高速公路水泥搅拌桩加固技术
的地表沉降观测试验研究
商东旭史成武
（河南高速公路发展有限责任公司，河南郑州450000）
摘要：本文结合水泥搅拌桩在高速公路软基处理中应用，对选定路基断面进行了地表沉降试验观测分析。试验结果表 明水泥搅拌桩对软基的加固效果明显，沉降观测试验仪器选定及方案具有可行性。 关键词：水泥搅拌桩；地表沉降观测；高速公路；软基处理 DOI：10.3969/j.issn.1671-6396.2010.21.010
1引言
软基具有强度低、压缩变形大及触变性明显等工程特 性。在高速公路修筑过程中，软土地基处理不当，将会引 起路基失稳、沉陷等病害。地基表面沉降是软基沉降分析 的基础，也是理论研究结果是否正确的最直接检验标准和 加固效果最直接的反映。目前化庄（省界）至新蔡高速 公路正处于路基填筑阶段，应用软基处理方案选定水泥搅 拌桩，在建设阶段对加固效果及地表沉降观测方案进行试 验及分析，对工程质量控制具有重要意义。
2水泥搅拌桩加固机理
水泥搅拌桩加固软土地基是地基处理深层搅拌法的一 种，其原理是利用水泥、石灰以及水泥掺入20%左右的粉 煤灰等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械将粉状固化 剂，通过特制的搅拌机将粉状固化剂喷入软土地中强制搅 拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反 应，是软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩 体，并与桩间土共同作用组成复合地基以提高地基承载力 。 [2]
3工程概况 路区地表高程30～40m，地下水位高，其上部浅层地
基土均为第四系全新、上更新统冲、洪积沉积土，部分路
段地表呈淤泥状，地基承载力＜100kpa。考虑经济性及施
工宜行性，采用粉喷桩进行地基处理。水泥搅拌桩设计桩
径为50cm，桩长为6m，间距1.5m，自路基中心向两侧按
正三角形布设，布置范围至路基坡脚。固化剂采用国产
42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比为15%。
4地表沉降观测断面及仪器布设
4.1地表沉降观测断面选取 路区地表高程30～40m，地下水位高，其上部浅层地 基土均为第四系全新、上更新统冲、洪积沉积土，部分路 段地表呈淤泥状，地基承载力＜100kpa。考虑经济性及施 工宜行性，采用粉喷桩进行地基处理。水泥搅拌桩设计桩 径为50cm，桩长为6m，间距1.5m，自路基中心向两侧按 正三角形布设，布置范围至路基坡脚。固化剂采用国产 42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比为15%。 根据设计资料，选取具有代表性的高填方（填方高度 大于6m）软基路段进行观测试验，以确定观测方案的可行 性，并对水泥搅拌桩加固效果进行初步判断。观测断面资料 见表1。

4.2沉降板布设 根据现场施工条件及观测要求，自制3个沉降板，由钢 底板和金属测杆组成。底板尺寸不宜小于60cm×60cm× 1cm，测杆直径不小于4cm，壁厚不小于1mm，每节长度为 20cm。沉降板设计图如图1所示。每个断面布设3个，分别设 置在左右路肩和路中，布设断面图见图2。

沉降观测点的埋设原则：一般地段在原地面以上压实 一层土时埋设；有垫层地段在垫层上压实一层土时埋设； 水泥搅拌桩地段在桩顶上压实两层土时埋设。埋设在土面 上的底板，应先在钢板下铺5cm左右厚的细砂层。安放沉 降板时，注意测杆竖直，整平细砂层，使底板和细砂层完 全接触，避免局部虚空，然后回填夯实。安放沉降板时， 注意测杆竖直，保证底板和细砂层完全接触，避免局部虚 空，然后回填夯实。

图3地表沉降曲线
5沉降观测方案
5.1沉降观测频率 一般来说沉降观测的频率应与沉降速率相适应，沉降 越小，观测频率也可减小；反之沉降越大，观测频率也要 增加。路堤填筑期，每填筑一层应观测一次，如果两次填 筑间隔时间较长时，每3d至少观测一次。 高速公路软土地基沉降量的变化相当复杂，它与设计 5沉降观测方案 5.1沉降观测频率 5.2沉降观测控制标准 总沉降量的大小、观测频率、地质条件(软基厚度)、地基处 理方式、填土速率、填土高度、沉降控制方法以及沉降趋于 稳定状态等因素有关。因此，需要对施工全过程(路堤填 筑、预压期及路面施工期)分阶段确定水准测量等级。 路堤堆筑期，填土速率控制在日沉降速率不大于 1.0cm/d，日水平位移不大于0.5cm/d。 5.3沉降观测精度 在路堤填筑期观测阶段，一般随着路基不断填筑增高， 每层填筑厚度逐渐减少，沉降增量逐步减少，沉降量越小， 要求观测精度越高。一般规定路堤填筑期观测精度3mm～ 2mm，可选择三四等水准进行观测。 5.4地表沉降观测结果 自路基填筑6个月以来的沉降观测数据可以看出，最大 沉降速率为0.89cm/d，出现在填筑第三个月，小于1cm/d的 设计要求。图3为地表沉降曲线，其中C1、C2曲线为路肩处 沉降曲线，C3曲线为路基中心沉降曲线。从图中可以看出， 根据数据所绘制曲线无明显离散点，表明沉降观测试验仪器 及方案满足观测精度要求；随着路基填筑的高度提升即软基 表面荷载加大，沉降量逐渐增大；曲线斜率随着时间的变化 而变小，表明沉降量减小，地基沉降趋于稳定；心处地基 沉降量大于路肩处地基沉降量。
6结论 通过对该项目水泥搅拌桩处理软土地基试验断面的地表 沉降观测方案实施及数据的分析研究，可以得出如下结论： （1）地表沉降监测的试验断面选取是合理的；仪器制作及 布设方案满足数据收集精度要求。（2）水泥搅拌桩的处理 起到了良好加固效果，可以满足地基承载力及沉降变形要 求。