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摘要：软土地基指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂质土或其他高压缩性土层构成的地基，也称软弱地基。软土的抗剪强度低、压缩性高、透水性低、触变性、流变性以及不均匀性。道路工程的软土地基加固处理常用的方法有：机械碾压及强夯法、换土垫层法、排水固结法、振冲挤密法、置换及及拌入、加筋土。本文主要针对市政道路软土地基的特点，探讨采用水泥搅拌桩加固处理的设计与施工。
关键词：市政道路；水泥搅拌桩；路基加固；软土路基；设计施工
一、市政道路工程地质条件的特点
（一）市政道路是一条带线状的建筑物，沿线路基工程的地质条件变化大，穿越路段的沟塘、河道、暗浜等不同的地貌条件复杂多变，针对不同路段的地质条件正确选用不同的处理方案不同，既能缩短工期，又能节约投资。
（二）苏州地处长江三角洲，沿线大部分地区为河相、海相冲积平原，地表约30米以下为第四代沉积层，地势平坦，软土分布广泛，地质情况复杂，软土层的厚度变化大，软土地基的稳定和变形是路基工程的突出问题。
（三）为准确了解软土层的工程特性，应通过地质勘察了解各主要土层的分布及各土层的物理力学特性，通常采用钻孔原位测试和原状取土孔的试验手段，旨在科学有效得出相关检测数据。
二、道路路基中软土地基加固的两个因素
（一）强度和稳定性：当地基的承载力不足以支撑路基及路面自重、车辆行驶荷载时，地基会发生局部或整体剪切破坏，有可能导致道路地基不稳，存在坍塌的可能。
（二）压缩及不均匀沉降：当地基以上的路基及路面自重荷载作用下产生过大的变形时，会影响道路的的正常使用，特别是超过道路路基所能容许的不均匀沉降时，道路可能发生开裂破坏，沉降量较大时，不均匀沉降往往也很大。
（三）在市政道路的设计中需要考虑使用寿命期内的车流量、车载量以及有可能导致道路稳定和变形的影响，防止市政道路在使用寿命期内，出现道路及沿线构筑物产生过大或差异沉降、位移、倾斜、开裂和失稳等严重的道路损坏事故。依据设计路段的地基地质勘探资料进行强度和稳定性、压缩及不均匀沉降的验算。
三、水泥搅拌桩设计
水泥搅拌桩是利用水泥等作固化剂,通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将水泥和软土强制拌和，水泥和软土之间产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基的强度和增大它的变形模量，水泥土与天然地基形成复合地基,共同承担竖向荷载。
水泥搅拌桩的优点主要有:(1)工程造价较低,工期比较短,基本上不存在挤土效应,对周围地基的扰动小;(2)土体经加固后重力基本不变,其下卧层不会产生较大附加沉降; (3)施工无振动,无噪音,无泥浆废水等污染,无土方外运。
苏州吴中经济开发区出口加工区纬二路道路，穿越原河塘段路基，根据地质资料反映，河塘段路基存在着较厚的亚粘土质，因考虑道路施工期较短、施工期天气因素、路基素填土较高短期难以压实等实际情况，经建设单位、工程管理单位及设计单位协商，在素填土填筑后采用水泥土搅拌桩加固填土地基。为了确保今后的道路平坦与不受到软土的侵蚀，水泥土搅拌桩的直径为50cm，桩中心距为150厘米，采用“梅花形”布孔方式，桩底进入亚粘土层50cm，水泥土搅拌桩固化剂采用P0.325级水泥，水灰比为：0.45~0.55，水泥掺入量为14%（50Kg/m），面积置换率为14.5%，复合地基承载力110Kpa 。
四、水泥搅拌桩施工过程的控制
（一）施工现场的前期准备
1、根据工程施工现场修建施工便道以满足施工机械、原材料的进场，同时配备柴油发电机保证施工电力的正常供应。根据实际工程量配备4台水泥搅拌桩机，对每台进场桩机进行调试，每台桩机配备能检测和记录水泥掺入量装置和搅拌深度的自动记录仪（电脑打印设备）。
2、组织原材料进场并现场取样送检报验，根据设计图纸对有代表性的路段分别将土样、水泥分45kg/m、50 kg/m、55kg/m三个掺入量送实验室进行试验配比，最终采用50 kg/m的水泥用量。
3、场地平整至设计标高后对道路中心桩、边桩水准点标桩进行测量放线，依据设计桩位图用钢卷尺丈量桩距，竹片标出桩位，现场放样后形成书面文件报监理审批核验。
4、为更好直观地控制桩长，在桩机桩架上每米用反光漆（夜间施工时比较醒目）进行标定，质量监督、检查人员能据此对桩长、钻进深度进行控制，检查钻头横向搅拌刀片长度确保桩孔直径50cm。同时在井架垂直方向设置垂球以控制桩架钻杆的垂直度。
5、根据设计文件、地质勘探资料、实验室配比报告选取有代表性的区段，在监理、业主代表的参与下进行试桩，试桩数量5根，试桩后编制试桩成果报告并总结试桩经验，确定施工技术参数、用以指导施工和评价桩基质量。
（二）施工过程的质量控制
1、对施工桩基进行编号，制成标牌悬挂于钻机明显处，并将该桩机施工段的水泥搅拌桩长、桩径、喷灰量、现场负责人等内容进行标识。
2、检查桩基的运行情况，确保成桩后桩位的误差值控制在50mm以内，桩机就位后对钻杆的垂直度进行控制，在桩机调平时用铅垂吊线方法检查钻杆垂直度，确保钻杆的垂直度误差值控制在1.5%以内。
3、根据设计文件、审批试桩报告的技术参数进行施工，采用“四搅二喷”施工工艺，严格控制钻孔深度、喷浆时间及停浆时间，确保水泥搅拌桩桩长。为保证地基的加固效果，必须选择合理的钻机速度、提升速度、喷浆速度。
4、首先搅拌时的钻头的钻进进速度用低档控制在0.7m/mim，尽量将土体搅碎、均匀，依据桩机钻进的深度、桩机电机的工作电流值确定钻进深度达到设计持力层50cm后开始喷浆，并在桩底部停留30秒钟进行磨桩端，然后边喷浆边提升钻杆，速度控制在0.7m/mim，当达到桩顶设计标高时进行行磨桩30秒钟，然后进行复搅喷浆钻进，速度控制在0.7m/mim，达到桩端后停喷搅拌提升至桩顶，然后边搅拌边提升出地面。在配制浆液时，严格控制水灰，可适当掺入外加剂。
5、定时检查成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头直径磨损量不得大于1厘米。现场施工人员认真填写施工原始记录，收集和整理好电脑记录仪打印的施工记录，在喷浆成桩过程中遇有停电、机械故障等其他原因，中断停止喷浆时，应及时记录中断的时间和桩位深度，在3小时内采取补喷处理措施，并将补喷过程填报于施工记录内，深度记录误差不得大于50mm，時间记录误差不得大于5s，第二次喷浆接桩，其补喷重叠长度不得小于0.5米。如现场出现搅拌深度不到位的情况，可适当增加配重，每增加300kg，可下钻0.3m-0.5m。
（三）施工后的质量评定与检测
1、水泥搅拌桩施工完成后，根据施工记录对搅拌桩的单桩喷灰量、成桩长度、复搅时间进行复核和评定，并将搅拌桩的土样、水泥原材料的各项质量检测证明及试验报告整理归档。
2、成桩3天后选取有代表性的搅拌桩，用人工将桩头挖出（长度约60cm）,检查桩头的完整性和水泥土的搅拌均匀状况，同时用经纬仪、钢尺丈量检查桩位中心的误差值应小于100mm 。
3、成桩28天后，根据桩位图按总数的1%请质监、监理随机钻芯取样进行检测，检查桩身
完整性、桩土的搅拌均匀程度、桩身的长度，并拍摄芯样照片送试验室进行强度试验，钻孔后用水泥砂浆及时封闭孔洞。
4、成桩3个月，根据施工记录及以上对桩头、桩径、喷灰搅拌均匀情况、钻芯情况、桩长、桩芯强度检测结果等对单桩的质量进行评定，对不合格的桩应根据具需要采取补桩或加强邻桩质量等措施，根据单桩评定结论对所有桩基进行综合评定，确保地基的加固质量。
五、水泥搅拌桩加固后的经济效果评评价
在整个施工完成之后，通过承建方与施工方双方进行检测，在水泥土搅拌桩的工程质量检测中，利用轻型触探，钻芯取样做无侧限抗压强度试验等方法对桩体的强度指标进行检测，通过测试数据反映，桩体质量全部合格。在施工期内对路基顶面灰土、二灰碎石、沥青砼根据检测要求分层进行弯沉检测，弯沉值单位1/100mm，测试标准轴载BZZ-100，通过水泥搅拌桩的加固处理，道路弯沉分层实测数据如下，路基顶面灰土弯沉值LR=120，二灰碎石弯沉值LR=30，沥青砼弯沉值LR=25，符合设计要求和施工验收规范，达到了城市道路主干道路（Ⅰ）类标准，能够满足大中型车辆道路的正常行驶。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：市政道路；水泥搅拌桩；路基加固；软土路基；设计施工
一、市政道路工程地质条件的特点
（一）市政道路是一条带线状的建筑物，沿线路基工程的地质条件变化大，穿越路段的沟塘、河道、暗浜等不同的地貌条件复杂多变，针对不同路段的地质条件正确选用不同的处理方案不同，既能缩短工期，又能节约投资。
（二）苏州地处长江三角洲，沿线大部分地区为河相、海相冲积平原，地表约30米以下为第四代沉积层，地势平坦，软土分布广泛，地质情况复杂，软土层的厚度变化大，软土地基的稳定和变形是路基工程的突出问题。
（三）为准确了解软土层的工程特性，应通过地质勘察了解各主要土层的分布及各土层的物理力学特性，通常采用钻孔原位测试和原状取土孔的试验手段，旨在科学有效得出相关检测数据。
二、道路路基中软土地基加固的两个因素
（一）强度和稳定性：当地基的承载力不足以支撑路基及路面自重、车辆行驶荷载时，地基会发生局部或整体剪切破坏，有可能导致道路地基不稳，存在坍塌的可能。
（二）压缩及不均匀沉降：当地基以上的路基及路面自重荷载作用下产生过大的变形时，会影响道路的的正常使用，特别是超过道路路基所能容许的不均匀沉降时，道路可能发生开裂破坏，沉降量较大时，不均匀沉降往往也很大。
（三）在市政道路的设计中需要考虑使用寿命期内的车流量、车载量以及有可能导致道路稳定和变形的影响，防止市政道路在使用寿命期内，出现道路及沿线构筑物产生过大或差异沉降、位移、倾斜、开裂和失稳等严重的道路损坏事故。依据设计路段的地基地质勘探资料进行强度和稳定性、压缩及不均匀沉降的验算。
三、水泥搅拌桩设计
水泥搅拌桩是利用水泥等作固化剂,通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将水泥和软土强制拌和，水泥和软土之间产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基的强度和增大它的变形模量，水泥土与天然地基形成复合地基,共同承担竖向荷载。
水泥搅拌桩的优点主要有:(1)工程造价较低,工期比较短,基本上不存在挤土效应,对周围地基的扰动小;(2)土体经加固后重力基本不变,其下卧层不会产生较大附加沉降; (3)施工无振动,无噪音,无泥浆废水等污染,无土方外运。
苏州吴中经济开发区出口加工区纬二路道路，穿越原河塘段路基，根据地质资料反映，河塘段路基存在着较厚的亚粘土质，因考虑道路施工期较短、施工期天气因素、路基素填土较高短期难以压实等实际情况，经建设单位、工程管理单位及设计单位协商，在素填土填筑后采用水泥土搅拌桩加固填土地基。为了确保今后的道路平坦与不受到软土的侵蚀，水泥土搅拌桩的直径为50cm，桩中心距为150厘米，采用“梅花形”布孔方式，桩底进入亚粘土层50cm，水泥土搅拌桩固化剂采用P0.325级水泥，水灰比为：0.45~0.55，水泥掺入量为14%（50Kg/m），面积置换率为14.5%，复合地基承载力110Kpa 。
四、水泥搅拌桩施工过程的控制
（一）施工现场的前期准备
1、根据工程施工现场修建施工便道以满足施工机械、原材料的进场，同时配备柴油发电机保证施工电力的正常供应。根据实际工程量配备4台水泥搅拌桩机，对每台进场桩机进行调试，每台桩机配备能检测和记录水泥掺入量装置和搅拌深度的自动记录仪（电脑打印设备）。
2、组织原材料进场并现场取样送检报验，根据设计图纸对有代表性的路段分别将土样、水泥分45kg/m、50 kg/m、55kg/m三个掺入量送实验室进行试验配比，最终采用50 kg/m的水泥用量。
3、场地平整至设计标高后对道路中心桩、边桩水准点标桩进行测量放线，依据设计桩位图用钢卷尺丈量桩距，竹片标出桩位，现场放样后形成书面文件报监理审批核验。
4、为更好直观地控制桩长，在桩机桩架上每米用反光漆（夜间施工时比较醒目）进行标定，质量监督、检查人员能据此对桩长、钻进深度进行控制，检查钻头横向搅拌刀片长度确保桩孔直径50cm。同时在井架垂直方向设置垂球以控制桩架钻杆的垂直度。
5、根据设计文件、地质勘探资料、实验室配比报告选取有代表性的区段，在监理、业主代表的参与下进行试桩，试桩数量5根，试桩后编制试桩成果报告并总结试桩经验，确定施工技术参数、用以指导施工和评价桩基质量。
（二）施工过程的质量控制
1、对施工桩基进行编号，制成标牌悬挂于钻机明显处，并将该桩机施工段的水泥搅拌桩长、桩径、喷灰量、现场负责人等内容进行标识。
2、检查桩基的运行情况，确保成桩后桩位的误差值控制在50mm以内，桩机就位后对钻杆的垂直度进行控制，在桩机调平时用铅垂吊线方法检查钻杆垂直度，确保钻杆的垂直度误差值控制在1.5%以内。
3、根据设计文件、审批试桩报告的技术参数进行施工，采用“四搅二喷”施工工艺，严格控制钻孔深度、喷浆时间及停浆时间，确保水泥搅拌桩桩长。为保证地基的加固效果，必须选择合理的钻机速度、提升速度、喷浆速度。
4、首先搅拌时的钻头的钻进进速度用低档控制在0.7m/mim，尽量将土体搅碎、均匀，依据桩机钻进的深度、桩机电机的工作电流值确定钻进深度达到设计持力层50cm后开始喷浆，并在桩底部停留30秒钟进行磨桩端，然后边喷浆边提升钻杆，速度控制在0.7m/mim，当达到桩顶设计标高时进行行磨桩30秒钟，然后进行复搅喷浆钻进，速度控制在0.7m/mim，达到桩端后停喷搅拌提升至桩顶，然后边搅拌边提升出地面。在配制浆液时，严格控制水灰，可适当掺入外加剂。
5、定时检查成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头直径磨损量不得大于1厘米。现场施工人员认真填写施工原始记录，收集和整理好电脑记录仪打印的施工记录，在喷浆成桩过程中遇有停电、机械故障等其他原因，中断停止喷浆时，应及时记录中断的时间和桩位深度，在3小时内采取补喷处理措施，并将补喷过程填报于施工记录内，深度记录误差不得大于50mm，時间记录误差不得大于5s，第二次喷浆接桩，其补喷重叠长度不得小于0.5米。如现场出现搅拌深度不到位的情况，可适当增加配重，每增加300kg，可下钻0.3m-0.5m。
（三）施工后的质量评定与检测
1、水泥搅拌桩施工完成后，根据施工记录对搅拌桩的单桩喷灰量、成桩长度、复搅时间进行复核和评定，并将搅拌桩的土样、水泥原材料的各项质量检测证明及试验报告整理归档。
2、成桩3天后选取有代表性的搅拌桩，用人工将桩头挖出（长度约60cm）,检查桩头的完整性和水泥土的搅拌均匀状况，同时用经纬仪、钢尺丈量检查桩位中心的误差值应小于100mm 。
3、成桩28天后，根据桩位图按总数的1%请质监、监理随机钻芯取样进行检测，检查桩身
完整性、桩土的搅拌均匀程度、桩身的长度，并拍摄芯样照片送试验室进行强度试验，钻孔后用水泥砂浆及时封闭孔洞。
4、成桩3个月，根据施工记录及以上对桩头、桩径、喷灰搅拌均匀情况、钻芯情况、桩长、桩芯强度检测结果等对单桩的质量进行评定，对不合格的桩应根据具需要采取补桩或加强邻桩质量等措施，根据单桩评定结论对所有桩基进行综合评定，确保地基的加固质量。
五、水泥搅拌桩加固后的经济效果评评价
在整个施工完成之后，通过承建方与施工方双方进行检测，在水泥土搅拌桩的工程质量检测中，利用轻型触探，钻芯取样做无侧限抗压强度试验等方法对桩体的强度指标进行检测，通过测试数据反映，桩体质量全部合格。在施工期内对路基顶面灰土、二灰碎石、沥青砼根据检测要求分层进行弯沉检测，弯沉值单位1/100mm，测试标准轴载BZZ-100，通过水泥搅拌桩的加固处理，道路弯沉分层实测数据如下，路基顶面灰土弯沉值LR=120，二灰碎石弯沉值LR=30，沥青砼弯沉值LR=25，符合设计要求和施工验收规范，达到了城市道路主干道路（Ⅰ）类标准，能够满足大中型车辆道路的正常行驶。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。