近几年来，我国高速公路建设发展迅速，随着建设的加快，逐渐出现软土地基路段地基承载力不足需要加固的情况。这样，各种软基处理方法在高速公路建设中得到了广泛的应用和发展。本论述针对水泥搅拌桩，结合工程实例，在其设计、施工、检测等方面进行阐述。
    1· 水泥搅拌桩的加固机理
    水泥搅拌桩是处理软土地基的一种技术，是以软土本身为材料，利用水泥、水的配置液做固化剂，用专用的搅拌钻机将固化剂粉体或液体喷入软土地基深处，并在原位强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有整体性、水稳定性和较高强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。适用于淤泥、淤泥质土、素填土、软-可塑粘性土、松散-中密粉细砂、稍密-中密粉土、松散-稍密中粗砂和砂砾、黄土等土层。不适用于含大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土，硬塑及坚硬的粘性土、密实的砂类土以及地下水渗流影响成桩质量的土层。
    按施工工艺可分为浆液搅拌法（湿法）和粉体搅拌法（干法）。湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；干法以水泥干粉为主，水泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度，但搅拌均匀性欠佳，很难全程复搅。
    水泥深层搅拌桩加固机理是通过水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体。
    2· 水泥搅拌桩的设计
    水泥搅拌桩复合地基的设计应符合下列规定：
    （1） 竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构对承载力和变形的要求确定，并应穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层；设置的搅拌桩同时为提高抗滑稳定性时，其桩长应超过危险滑弧2m 以上。干法的加固深度不宜大于15m，湿法应考虑机械性能的限制。
    （2） 竖向承载力水泥搅拌桩复合地基的承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定，不宜大于180KPa。初步设计时可按规范公式估算。
    （3） 单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定。初步设计时可按规范公式估算。
    （4） 竖向承载搅拌桩复合地基中的桩长超过10m时，可采用变掺量设计。在全桩水泥总掺量不变的前提下，桩身上部三分之一桩长范围内可适当增加水泥掺量及搅拌次数；桩身下部三分之一桩长范围内可适当减少水泥掺量。
    （5） 竖向承载搅拌桩的平面布置可根据上部结构特点及对地基承载力和变形的要求，采用柱状、壁状、格栅状或块状等加固型式。桩可只在刚性基础平面范围内布置，柔性基础应通过验算在基础内、外布桩。柱状加固可采用正方形、等边三角形等布桩型式。
    （6） 竖向承载水泥搅拌桩复合地基宜在基础和桩之间设置褥垫层，刚性基础下褥垫层厚度可取150-300mm。褥垫层材料可选用中粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20mm，其压实系数不应小于0.94。
    3· 水泥搅拌桩的施工
    水泥搅拌桩复合地基施工应注意：
    （1）施工现场事先应予以平整，必须清除地上和地下的障碍物。遇有池塘及洼地时应抽水和清淤，回填土料应压实，不得回填生活垃圾。
    （2）施工前应根据设计进行工艺性试桩，数量不得少于3 根，应对工艺成桩的质量进行必要的检验。
    （3）搅拌钻头每转一圈的提升（或下沉）量以1.0-1.5cm 为宜，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能进过20 次以上的搅拌。
    （4）竖向承载搅拌桩施工时，停浆（灰）面应高于桩顶设计标高300-500mm。在开挖基坑时，应将桩顶以上500mm 土层及搅拌桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除。
    （5）施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%；桩位的偏差不得大于50mm。
    （6）湿法施工时，水泥浆液到达喷浆口的出口压力不应小于10MPa；所使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续；当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头；施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m 处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升，若停机超过3h，宜先拆卸输浆管路，并妥加清洗。
    （7）干法施工时，喷粉前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送气管路、接头盒阀门的密封性、可靠性，送气管路的长度不宜大于60m；施工机械必须配置经国家计量部门确认的具有能瞬时检测并记录出粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪；当搅拌头到达设计桩底以上1.5m 时，应即开启喷粉机提前进行喷粉作业，当搅拌头提升至地面下50cm 时，喷粉机应停止喷粉；施工过程中因故停止喷粉，应将搅拌头下沉至停灰面以下1m处，待恢复喷粉时再喷粉搅拌提升。
    4 ·水泥搅拌桩的检测
    水泥搅拌桩的质量应进行全过程的施工质量控制，其质量检验可采用以下方法：
    （1）成桩3d 后，可用轻型动力触探检查上部桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1%，且不少于3 根。
    （2）成桩7d 后，采用浅部开挖桩头进行检查，开挖深度宜超过停浆（灰）面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查数量为总桩数5%。
    （3）桩身强度检验应在成桩28d 后，用双管单动取样器钻取芯样做搅拌均匀性和水泥土抗压强度检验，检验数量为施工总桩数的0.5%，且不少于6 点。
    （4）竖向承载水泥搅拌桩，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，载荷试验宜在成桩28d后进行。检验数量为总桩数的0.5%-1.0%。
    5 ·工程实例
    5.1 工程概况
    德商高速某段，位于山东省西南部黄河中下游冲积平原，路线所经区域地势平坦，高差较小，为典型的平原地貌。地表农田众多，沟渠密布，纵横交错。路线全长约43km，路基宽度28m，设计时速120km/h，路基填筑高度平均为3-4m。全段采用的地基处理方式有水泥搅拌桩、碎石桩、强夯、碎石换填等，在较大结构物两端均采用水泥搅拌桩进行地基处理。
    5.2 水文地质情况
    路线所在地区距黄河很近，地表水资源丰富，水系较为发育，有大量的灌溉水渠及池塘，年平均降水量640mm。地下水位埋深较浅，一般小于3-5m，丰水期水位可升高到2-3m，地下水及地表水水质情况较好。地层土上部为黄河冲积沉积物，主要由粉砂、亚砂土及粘性土组成，局部夹黑色淤泥质层。下部为粘性土为主，夹薄层砂类土。下伏基岩为石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系和第三系。区内局部段落地表20m 以内存在饱和砂土液化等不良地质问题。
    5.3 设计方案
    对通道、大中桥、分离立交等较大结构物与路基相接的路基，若填土高度大于6m，每侧22-25m 范围内采用水泥搅拌桩处理，桩顶采用30cm 水泥固化土，再加铺双向土工格栅，以提高地基承载力，减小工后沉降。
    水泥搅拌桩采用等边三角形布设，桩径0.5m，桩间距1.5m，桩长一般为12m，处理范围为在锥坡和路堤坡脚线外增加一排。施工方法采用湿法，室内水泥土7d无侧限抗压强度不应小于900KPa，90d 不小于2500KPa，单桩承载力应大于120kn，复合地基承载力应大于145KPa。
    5.4 施工方案
    施工方法采用湿法，注浆固化剂材料采用32.5 复合硅酸盐水泥，水灰比取0.5，掺入量为48-50kg/m。施工设备为SJB-1 型带电子自动计量装置的水泥搅拌桩机、灰浆拌合机、灰浆泵及水、电、管路配套设施等。施工顺序为由里向外进行。
    施工程序为：场地清理平整→测量放样→钻机就位→制备、运输水泥浆→钻进、喷浆至设计深度→反转、提升搅拌→重复喷浆钻进搅拌→重复搅拌提升→成桩、洗管→填写施工记录→质量检测等。
    （1）场地清理平整：采用推土机推掉基底表层种植土，清除地表根系等杂物，平整场地，碾压密实，遇地面坡度大于1:5 地段，做成台阶状。
    （2）测量放样：采用GPS 或者全站仪，准确放出处理范围，定出各桩桩位。
    （3）钻机就位：搅拌机正确就位，使钻杆与地面垂直，桩位误差小于50mm。
    （4）成桩、洗管：一根桩成桩后要及时清洗浆液输送管和钻杆，将管内水泥浆清洗干净以备再用。
    （5）填写施工记录：准确、及时、详细填写施工记录，将桩机的电子自动计量记录数据进行打印，作为施工原始资料保存好。
    5.5 检测方法和结果
    该项目采用第三方检测，检测单位为山东省内一家具有甲级检测资质的检测公司，检测项目为单桩竖向抗压静载试验、单桩复合地基载荷试验。试验方法为，单桩竖向抗压静载试验采用慢速维持荷载法，复合地基载荷试验采用常规的压重平台承压板法。
    检测结果为：某桩，单桩竖向抗压静载试验最大加荷240kn，总沉降量25.81mm，实测承载力特征值为120kn；单桩复合地基载荷试验，最大试验荷载290KPa，最大沉降量23.21mm，残余沉降量8.58mm，最大回弹量14.63mm，回弹率63%，承载力特征值＞145KPa，试验结果均满足设计要求。
    6· 结束语
    软土路基处理方法很多，采用水泥搅拌桩加固软土地基，可快速地提高地基承载力，有效减少地基沉降，并且其地基处理费用较低，施工所需设备简单，施工快速、安全，特别适用于淤泥质土、软黄土、粘土、杂填土等软土地基的加固，值得推广和应用。