道路桥梁工程中软土地基水泥粉喷桩施工技术研究

摘要：本文针对道路桥梁工程软土地基处治的难点，对水泥粉喷桩的施工工艺进行了深入的研究。本文对软土地基的特点和水泥粉喷桩的加固机理进行了分析，并对其施工技术要点、质量控制和常见问题进行了探讨。本项目的研究成果将为提高我国道路桥梁工程软土地基处理技术水平提供理论和实践依据，促进工程质量和稳定性的提高。

关键词：道路桥梁工程；软土地基；水泥粉喷桩；施工技术；质量控制

在道路桥梁施工中，软基处理是保证工程质量和安全的重要一环。高含水率、高孔隙比、高压缩性和低抗剪强度的软土地基，如果处理不好，很容易发生沉降和沉陷等病害，严重影响道路桥梁的服役性能和使用寿命。水泥粉喷桩是一种高效、经济的软基处理方法，它是一种利用水泥浆对软土进行强制搅拌，使其形成一定强度的桩，从而提高地基的承载力和稳定性的方法。本文对水泥搅拌桩在道路桥梁工程中的应用进行了系统的研究，旨在使其在工程中的应用具有较全面的指导意义。

1软土地基特性与水泥粉喷桩加固原理

1.1软土地基特性

软土地基一般为细粒土，如淤泥、粉质土等，含水率为30%～80%，孔隙比大于1.0，有的甚至大于2.0。该类土具有较高的压缩性，在荷载作用下容易产生较大的沉降；抗剪强度低、稳定性差、易滑移；渗透性差、排水和固结难度大、沉降时间长。这些特点对道路桥梁工程施工提出了很大的挑战，必须采取合理的处理方法[1]。

1.2水泥粉喷桩加固原理

水泥粉喷桩是一种新型的粉喷桩施工方法，它是用钻机将喷粉钻头打到设计深度后，利用压缩空气向软土中喷入水泥浆，同时搅拌叶片转动搅拌，使水泥浆与软土充分混合。水泥在软土中与水分子发生水解、水化、离子交换和团聚、固化等物理化学反应。水解与水化反应在土体中形成大量的水化产物，如氢氧化钙、水化硅酸钙等，并逐渐硬化，形成具有一定强度的水泥土桩。通过离子交换和团粒化作用，可以改善土壤结构，使土壤颗粒相互聚集，从而提高土壤的密实度。固化反应进一步改善了水泥土的强度及稳定性。通过水泥粉喷桩与桩间土共同作用，形成复合地基，提高地基的承载力，减少沉降量。

2水泥粉喷桩施工工艺

2.1施工准备

在施工前，必须对施工现场进行详细的调查，搜集相关的地质资料，理清软土的分布范围和土层性质等资料。这些信息对后续施工方案的制定和施工参数的确定具有重要的指导意义。根据设计要求及地质情况，对施工设备（如喷粉机、空压机等）进行合理选择，同时要加强设备的调试与维护工作，保证设备的正常运转，确保施工质量与进度。同时，要严格控制水泥的质量，水泥要符合国家有关标准，进场后要取样检测，保证其强度、安定性等各项指标都符合标准，防止水泥的质量问题对桩体的强度及稳定性造成影响。另外，还要平整施工场地，清除障碍，测量放线，确定桩位。精确的桩位定位，才能确保桩体的布置符合设计要求，从而达到均匀、高效的地基加固效果[2]。

2.2钻进成孔

将粉体喷射搅拌机放入合适的位置，调整好机身的垂直度，保证钻杆的垂直度偏差不大于1.5%。为了保证桩身竖直，避免倾斜对承载力产生影响，必须严格控制机身的垂直度。启动钻机，钻杆转动，按设计转速匀速向设计深度钻进。在钻井过程中，要密切注意钻机的工作状况及钻进速度，对土层的变化进行记录，如果出现钻进困难、钻杆抖动剧烈等异常情况，要立即停钻，对原因进行分析，并采取适当的措施，如调整钻进速度、更换钻头或改变钻进工艺等，以保证成孔质量和施工安全。

2.3喷粉搅拌

当钻杆下到设计深度时，启动空压机，将水泥粉从钻杆下部的喷嘴喷入软土层，同时提升钻杆，边喷边搅拌。在喷粉过程中，应严格控制喷粉量，保证水泥粉配比满足设计要求。提升搅拌速度要均匀，通常为0.5—0.8m/min，搅拌次数不少于2次，为使水泥浆和软土充分混匀，使桩体各部位的强度一致。为了提高桩身质量，应在桩顶及底脚适当延长搅拌时间，提高桩身质量。

2.4复搅复喷

为了进一步改善水泥搅拌桩的强度及均匀性，需要采用复搅拌复喷作业。将钻杆重新下钻至桩基底部，边提升边搅拌，并按设计要求喷入适量的干粉。通过复拌复喷，可以将水泥与软土再一次充分混合，弥补了第一次拌和时可能出现的不均匀性，进一步提高了桩体的强度及整体性。在复搅复喷过程中，同样要对提升速度、搅拌时间进行控制，保证桩体各个部分的质量一致，确保整体桩承载力的稳定性，避免因局部强度差异而引起工程安全隐患。

2.5施工结束

施工结束后，清理施工现场，清理和保养设备，延长设备的使用寿命，确保设备在下一次使用中仍能保持良好的性能。成桩标志的设置，避免了后续施工对桩体的损伤，标志的清晰，可以有效地防止其它施工活动对桩体造成的损伤。同时，对施工过程中的桩位、桩长、喷粉量、工期等资料进行及时整理，为质量检验与验收提供依据，全面准确的施工记录是评价工程质量、追溯施工进度的重要数据。

3水泥粉喷桩施工质量控制

3.1原材料质量控制

水泥作为水泥搅拌桩质量的重要原料，对水泥搅拌桩的质量要求很高。除进场检验外，施工期间应定期抽检水泥，以杜绝使用不合格水泥的现象。同时，应注意贮存条件，防止水泥在潮湿时发生结块，影响其使用性能。另外，要定期清理输送粉料的管路，防止管路堵塞，影响粉料喷射精度[3]。

3.2施工过程质量控制

施工中应严格控制桩位、桩长、直径和垂直度。桩位偏差不大于50mm，桩长满足设计要求，桩径误差在±20mm以内。利用测量仪器对桩位及垂直度进行定期检查、调整。同时，应加强喷粉量及搅拌速度的监测，采用自动计量装置，实时记录喷粉量，保证水泥粉配比达到设计要求。针对施工中出现的断桩、缩颈等病害，应及时采取补桩和复喷等措施。

3.3质量检测

水泥土搅拌桩施工完成后，要对其进行质量检验，主要包括桩的完整性和承载力的检测。低应变法是一种检测桩身完整性的有效方法。目前，对单桩承载力的检测主要是通过单桩静载试验和复合地基静载试验来确定其承载能力是否满足设计要求。检测数量应满足有关规范要求，对不合格桩应进行分析处理。

4工程案例分析

4.1工程概况

某道路桥梁工程地处滨海软土区，软土层多为淤泥质，厚度8—12m，地基承载能力差，不能满足道路桥梁建设的需要。本项目拟采用水泥粉喷桩处理软土地基，桩径为500mm，长10m，间距1.2m，水泥掺入量为15%，设计单桩承载力特征值180kN以上，复合地基承载力不低于150kPa。

4.2施工过程

施工期间严格遵循以上的施工程序。施工前调试设备，保证喷粉量准确，搅拌均匀。在钻进过程中，要根据地质条件及时调整钻进速度，以防止卡钻。在喷粉搅拌、复搅复喷时，应掌握好提升速度及喷粉量，以确保桩体质量。同时，加强对施工质量的检测，对桩位、桩长、垂直度等参数进行实时监控与调整。

4.3质量检测结果

施工完成28天后，检测其质量。低应变法检测结果表明，桩身完整性良好，无明显的缺陷。对单桩进行静载及复合地基静载试验，分别达到了200kN和165kPa的单桩承载力特征值。道路桥梁工程竣工后进行了沉降观测，沉降基本符合设计要求，工程质量较好。

结论

本文对水泥粉喷桩在道路桥梁工程中的应用进行了系统的研究。试验结果表明：采用合理的施工工艺，严格的质量控制措施，可以有效地提高软土地基的承载力及稳定性。在工程实践中，要充分认识软土地基的特点，严格控制施工过程中的各个环节，做到原材料的质量控制、施工过程的监控和质量的检测。通过工程实例验证，本项目的研究成果可为类似道路桥梁工程软土地基处治提供借鉴，对提高工程质量、保证工程安全具有重要意义。

参考文献

[1]许严.道路桥梁工程中软土地基水泥粉喷桩施工技术[J].中国水泥，2025，（05）：104-107.

[2]庞永贞.道路桥梁工程中软土地基水泥粉喷桩施工技术[J].中国水泥，2025，（04）：101-104.

[3]郭威.水泥粉喷桩在软土路基加固中的质量控制措施分析[J].中国水泥，2024，（10）：109-111.