至超过 90%，远超预期。复合地基承载能力提升了 45%，沉降量降低了 38%，有力增强了工程质量与稳定性。

（二）高效固化剂研发运用

高效固化剂是通过优化传统水泥基固化剂的组成并加入特殊材料来促进其在复杂地质土体条件下流动性，扩散性及固化反应活性的提高，进而提高桩体的整体强度和稳定性。在某过江通道软基处理项目中，需处理35米深的淤泥质黏土，这类土体孔隙细小、含水量高，对固化剂渗透极为不利。为了实现这一目标，研发团队在传统硅酸盐水泥的基础上，加入了纳米级硅灰和高效减水剂等多种成分，从而制造出了一种新型的高效固化剂。根据现场注浆实验的结果，与传统的水泥固化剂相比，新型固化剂在10-35米的深度范围内，其扩散半径有了明显的扩大。当深度达到10米时，其扩散半径从普通水泥的0.8米增加到了1.2米；当深度达到35米时，深度从0.3米逐渐增加到0.6米。施工结束后进行桩体分层取芯，分析表明固化剂在深层桩体内均匀分布，没有未凝固的“泥团”产生。

（三）多元地质分析精准指导

多元地质分析将各种先进勘察技术融合在一起，对地下地质结构和土体参数进行了不同视角的检测，并构建了全面准确的地质模型，从而为科学制定水泥搅拌桩施工参数提供了强有力的依据。某山区高速公路软基施工地质条件比较复杂，涉及深厚的软土层，破碎岩石和岩溶现象。在施工初期，采用地质雷达，高密度电法和高精度钻孔取芯技术相结合的方法。地质雷达探测高频电磁波明显地检测出地下各深度处的异常地质结构，例如断层和岩溶洞穴；高密度电法准确地测量了地层电阻率并进一步确定了不良地质的区域范围；钻孔取芯得到土体的物理力学参数。经过这些手段构建了详细的地质模型，并根据模型准确地调整了施工期不同地质区域水泥搅拌桩的设计参数。例如，在探测到岩溶洞穴的区域时，可以将桩的长度增加5-8米，并将水泥的掺入量提高到20%-25%；在土层较为厚重的地方，建议将桩之间的距离调整至1.2-1.5米。施工完成后的检测数据表明，满足设计标准的复合地基承载能力的比例从常规勘查的70%显著增加到了95%以上，这有效地避免了由于地质分析不精确而引发的施工风险和质量问题。

（四）多法协同施工质量保障

多法协同施工策略融合多种施工技术与质量监测手段，从施工前参数确定、施工过程控制到施工后质量检验，全方位保障水泥搅拌桩在复杂地质条件下的施工质量。在某城市轨道交通车站软基处理工程中，施工前通过现场试桩确定水泥用量、搅拌时间等最佳施工参数。施工时，运用信息化监测手段，实时监测桩体垂直度、桩身应力以及周边土体位移。数据显示，通过实时调整施工参数，桩体垂直度偏差控制在 0.5% 以内，桩身应力始终处于安全范围。同时，针对软弱土层较厚区域，创新性地将水泥搅拌桩与高压旋喷桩联合使用，先以高压旋喷桩进行预加固，再施工水泥搅拌桩。经检测，该区域复合地基承载力提高了 30%，沉降量减少了 40%。

结束语

通过对水泥搅拌桩软基处理技术进行了深入的研究，从工艺创新，固化剂的研发，地质分析以及协同施工的角度进行了研究，显著提高了软基处理的效果。在今后的发展中，需要不断地对新技术和新材料进行探索，不断地加深对地质的研究，并对这一技术进行进一步地优化，才能迎接更复杂地质的挑战，从而为工程建设构建坚实的基础。

参考文献

[1]王琦. 基于复杂地质的水泥搅拌桩施工工艺研究[J]. 江西建材， 2023， （12）： 359-361.

[2]蔡强. 桥梁基础施工中水泥搅拌桩技术应用[J]. 运输经理世界， 2023， （31）： 89-91.

[3]李祥. 复杂地质条件下多向水泥搅拌桩应用技术研究[J]. 价值工程， 2019， 38 （24）： 189-191.