公路工程中水泥搅拌桩首件施工技术研究

0引言
公路作为陆路交通最为常见的设施，
承担了沉重的运输任务，基于公路建设规划、公路成本控制等要求，需要在
建设过程中克服各种难题。

长期施工实践经验总结得知，
水泥搅拌桩的质量受到现场环境、
施工技术工艺、适用材料等多方面因素的影响，为了降低施工成本，优化施工方
案，确定水泥搅拌桩施工最佳配合比，掌握水泥搅拌桩机工作的最佳性能，需要施工单位根据现场实况进行相关记录和研究。

1水泥搅拌桩原理软基（软土）是特殊的地质条件，一般是由湿度大、空
隙大的细沙软土或黄土等组成，
渗透能力不足且承载能力弱，在受到外力影响时容易出现下陷现象，对于当代公路
工程的巨大承载需求，
软基无法满足建设要求，如果不能有效加固，则会导致后续路堤塌陷、
路基损坏等，导致施工成本升高，安全隐患增加。

水泥搅拌桩的基本原理为，将固化剂通过特殊设备与软土进行搅拌，得到具有高强度性能的搅拌桩，在该区域内搅拌桩可以与软土一并承受压力，
促使路基整体受力性能增高。

但搅拌桩的受力能力强于软土，在长期受力情况下，
软土部分与搅拌桩部分均会发生沉陷，且搅拌桩沉陷明显弱于软土，由此出现不规则沉陷情况，则路基强度主要受搅拌桩耐久度和承载能力强度的影响，因此保证搅拌桩施工质量是提升公路路基质量的关键。

2水泥搅拌桩施工基本要点依据现有施工经验分析，水泥搅拌桩的质量控制要点主要分为以下方面：
①准备工作。

施工前需要做好场地平整工作，
钻机作业周边的碎石、杂物等须清理干净，
在场地某侧挖掘好沟槽便于排水，必要时须提前进行排水处理，降低软土水含量，在填土处理时，应选用粘性好的材料，且厚度不宜超过0.5m ，填土后反复压实，避免后期出现严重沉陷。

做好现场设备、材料的检查工作。

②四喷四搅。

基本流程为在下钻和上提过程中进行喷浆，并重复一次操作过程。

施工过程中，可配置电脑记录仪，对现场施工的各类参数进行记录，并由专门的人员监
督和检查。

要求基础参数：水灰比范围为0.45~0.55，掺灰
量为45~50kg/m ，减水剂含量0.4%~0.6%，
水泥掺量11%~13%。

施工时需防止堵管，采取带浆下钻办法，喷浆量控制在总量50%以上，二次下钻和提钻操作将档位控制在低档，单桩成桩时间控制在40min 以上，喷浆压力⩾0.4MPa 。

③成桩试验。

在复杂地质条件下或冬、
夏季施工时，需要通过试桩确定环境对施工效果的影响，
以便采取相关优化措施。

为校验施工参数和工艺细节，
对成桩进行检测试验，
一般以动力触探等为主要检测方法，以设计方案为标准进行比对，根据现场情况分析问题成因和应对方法，
并进行记录，其搅拌桩的施工参数要登记好，方便日后查验。

试桩工作达标后，才能开始水泥搅拌桩正常施工，
试桩时，每一个标段的试桩数量需大于5根，且在试桩工作结束
后，施工人员还需要对其进行检验工作，
成桩7天后，再进行开挖工作，取出后还要对桩的性能进行试验，
也可以在成桩14天后进行桩体的取芯检测，确保成桩过程中地搅拌均匀性以及相应的强度能够达到施工要求。

3水泥搅拌桩首件施工技术的应用实践
以某高速公路LQSG-06标段为例，其桥头段与桥头过渡段为软土路基，因此施工时采用水泥搅拌桩处理，软土路段施工总长度为40m ，填土为6.95m 的平均厚度，采用单桩承载力不得低于120kN 的水泥搅拌桩，且桩长
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—作者简介:肖先武（1982-），男，湖南湘潭人，
本科，路桥工程师，研究方向为路桥隧道施工。

公路工程中水泥搅拌桩首件施工技术研究
Research on the Construction Technology of the First Piece of Cement Mixing Pile in Highway Engineering
肖先武XIAO Xian-wu
（广东冠粤路桥有限公司，广州511400）
（Guangdong Guanyue Highway &Bridge Co.，Ltd.，Guangzhou 511400，China ）
摘要:水泥搅拌桩技术在软土地基处理中被广泛使用，对于提升公路工程质量、
保障工程后期使用效益具有重要意义。

在施工过程中，首件施工能够为后期工程提供充分参考和经验总结，同时兼具试验、
调整的功能，本文结合实际施工案例，对首件工程施工工艺进行分析，在确保工程质量的前提下，对可能产生的问题提前进行防范，优化水泥搅拌桩施工中的各项工艺指标。

Abstract:Cement mixing pile technology is widely used in soft soil foundation treatment,which is of great significance for improving
the quality of highway engineering and ensuring the later use efficiency of the project.During the construction process,the first piece of construction can provide sufficient reference and experience summary for later engineering,while also having the function of testing and adjustment.This article analyzes the construction process of the first piece of engineering based on actual construction cases,and takes precautions against potential problems while ensuring project quality,to optimize various process indicators in the construction of cement mixing piles.
关键词:公路工程；水泥搅拌桩；首件施工Key words:highway engineering ；cement mixing pile ；first piece construction 中图分类号:U416.1文献标识码:A 文章编号:1006-4311（2023）27-102-03doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2023.27.031
Value Engineering
10m、桩径0.5m。

呈等边三角形排列，A区、B区、C区桩距分别为1.2m、1.5m、1.8m。

水泥搅拌桩7天桩体无侧限抗压强度需大于700kPa，28天桩体无侧限抗压强度需大于1350kPa。

本标段采用A区的9-21#~9-35#，15根水泥搅拌桩作为首件工程（试桩），以此确定了各种技术参数和技术处理措施，为本标段的水泥搅拌桩大面积施工奠定基础。

3.1技术工艺
桩体纵横向间距为1.2m，水泥掺量≥15%，下沉、提升速度为不大于0.8m/min，外钻杆转速≥40r/min，喷浆压力为0.3~0.5MPa。

水泥搅拌桩施工工艺流程如图1所示。

①测量及桩机定位。

本次在A区选试验桩15根，桩排成1行，桩与桩间距为120cm，依次编号为9-21#~9-35#桩。

桩长为10m，每延米水泥用量：9-21#、9-22#、9-23#桩为45kg；9-24#、9-25#、9-26#、9-33#、9-34#、9-35#桩为50kg；9-27#、9-28#、9-29#、9-30#、9-31#、9-32#桩为55kg。

在导线复测成果与桩位布置图的基础上，对双向水泥搅拌桩实施放样，逐个在桩点处插入竹签、焊条、木条等标记物，至桩机到达既定位置后，对点位进行复测。

要求由专人负责现场测量定位工作，所用的仪器设备也需要进行专门管理，并进行定期检查和更新、维护。

历次测量定位的成果应当妥善保存，对比现场测量与书面记录无误差之后制作档案，报监理部复核，要求确定桩位与设计桩位点误差在2cm以内，按照最终结果施工，作业前须保证钻机机身平稳，钻杆垂直于作业面，钻头与桩位中心保持一致。

②调整导向架垂直度。

使用全站仪、经纬仪等设备对导向架进行调整，要求导向架的垂直度小于设计桩长的1%。

③拌制浆液。

在搅拌机运行之前，提前制备好水泥浆液。

以每延米为单位，依据设计标准水泥用量在65kg，水灰比为0.5~0.7，制备搅拌时先加入水，再放入水泥，外加剂最后投入，单次灰浆搅拌持续时间≥5min，直至确认浆液充分搅匀。

搅拌完毕后，以滤筛对浆液进行过滤，再转移至集料斗中。

浆液的制备优先经试验室配比试验，要求浆液具有较强的流动性，能够有效泵送和喷搅，且不出现离析，可现场按照标准配比制作，提前过筛备用，但配制须严格遵照标准操作要求，使用定量容器确定用水量，水泥和外加剂也应按照比例定量添加，制备好的浆液的存储时间须在2h内，超过时限则不再使用，因此需要根据现场用量控制浆液制备量。

若浆液在搅拌机中，则需要保证搅拌机持续工作直至泵送。

④喷浆搅拌下沉。

完成准备工作，启动搅拌机，在搅拌头转速达到作业标准后，控制钻头沿导向架匀速下沉，在下沉过程中需要同步进行搅拌和喷浆，正反两组叶片同时工作，下沉至设计深度后，保持搅拌状态停留1min，确认出浆且底部喷浆足够后，按照设计要求匀速提升，要求提升速度控制在0.6m/min，提升至桩顶后停留10~15s，搅拌桩下停浆面应超出基本标高30~50cm，超出部分后期需要进行人工清除，禁止使用机械直接开挖清除。

⑤二次施工。

第一次施工完毕，将钻头提升至桩顶上30~50cm，暂时关闭搅拌设备，再按照④的流程进行二次施工。

二次施工完毕，再次暂停设备，由检验人员进行技术检测，并根据施工记录和历史数据计算出施工中的喷浆量，判断施工效果，施工效果不理想及时进行补救。

桩顶位
区域划分A区B区C 区
桩距
置换率
复合地基承载力1.2m
0.157
180kPa
1.5m
0.101
150kPa
1.8m
0.070
130kPa
表1规划参数表
图1水泥搅拌桩施工工艺流程图
场地平整
测量放样及复核
制备水泥浆液钻机对位浆液检验
水泥取样、试验
设备安装、调试
带浆下钻搅拌至设计深度
提升、喷浆搅拌
复搅边喷浆至桩底
停止钻进，连续喷
浆1分钟后停止喷浆
复搅提升出地面
移位进行下根桩的施工
桩基质量检测
下一步工序
表2单桩竖向抗压静载实验结果表
试验桩号9-239-269-29最大加载量
（kN ）总沉降量
（mm ）极限承载力
（kN ）240
12.01120
24014.50120
24011.35120
置1~1.5m 范围须进行重复喷浆处理，喷浆完毕后应安排人工进行修整。

⑥机具处理。

施工完毕后，
机具需要进行清洗，避免灰浆残余凝结阻塞送浆通道，
或者对机具产生腐蚀等负面影响。

使用低压射水对钻杆和钻头进行冲洗，集料斗和泵送
通道则需要在集料斗中注入清水，
通过泵送功能完成全面清洗，要求清洗的各个部位不再有残留的软土和浆液，清洗完毕后则安排机具位移至下一个点位准备施工。

3.2质量控制
3.2.1基本管控工作
质量控制需要做好现场的管理和组织工作，
施工与设计方应提前进行交底，明确施工要求和各项技术工艺指
标。

在现场设置多级控制体系，
每道工序和相应的工作设置责任机制，划分不同部门、
人员的具体责任，同时设置相应的奖励机制。

加强材料、设备的检查工作，要求材料在使
用前必须进行检查。

做好现场记录，包括材料用量、
浆液配置比例、施工参数、质量瑕疵等，
结合现场实际情况和设计要求，对出现的质量瑕疵如注浆量不足、搅拌深度不足等
问题，及时进行补强。

执行严格的质量检验措施，
现场对施工细节进行监督，并通过参数计算、初步观察等完成现场检测与验收；成桩3d 选择使用动力触探装置进行检测；成桩7d 通过浅部开挖法查看桩体材料是否均匀，内部有无
缺陷；
成桩28d 对桩体进行取样，通过样品测试桩体的抗压强度；成桩90d 后进行单桩载荷试验和地基静载试验。

载荷试验须确定桩身强度满足试验条件再进行，
有效试验次数≥3且及时进行记录，
取平均值以保证试验效果。

3.2.2施工监测
沉降观测采用沉降板
（加宽路基）和沉降观测钉（原路面结构层范围）；埋设时，沉降板底槽须平整，其下铺设60cm×60cm×20cm 的砂垫层。

沉降板金属测杆、套管和接驳的垂直偏差率控制在1.5%内。

沉降板使用底板尺寸为50cm×50cm×（0.6~0.8）cm 的钢板；金属测杆直径为4cm ，
测杆与底板焊接为一体；套管采用塑料管，
直径为10cm 。

测杆、套管与填土同步增高，每节长度不宜超过50cm ，接
高后的测杆顶面略高于套管上口，套管上口加盖封住管
口，盖顶高出碾压面高度50cm 。

沉降板分路中、路肩、边坡
沉降板，根据填土高度、拼宽宽度确定使用类型。

当扩建拼宽宽度不大于10m 时不设路中沉降板。

当扩建填土高度不大于4m 时不设边坡沉降板。

如图2所示。

沉降观测钉
设置在既有道路的路面结构层范围内，
一般设置于硬路肩外边缘，采用Ø20钢筋，用大一号直径的电钻打孔，后将钢筋打入孔内，沉降观测点。

如图3所示。

4试桩成果
①成桩28天后，采用开挖的方式目测检查水泥搅拌桩的均匀性、整体性及外观尺寸和质量。

②成桩28天后，在桩长范围内钻孔取芯，
水泥土搅拌均匀、纹理清晰，颜色呈灰色，芯样性质为水泥土，
状态坚硬、芯样完整、连续、呈柱状，取9-28#、9-25#、9-23#、9-26#、9-29#共5个试样，做桩身无侧限抗压强度试验均符
合设计要求。

③本次低应变检测的9-22#、9-25#、9-28#、9-32#、9-35#共5根水泥搅拌桩（试桩）均为I 类桩，桩身完整。

④本次检测9-23#、9-26#、9-29#共3根水泥搅拌桩单桩静载试验均满足120kN 的设计要求。

结果见表2。

5总结
根据首件工程出现的问题，
以及对问题和施工工艺的分析，对施工工艺进一步改进，
确定采用两喷四搅的施工工艺。

根据每根桩（45kg/m 、50kg/m 、55kg/m ）的水泥用量检测结果，确定了每根桩水泥用量为50kg/m 。

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图2沉降观测板大样
50
金属测杆
4
塑料套管10焊接
钢板
土袋
土袋
图3沉降观测钉大样图
20钢筋
路面结构层范围。