基于水泥攪拌樁加固的路基質量管理

摘要 文章基于某高速公路軟土路基加固工程，制定了水泥攪拌樁的具體施工方案與質量控制措施，并通過施工現場路基沉降監測檢驗了水泥攪拌樁的加固效果，主要研究結果如下：（1）在相同攪拌樁軸轉速的條件下，現場單樁靜載強度與水泥摻入比整體成正相關關系；在相同水泥摻入比的條件下，試驗樁抽芯樣本的無側限抗壓強度與攪拌樁軸轉速整體成正相關關系。（2）結合抽芯無側限抗壓強度試驗和現場單樁靜載強度試驗的結果，在滿足水泥攪拌樁樁體強度要求的條件下，將水泥摻入比設置為18%，攪拌樁軸轉速設置為40 r/min，可以最大程度地節省施工成本。（3）填筑結束時樁頂與樁間土最終的沉降量差值為3.3 mm，差異性不顯著，表明水泥攪拌樁對地基整體實現了較好的加固效果。

關鍵詞 水泥攪拌樁；路基加固；質量管理；沉降監測

中圖分類號 U418.5 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）02-0123-03

0 引言

在城市道路建設中，經常會遭遇多樣化的地質環境，特別是軟土地基的情況屢見不鮮。軟土因其特有的物理力學特性，對道路建設的各個環節提出了嚴峻的技術挑戰。水泥攪拌樁技術因其操作簡便、效果卓越、經濟實惠且環保等特點，在軟土區域的施工中廣泛應用[1-4]。目前已經開展了許多關于水泥攪拌樁加固軟基的研究，張家欣[5]基于縣道335康美復線一期工程，借助有限元軟件模擬了復合地基模型，詳細分析了樁土接觸面的摩擦系數、含砂量、地表荷載等因素對復合地基沉降、樁身附加應力等的影響機制。王麗萍[6]聚焦于某高速公路工程，深入探討了軟土地基處理中水泥攪拌樁的加固技術，制定了詳細的水泥攪拌樁施工方案，并在施工后采用靜力觸探、鉆孔取芯和低應變動測等手段進行了質量檢測，全面評估了樁體的強度、均勻性和樁長，旨在為水泥攪拌樁質量檢測方法的優化提供有力支持。

該文聚焦于水泥攪拌樁的施工技術，深入剖析其施工過程中的關鍵技術環節和質量控制策略，以期對水泥攪拌樁的設計和施工提供更為精準的指導和參考。

1 水泥攪拌樁施工

1.1 工程背景

該文基于某高速公路工程展開研究。高速公路接線段全長近21.3 km，起止樁號為K140+860～K160+713。其中，軟土路段集中在K149+503～K152+506和K155+818～K159+352，主要組成為淤泥質粉質黏土和粉砂。

1.2 工藝流程

該工程水泥攪拌樁的施工流程如圖1所示。

1.3 注意事項

在施工過程中，需要特別關注以下幾個關鍵步驟，以確保施工的順利推進。

（1）當進行定位下沉時，應嚴格參照施工圖表，確定沉樁點的位置，并使用臨時樁進行標記，以確保攪拌機準確地在預定的圖示地點進行沉樁操作。

（2）施工前應預先攪拌水泥漿，根據圖紙和具體施工要求，按照預定的配比調配所需的水泥漿，然后將其注入容器進行存放，以便后續使用。

（3）在固定攪拌機的過程中，務必確保攪拌樁機器的傾斜角度小于1%，以保證施工的穩定性和安全性。

（4）為了提高施工效率，節約時間成本，在保證攪拌足夠充分的條件下，可以適當提高噴漿攪拌的速度并調整其下降深度。

（5）在攪拌過程中，應全面且多角度地進行攪拌，確保土和漿液能夠充分混合，以達到理想的黏合狀態，提高施工質量。

（6）施工完成后，應加注開水對灰漿泵進行徹底清洗，去除集料器在使用過程中因反復使用而積累的污垢。清洗完成后再將設備移動到下一個施工柱位，準備進行下一階段的施工。

2 加固質量控制研究

2.1 工藝性試樁方案

試樁工作通過對地質資料的再核查，以及對施工設備、工藝及操作流程適用性的全面評估，驗證設計方案中的水泥攪拌樁是否滿足工程所需的承載力和沉降標準，以確定攪拌機最優的鉆進提升速度、軸轉速、攪拌遍數和水泥摻入比，進而提升樁體整體強度，增強加固效果。因此，試樁工作在施工過程中是不可忽視的關鍵環節。

該項目采用三角梅花形布局設置現場的水泥攪拌樁，并選取42.5級的普通硅酸鹽水泥作為材料，樁徑取0.5 m，樁長度取15 m，樁間距設置為1.1 m。在試樁的過程中，設置12%、15%、18%、20%四種水泥摻入比，并在各水泥摻入比條件下設置30 r/min、40 r/min、50 r/min三種不同的攪拌樁軸轉速，進行試驗樁的成樁操作，以探究不同水泥摻入比和攪拌樁軸轉速對成樁質量的影響。在試驗樁施工結束28 d后，對采用30 r/min和50 r/min軸轉速進行成樁的試驗樁，開展抽芯樣本的無側限抗壓強度試驗；對采用40 r/min軸轉速進行成樁的試驗樁，開展現場單樁的靜載強度試驗。

2.2 結果分析

根據試驗結果繪制的無側限抗壓強度與水泥摻入比的關系曲線如圖2所示，靜載強度與水泥摻入比的關系曲線如圖3所示。根據施工方案，抽芯樣本無側限抗壓強度的設計值為0.9 MPa，而現場單樁靜載強度的設計值為96 kN。

從圖2可以看出，在攪拌樁軸轉速分別為30 r/min和50 r/min的條件下，不同水泥摻入比試驗樁的無側限抗壓強度均大于設計值0.9 MPa。在相同水泥摻入比條件下，試驗樁抽芯樣本的無側限抗壓強度與攪拌樁軸轉速整體成正相關關系，并且低轉速條件下的關系曲線表現出更強的線性特征。這主要原因是地基土塊在高轉速條件下被切削成更細小均勻的顆粒，使得水泥漿液與土體混合得更加充分，從而提升了樁體的整體強度。

從圖3可以看出，在相同攪拌樁軸轉速的條件下，現場單樁靜載強度與水泥摻入比整體成正相關關系，當水泥摻入比大于18%時，現場單樁的靜載強度值大于設計值96 kN，滿足設計要求。這主要原因是隨著水泥摻入比的提升，樁體單位體積內的水泥含量也隨之增加，固化反應更加充分，所形成的結構也更加緊密，減少了強度的離散性，提升了整體的固化程度，從而顯著強化了水泥土中的固化效果。

綜合前文所述，各攪拌樁軸轉速均滿足無側限抗壓強度的設計值，但水泥摻入比需達到18%才能滿足靜載強度要求，因此在符合施工要求的條件下，為了盡量降低施工的經濟成本與時間成本，該工程采用18%的水泥摻入比，攪拌樁軸轉速設置為40 r/min。

3 室內含水率與強度關系試驗

在18%水泥摻入比的條件下，制作9個含水率分別為30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%的水泥土試塊，養護28d后進行室內無側限抗壓強度試驗。水泥土試塊的強度與含水率的關系曲線如圖4所示。

從圖4可以看出，在含水率不超過35%時，隨著含水率的上升，水泥土試塊的無側限抗壓強度有小幅增加；當含水率超過35%后，水泥土試塊的無側限抗壓強度與含水率整體成負相關關系，曲線類似反比例函數，下降速率在含水率為40%～50%的范圍內達到最大值；當含水率超過55%后，下降速率逐漸趨于平穩。

4 路基沉降現場監測

施工現場監測到的地基表面沉降值，可以直觀地體現復合地基路堤土體的形變特性及其整體穩定性，并可以用其預測工程完工后的沉降演變趨勢。此外，施工過程中路堤的填筑速度也可以基于這些沉降數據進行調整，從而進一步保證施工質量。因此，為了驗證該施工質量控制方案的效果，在 K150+500處設置觀測斷面，對填筑過程中的地基沉降進行實時監測。

4.1 監測方法

為了保證監測數據的準確性，將沉降板埋設于路基中心線處的樁頂及樁間土上。在安置前，先在鋼板下方鋪設一層均勻厚度的細砂，并在砂墊層上進行適當的壓實和揉搓，以確保底座與砂墊層的緊密貼合。在埋設過程中，需要注意沉降桿的垂直度，確保其在安裝時保持鉛直狀態。同時，為防止鋼底板出現局部懸空現象，應特別注意沉降板底座的水平穩定性。沉降板埋設完畢后，應迅速進行土體的回填與壓實工作，確保地基結構的穩固性。

若監測到異常情況，應立即暫停施工，并加大觀測頻率，直至該段落穩定為止，確保施工安全與質量。

4.2 監測結果

路基中心處樁頂與樁間土的沉降量隨填土高度和時間的變化曲線如圖5所示。

由圖5可知，樁頂與樁間土的沉降量隨時間推進均呈現增長趨勢。在填筑的前中階段，兩者的沉降規律表現出高度的一致性，沉降量無明顯差異。在填筑后期，樁頂與樁間土的沉降量逐漸趨于穩定，樁頂的沉降量達到128.1 mm，而樁間土沉降量則達到131.4 mm。當地基上部的荷載達到一定值后，樁間土與樁頂之間的沉降值逐漸呈現出較明顯差異，填筑結束時最終的差值為3.3 mm。從整體來看，水泥攪拌樁對地基的加固實現了較好的效果。

5 結語

該文基于某高速公路軟土路基加固工程，制定了水泥攪拌樁的施工工藝與質量控制措施，確定了最優施工方案，并通過路基沉降監測驗證了實際的加固效果，主要研究結果如下：

（1）在相同攪拌樁軸轉速的條件下，現場單樁靜載強度與水泥摻入比整體成正相關關系；在相同水泥摻入比的條件下，試驗樁抽芯樣本的無側限抗壓強度與攪拌樁軸轉速整體成正相關關系。

（2）通過抽芯無側限抗壓強度試驗和現場單樁靜載強度試驗，在滿足樁體強度要求的情況下，得到的最優水泥摻入比為18%，最優攪拌樁軸轉速為40 r/min。該施工方案不僅滿足工程實際對現場施工工藝的要求，還能提高工程的經濟性。

（3）在填筑后期，樁頂的沉降量穩定在128.1 mm，樁間土沉降量穩定在131.4 mm，沉降量差值為3.3 mm，差異性不顯著，水泥攪拌樁對地基的整體加固質量良好。

參考文獻

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[6]王麗萍.高速公路水泥攪拌樁質量檢測與評價方法[J].交通世界， 2024，（10）：110-113.